Présentation Thèses de Master Centre BFH Stockage d'énergie 2020

Les besoins des réseaux électriques modernes sont en constante évolution en raison des changements permanents provoqués par la décentralisation de l'alimentation, du stockage et de la flexibilité des consommateurs. Ces changements doivent être quantifiés afin d'assurer une planification efficace du réseau de distribution. Dans le cadre de cette thèse, un outil de profil de charge a été développé, qui génère des profils de performance future dans le réseau électrique en fonction des perspectives énergétiques 2050. Les profils de puissance peuvent être utilisés pour le calcul des flux d'énergie dans la planification des réseaux de distribution afin de garantir une haute qualité d'approvisionnement en énergie à l'avenir.

Afin de faciliter l'observation et la comparaison de la qualité de la tension dans les réseaux électriques, un indice a été développé qui combine tous les paramètres de qualité de la tension en une seule valeur représentative et stable. Sur la base de deux campagnes de mesures, un modèle de régression a été développé qui permet une extrapolation de l'indice à différents nœuds du réseau. Cela devrait aider les gestionnaires de réseaux de distribution à évaluer les effets sur le réseau lors de la planification et de l'exploitation et à prévenir les perturbations du réseau.

Dans le cadre d’un projet concret d’intégration, le processus de dégradation d’un système de stockage électrochimique est évalué lors de différentes stratégies de contrôle. Par cette analyse, la configuration optimale de la batterie a pu être identifiée afin de prolonger sa durée de vie tout en minimisant les investissements nécessaires.

Dans les batteries des véhicules électriques actuels, l'état de charge est généralement estimé à l'aide de modèles de circuits équivalents. Malheureusement, elles n'ont pas la représentation des états électrochimiques nécessaire aux stratégies de minimisation de la dégradation. Des modèles de batterie améliorés basés sur la physique sont introduits, capables de simuler les propriétés pertinentes pour le vieillissement. Sur la base d'une analyse de sensibilité, les paramètres les plus cruciaux d'une cellule Li-ion commerciale sont mesurés et optimisés, ce qui donne un excellent test comparatif pour des cycles de conduite réalistes.

Les simulations sont un outil important pour la recherche et le développement de nouvelles conceptions de batteries. Plusieurs logiciels pour de tels calculs sont disponibles sur le marché, comme le "Module Batteries & Piles à combustible" de COMSOL. La grande majorité de ces progiciels sont propriétaires et des licences doivent être achetées pour les utiliser. Dans le cadre de cette thèse, un outil de simulation des batteries basé sur le logiciel gratuit "FEniCS" a été développé.