Conversion d'énergie électrique pour les sources d'énergie renouvelables et l'électromobilité
Ref: 2EL1315
Description
Compte tenu des
objectifs de décarbonation au niveau mondial, la Commission européenne a prévu
un programme ambitieux pour atteindre un objectif d’émission nette nulle en
2050. Ainsi, plusieurs scénarios ont été construits, parmi lesquels une plus
grande électrification du secteur énergétique, une meilleure efficacité
énergétique, et le développement de l'hydrogène. Ces scénarios ont également
été organisés en sept priorités stratégiques. Deux d'entre elles sont le
développement des énergies renouvelables (avec un objectif de 80% d'électricité
produite à partir de sources renouvelables en 2050) et une mobilité plus
électrifiée. Ainsi les convertisseurs électriques (ou électromécaniques) seront
au cœur de cette évolution, avec les applications suivantes : éoliennes,
production photovoltaïque, stockage de batteries, groupe motopropulseur
électrique pour véhicules électriques (VE), avions plus électriques, navires
tout électrique, nouvelles lignes DC pour réseaux électriques, convertisseurs
de puissance pour électrolyseurs et pour piles à combustible, récupération
d'énergie pour systèmes autonomes, …
Quelle que soit l'application, une étape importante sera la conception de la solution optimale et son exploitation dans un environnement complexe et entièrement interconnecté. Ainsi, une compréhension approfondie des dispositifs et des sous-systèmes est un point clé. Cela signifie : quelle est la structure ? Comment cela fonctionne ? comment connecter les appareils entre eux ? comment concevoir un système plus complexe avec plusieurs appareils ? Comment les modéliser pour l'optimisation et le dimensionnement ?
Période(s) du cours
SG8
Prérequis
bases sur les circuits électriques, systèmes triphasés, puissances électriques
Syllabus
- étude des bases des convertisseurs électromécaniques (machines électriques alternatives) pour la génération d'électricité (éolienne ou centrale hydroélectrique) et pour les applications de motorisation (pompage,propulsion électrique). Modélisation pour le dimensionnement et la simulation
- étude des bases sur les convertisseurs électroniques de puissance pour la recharge des véhicules électriques (à batterie ou hybride-rechargeable), et pour la propulsion électrique (VE, bateau, trains). Modélisation pour le dimensionnement et la simulation
Exercices
a) connexion d'une génératrice AC à une réseau électrique alternatif. Point de fonctionnement en puissance active et réactive
b) architecture d'une chaine de conversion pour la connexion de panneaux solaires au réseau électrique
c) initiation à la simulation numérique
Composition du cours
supports de présentation avec commentaires détaillés/rédigés
Ressources
cours (10h30) + sessions de laboratoire (6h) + exercices (12h)
Les cours vont se consacrer à présenter les structures et les principes de fonctionnement des dispositifs d'énergie électrique (machines électriques et convertisseurs électroniques), et la conception de leurs modèles.
La mise en application de ces systèmes et l'utilisation des modèles se fera lors des sessions de TP ou de TP.
Résultats de l'apprentissage couverts par le cours
En sélectionnant des applications telles que (i) un système de charge d'une batterie de VE, (ii) un moteur à vitesse variable pour une utilisation industrielle (pompe) ou une propulsion électrique, et (iii) une génératrice d'une centrale hydroélectrique, l'objectif est de présenter les éléments fondamentaux pour l'étude des convertisseurs électromécaniques et à base d'électronique de puissance.
Support de cours, bibliographie
Seguier, Notelet, Electrotechnique industrielle, Ed Lavoisier
Seguier, Electronique de puissance, Dunod