Réduction de la consommation d'énergie d'un carrousel de métro

Reduction of energy consumption of a subway carousel

• Auteur / Autrice : Ryan Carlos De Oliveira Berriel
• Direction : Alain Bouscayrol
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 22/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP)
• Partenaire(s) de recherche : Collectivité locale : Métropole européenne de Lille
• Jury : Président / Présidente : Ali Sari
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Delarue, Clément Mayet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Christophe Olivier, Marie-Cécile Péra

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mobilités urbaines

Chemins de fer -- Matériel roulant

Chemins de fer -- Trafic -- Régulation

Économies d'énergie

Freins

Métros

Mots clés libres

Carrousel de métro

Représentation énergétique macroscopique

Energy consumption

Subway carousel

Energetic Macroscopic Representation

Résumé

L'urbanisation a entraîné une forte demande en matière de mobilité urbaine efficace. À mesure que les villes grandissent, le besoin de solutions de transport durables devient essentiel. Les métros, caractérisés par leur grande capacité et leurs émissions relativement faibles, sont apparus comme une solution privilégiée pour répondre à ce besoin croissant. Cependant, bien qu'ils offrent de nombreux avantages, ils présentent également des défis uniques, en particulier dans le domaine de l'efficacité énergétique. Localement, la MEL (Métropole Européenne de Lille) s'engage à explorer les économies d'énergie potentielles sur le système de métro de la ville de Lille, soulignant l'importance d'évaluer des solutions adaptées à des contextes urbains spécifiques.Cette thèse explore les défis de l'efficacité énergétique des systèmes de métro, en particulier la gestion de l'énergie de freinage régénérative. Un modèle dynamique robuste et un outil de simulation flexible pour les études d'énergie du carrousel de métro sont développés, leur validité étant confirmée par des résultats expérimentaux. Des modèles simplifiés sont proposés pour réduire les exigences computationnelles sans sacrifier la précision. Des simulations détaillées ont révélé la possibilité de réduire la consommation d'énergie jusqu'à 30% grâce à une gestion efficace de l'énergie de freinage régénérative. Des études de cas ont mis en évidence l'approche innovante consistant à rediriger l'énergie de freinage vers des stations de charge pour véhicules électriques, soulignant l'intégration de pratiques durables dans les transports urbains. L'étude souligne l'importance de la planification urbaine stratégique, de la gestion de l'énergie et des solutions innovantes pour optimiser les systèmes de métro face aux défis urbains futurs.

Urbanization has led to a surge in demand for efficient urban mobility. As cities grow, the need for sustainable transport solutions becomes vital. Subways, characterized by their high capacity and relatively low emissions, have emerged as a favored solution to address this growing need. However, while they offer numerous advantages, they also present unique challenges, especially in the scope of energy efficiency and management. Locally, the MEL (Métropole Européenne de Lille) is committed to explore the potential energy savings on the subway system in the city of Lille, underscoring the importance of evaluating adapted solutions on specific urban contexts.This thesis explores the energy efficiency challenges of subway systems, particularly the management of regenerative braking energy. A robust dynamical model and a flexible simulation tool for subway carousel energy studies is developed, with its validity confirmed through experimental results. Simplified models are proposed to reduce computational demands without sacrificing accuracy. Detailed simulations revealed the potential to reduce energy consumption by up to 30% through effective management of regenerative braking energy. Case studies highlighted the innovative approach of redirecting braking energy towards charging stations for electric vehicles, emphasizing the integration of sustainable practices in urban transport. The study underscores the importance of strategic urban planning, energy management, and innovative solutions in optimizing subway systems for future urban challenges.