Decision support for the deployment of hydrogen technologies at the scale of a territory

• Auteur / Autrice : Anaëlle Jodry
• Direction : Robin Girard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique et génie des procédés
• Date : Soutenance le 13/12/2023
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre énergétique et procédés (Paris ; Fontainebleau, Seine et Marne ; Sophia-Antipolis, Alpes Maritimes ; 2004-2012)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Massol
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Robin Girard, Catherine Azzaro-Pantel, Magnus Korpas, Philippe Quirion, Moulay Driss El Alaoui Faris, Pedro Henrique Affonso Nobrega
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Azzaro-Pantel, Magnus Korpas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes productifs locaux

Décarbonation

Électrolyse

Écosystèmes

Génération d'hydrogène

Transition énergétique

Mots clés libres

Transition énergétique

Coûts actualisés de l'hydrogène (LCOH)

Optimisation

Modélisation intégrée

Systèmes énergétiques locaux

Décarbonation industrielle

Couplages énergétiques

Energy transition

Levelised cost of hydrogen (LCOH)

Integrated modelling

Optimization

Local energy system

Industrial decarbonisation

Energy coupling

Résumé

L’objectif de cette thèse est de développer des méthodes et des outils d’aide à la décision pour assister les acteurs de la transition énergétique à l’échelle territoriale. A travers l’optimisation du système énergétique, notre approche permet d’évaluer le rôle et l’évolution de l’hydrogène, un produit chimique et un vecteur énergétique clef de la transition. Le modèle est adapté à l’étude de l’évolution des cluster industriels, où des synergies ont lieu entre les différentes industries. Nous avons testé notre méthodologie sur le cas du port industriel du Fos-sur-mer. Les résultats montrent l’intérêt de faire coexister les technologies fossiles avec l’électrolyse, sensible à l’évolution des prix de l’électricité. A travers différentes analyses, nous avons pu mettre en lumière les facteurs clefs à prendre en compte dans le développement des écosystèmes hydrogène : le prix du gaz, le coût de capture du CO2 ou encore l’espace disponible pour construire des parcs renouvelables dédiés.

The objective of this thesis is to develop a methodology and tools to help investors and decision makers in the energy transition at the scale of a territory. Through energy system optimisation, our approach allows to understand the role of hydrogen, a key chemical and energy carrier. Our model is especially suitable for studying the evolution of industrial clusters, where synergies can be formed between industries. We tested our methodology on the use case of the evolution of Fos-sur-mer industrial harbour. The results show that there is an interest in keeping fossil fuel based technologies together with electrolysis because it is very sensitive to electricity prices variability. Thanks to different analyses, we learned that the key factors to take into account when developing hydrogen ecosystems are the gas prices, the CO2 treatment and storage price and the space available to build renewables dedicated to hydrogen production.