AXE STRATEGIQUE ENERGIE

 Systèmes pour une gestion intelligente de l'énergie (SYNERGY)

L’axe stratégique ENERGIE a pour ambition de mettre à profit les compétences pluridisciplinaires du LAAS pour devenir un acteur majeur de la transition énergétique et d’en relever les défis, du composant jusqu’aux systèmes complexes comme les microréseaux électriques intelligents. Cette orientation fédère les 8 départements de recherche du laboratoire (DO, GE,  HOPES, IC, MNBT, RC, ROB et TICS) et s’appuie sur trois plateformes expérimentales soutenues par des services techniques : le bâtiment Georges Giralt à énergie optimisée (services IDEA et I2C) , la plateforme technologique RENATECH (service TEAM) et la plateforme caractérisation (service I2C).

Bâtiment Georges Giralt à énergie optimiséePlateforme technologique RENATECH

Plateforme de caractérisation

 

Dans ce cadre, les activités de recherche ont pour objectifs de développer des briques technologiques clés et une approche globale de gestion de l’énergie. Elles sont structurées en deux thématiques majeures allant du microsystème aux microréseaux d’énergie:

   > Génération et traitement efficace de l’énergie

   > Gestion intelligente de l’énergie

La première thématique, focalisée sur l’amélioration de l’efficacité énergétique, s’appuie sur les potentialités de nouveaux matériaux et de techniques de nanostructuration pour proposer de nouveaux concepts de composants :

  • composants de puissance de nouvelle génération à base de semiconducteurs à grand gap (GaN, diamant),
  • technologie CMOS à base de nanofils III-V,
  • thermogénérateur à base de nanofils III-V,
  • cellules solaires III-V à haut rendement,
  • micro-supercondensateurs intégrés
  • techniques de récupération d’énergie RF.

Dans le cadre de l’axe Energie, des convergences entre composants sont envisagées : commande optique intégrée de composants de puissance, co-génération photovoltaïque/thermoélectrique, couplage de microstockage et de sources d’énergie photovoltaïque ou thermoélectrique.

Pour relever les défis d’une gestion intelligente de l’énergie, l’axe Energie a choisi un scénario qui est celui d’atteindre l’objectif à long terme d’une “Journée de travail 100% énergies renouvelables” incluant la mobilité avec un objectif à long terme d’autonomie énergétique.

Dans une première phase, nous nous intéresserons à l’autonomie du bâtiment G. Giralt à énergie optimisée et au développement des briques technologiques nécessaires. Outre le déploiement supplémentaire d’énergies renouvelables et/ou de stockage et de moyens de mobilité électrique, cet objectif nécessite la mise en place d’un “internet de l’énergie” dont les architectures aussi bien matérielles que logicielles devront être modulaires et dotées d’un contrôle distribué pour répondre aux défis du passage à l’échelle. La gestion optimisée associée s’appuiera sur une vision globale et intégrée des différents modèles (météo, bâtiment, sources, etc) et algorithmes (diagnostic, optimisation, sécurité, etc) au sein d’une plateforme de communication M2M. Parmi les approches mises en œuvre, on peut citer :

  • réseau hybride DC/AC basé sur une approche modulaire et distribuée
  • architectures distribuées en GaN pour systèmes solaires à concentration (CPV) et commande associée
  • modélisation thermique dynamique du bâtiment et couplage thermique-électrique
  • architecture logicielle à grande échelle : gestion dynamique des services, de leur déploiement à leur composition et à plus long terme, intégration de contraintes temps réel dans les architectures logicielles pour l’Internet des Objets (IoT)
  • algorithmes d'optimisation combinatoire mono et multi-objectifs avec intégration des incertitudes pour la gestion optimisée
  • modélisation des sources d’énergie et des charges : encadrements linéaires par morceaux de fonctions non décomposables en fonctions unidimensionnelles
  • Passage à l’échelle des modèles : nouvelles ontologies et couplage avec les grammaires de graphe, “autonomic computing” basé sur des multi-modèles (modèle énergétique, modèle temporel, etc)
  • Gestion et utilisation des données : enrichissement sémantique des données et à plus long terme, approche multi-niveaux pour une distribution des données et un traitement au plus proche de la prise de décisions : vers du “edge computing”
  • Approche de diagnostic global à partir de méthodes de diagnostic diverses (basées données et modèle)
  • Sécurité: Analyse des vulnérabilités, architectures tolérantes aux intrusions, apprentissage des usages

Ces compétences pluridisciplinaires sont déjà mises en œuvre dans le cadre de projets internes transversaux : Open Platform for ADREAM building (OPA) et Batterie dans la planification et le contrôle des actions à effectuer par le robot (BAT-ROBOT). Le LAAS est également partenaire actif du projet neOCampus (http://www.irit.fr/neocampus/) de l’Université Paul Sabatier par le biais de plusieurs thèses en co-tutelle avec les laboratoires CIRIMAT, IRIT, LAPLACE sur la thématique du campus durable. Plusieurs de ces projets développeront des démonstrateurs dans le bâtiment Georges GIRALT à énergie optimisée. Au niveau international, en lien avec la thématique de l’énergie, le LAAS est membre du GDRI SINERGIE avec NTU Singapour et est impliqué dans deux LIA : Wide-Lab avec le CNM Barcelone et NextPV avec le laboratoire RCAST de l’Université de Tokyo.

 

Contact: Marise BAFLEUR

 

Sites internet :

http://www.actu-environnement.com/media/pdf/rapport100pourcentsENR_comite.pdf

http://www.cre.fr/documents/publications/rapports-thematiques/couts-et-rentabilite-des-enr-en-france-metropolitaine/consulter-le-rapport

http://www.rte-france.com/fr/eco2mix/eco2mix

http://decrypterlenergie.org/

http://www.negawatt.org/