Thèse intitulée : « Développement de méthodologies génériques pour la conception optimale et durable des parcs hybrides d’énergies renouvelables »

Le Jury sera composé de:
M. Olivier Barreteau (UMR G-EAU, Institut Montpelliérain de l’Eau et de l’Environnement) ; Rapporteur Mme. Delphine Riu (G2Elab, INP Grenoble) ; Rapporteure M. Didier Aussel (PROMES, Université de Perpignan) Examinateur M. Christophe Gourdon (LGC, INP Toulouse) Examinateur M. Vincent Gerbaud (LGC, INP Toulouse) Directeur de thèse Mme. Marianne Boix (LGC, INP Toulouse) Co-directrice de thèse

Résumé :

Les enjeux planétaires du développement durable et du réchauffement climatique remettent en cause le fonctionnement de nos sociétés. La transition énergétique se traduit notamment par l’augmentation de l’utilisation des énergies renouvelables et constitue ainsi le contexte de nos travaux. Dans le cadre d’un contrat CIFRE avec l’entreprise VALOREM, nous proposons des méthodologies pour le développement et la
conception d’installations renouvelables soutenables. L’approche d’Ingénierie Des Modèles mise en place nous permet de garder une démarche scientifique cohérente entre une vue très générale du contexte
d’insertion des renouvelables et une vision plus technique et opérationnelle pour le développement d’installations renouvelables. Dans un premier temps, nous avons décrit de manière macroscopique le contexte
d’insertion des énergies renouvelables en France, en proposant un cadre conceptuel pour le développement de projet d’aménagement du territoire. Il permet l’analyse des systèmes sociotechniques en transition grâce à une formalisation UML2 d’une part, et une méthode d’évaluation de la durabilité d’un processus d’autre part. Nous avons illustré ce cadre sur deux cas d’étude : le succès du développement de la centrale
hydro-éolienne de l’île d’El Hierro dans les Canaries et l’échec du barrage de Sivens dans le Tarn en France. Par comparaison, nous montrons que l’implication des parties prenantes sur l’ensemble du processus de
développement est cruciale pour le succès d’un projet. Nous avons ensuite proposé une implémentation logicielle permettant le suivi et le pilotage de projet d’aménagement du territoire en temps réel à l’aide
d’outils d’intelligence artificielle. Conscient des limites opérationnelles de notre proposition, nous avons décidé de changer de point de vue pour adopter une vision plus technique sur les énergies renouvelables. La transition énergétique fait évoluer le système électrique français d’un modèle centralisé vers un modèle décentralisé, ce qui amène VALOREM à reconsidérer ses propositions techniques de production d’énergies renouvelables. Entre autre, l’entreprise tend vers l’hybridation de ses centrales et constate le besoin d’un outil de dimensionnement en phase d’avant-projet, afin d’identifier les opportunités d’activités. Nous faisons donc la proposition d’un prototype logiciel qui se veut flexible en termes de modélisation des centrales de production hybrides renouvelables et en termes de définition des objectifs et contraintes à satisfaire. Il est codé en C++ et basé sur des modèles d’optimisation linéaires. Nous illustrons son opérationnalité sur quatre cas d’étude : deux orientés marché électrique et deux en autoconsommation (l’un isolé, l’autre connecté au réseau). Les résultats des études montrent que les coûts de stockage batterie sont trop élevés pour pouvoir envisager l’installation de batteries dans les centrales hybrides renouvelables. Les systèmes en autoconsommation connectés au réseau semblent être plus prometteurs. Enfin, nous terminons par une analyse environnementale de différentes sources de production électrique afin de déterminer celles vers lesquelles la transition énergétique doit être axée. Les résultats montrent que la biomasse, l’éolien et le PV au sol sont les moyens de production les plus propres. La conclusion de la thèse propose une réflexion ascendante en complexité vers l’implication des acteurs dans les modèles de processus de développement territoriaux.

Soutenance de thèse intitulée “Synthèse de structures furaniques à partir de glucose cellulosique en système diphasique eau-CO2 supercritique”

Jury :

• Mme Nadine ESSAYEM (IRCE Lyon), Rapporteure
• Jeremy LUTERBACHER (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne), Rapporteur
• Naceur BELGACEM (INP Grenoble, Pagora), Examinateur
• Manuel NUNES DA PONTE (Universidade Nova de Lisboa), Examinateur
• Jean-Stéphane CONDORET (INP Toulouse, LGC), Directeur de thèse
• Mme Bouchra BENJELLOUN-MLAYAH (CIMV), Co-directrice de thèse
• Mme Séverine CAMY (INP Toulouse, LGC), Co-directrice de thèse
• Michel DELMAS (INP Toulouse, LGC), Invité

Résumé

Ce travail présente l’étude d’un procédé de production de 5-hydroxymethylfurfural (HMF), une molécule plateforme prometteuse pour la production de carburants et de polymères biosourcés. La première partie de ce travail a consisté à développer la synthèse du HMF à partir d’hexoses lignocellulosiques dérivés de la biomasse, plus particulièrement du fructose, en milieu diphasique CO2-H2O haute pression, une technologie efficace et respectueuse de l’environnement pour le traitement de la biomasse. À partir d’expériences cinétiques et de leur modélisation, l’effet du CO2 comme catalyseur acide réversible a été évalué. Par ailleurs, le rendement en HMF s’est avéré limité en raison de réactions de dégradation. Un moyen pertinent d’augmenter le rendement en HMF en empêchant sa dégradation a consisté à coupler sa synthèse avec son extraction simultanée par le CO2 supercritique, ce qui a conduit à un procédé de réaction extractive. Dans ce contexte, des coefficients de partage de HMF entre le CO2 supercritique et l’eau ont été évalués expérimentalement, en supposant que l’équilibre soit atteint à tout moment dans le dispositif d’extraction. Les données expérimentales ont permis l’application de modèles thermodynamiques pour décrire le système ternaire CO2-HMF-H2O afin de trouver des conditions de fonctionnement favorables au procédé. Le couplage de la modélisation cinétique et du procédé d’extraction par le CO2, basé sur l’équilibre thermodynamique du mélange, a rendu possible la prédiction des meilleures conditions de fonctionnement du procédé de réaction extractive du HMF à partir de sucres issus de biomasse lignocellulosique. Ce mode de fonctionnement a permis d’exploiter tous les avantages de l’utilisation du CO2 pour les réactions de conversion de la biomasse : catalyseur acide réversible et solvant d’extraction.

Les prochaines Journées Techniques Eau et Déchets 2019  “Gestion durable des eaux usées  : Réutilisation et Pratiques alternatives” auront lieu les 20 et 21 mai 2019 à l’INSA de Toulouse.

Rendez-vous sur le site pour plus d’informations et inscriptions : http://www.jted.insa-toulouse.fr/

Les JTED, journées de rencontres techniques et scientifiques, sont co-organisées sur Toulouse à l’initiative du LISBP (INSA, INRA, CNRS), le LBE(INRA), RAPSODEE (ENSTIMAC), le LGC (CNRS, INP, UPS) et l’Agence AD’OCC.

Les journées techniques 2019 se proposent de faire le point sur les enjeux et les évolutions réglementaires encadrant la REUT. C’est l’occasion aussi de prendre connaissance de retours d’expérience et de solutions alternatives en cours d’étude (séparation à la source, diminution des quantités utilisées…). Nous y aborderons aussi les voies émergentes et prospectives de recherche.