Caractérisation et analyse des performances de nouveaux matériaux pour le stockage d'énergie à des fins d'autoconsommation individuelle et collective

Characterization and performance analysis of new materials for energy storage for individual and collective self-consumption

• Auteur / Autrice : Luis Ruiz sanjuan
• Direction : Gilles Lefebvre, Hélène Peton
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2023
• Etablissement(s) : Paris 12
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CERTES - Centre d'Etude et de Recherche en Thermique, Environnement et Systèmes

Mots clés

Mots clés libres

Transition énergétique

Stockage d'énergie

MMatériaux stockage d'énergie

Autoconsommation

Risques financières

Acceptabilité sociétale

Energy transition

Energy storage

Energy storage materials

Self-consumption

Financial risks

Societal acceptability

Résumé

Les défis modernes de l'époque dans le domaine de la transition énergétique et de la croissance verte placent l'autoconsommation énergétique comme l'un des moyens les plus adaptés pour les surmonter. L'autoconsommation est l'enjeu actuel et est en pleine croissance, au cœur de laquelle se trouve les systèmes de stockage d'énergie électrique comme le principal moyen de compenser l'intermittence des sources d'énergie renouvelables et les pics de puissance souvent dépareillés. Le développement moderne dans le domaine des matériaux et des systèmes de stockage d'énergie électrique apporte de nouveaux systèmes et matériaux de stockage électrique sur le marché parmi les batteries lithium-ion et plomb-acide classiques, qui sont actuellement les éléments de base et les plus courants du stockage de l'énergie électrique. En raison de leurs diverses caractéristiques améliorées, ils pourraient bientôt prendre le relais comme un élément clé dans le stockage d'énergie électrique répandu et pas cher, et, par conséquent, prendre leur place dans l'autoconsommation à des fins individuelles et collectives. Ce type de recherche nécessite une étude approfondie des caractéristiques techniques des matériaux des batteries utilisées, leur modélisation multiechelle allant d'un composant « cellule » au stockage containerisé en passant par les modules de batterie, caractérisation de long terme et en vieillissement accéléré (usage initial ou seconde vie), analyse des règles techniques et comportementales sur les diffèrent niveaux d'utilisation et application. Et à toutes les étapes de la mobilisation, il faut étudier son comportement, trouver des paramètres électriques et l'impact des facteurs externes, intrinsèques, opérationnels, environnementaux, économiques pour une meilleure intégration des sources d'énergie renouvelables, tout en prenant en compte des analyses des risques (économiques, sociétaux, écologiques, sureté de fonctionnement) et des arguments positifs à un déploiement des unités de stockage en usages individuels ou collectifs.

The modern challenges of the time in the field of energy transition and green growth place energy self-consumption as one of the most suitable ways to overcome them. Self-consumption is the current and growing issue, at the heart of which is electrical energy storage systems as the main means of compensating for the intermittency of renewable energy sources and the often mismatched power peaks. Modern development in the field of electrical storage materials and systems brings new electrical storage systems and materials to the market among the conventional lithium-ion and lead-acid batteries, which are currently the basic and most common elements of electrical energy storage. Due to their various improved characteristics, they may soon take over as a key element in widespread and cheap electrical energy storage, and, consequently, take their place in self-consumption for individual and collective purposes. This type of research requires an in-depth study of the technical characteristics of the battery materials used, their multiscale modeling from a ''cell'' component to containerized storage via battery modules, long-term characterization and accelerated aging (initial use or second life), analysis of the technical and behavioral rules on the different levels of use and application. Moreover, at all stages of mobilization, it is necessary to study its behavior, to find electrical parameters and the impact of external, intrinsic, operational, environmental and economic factors for a better integration of renewable energy sources. Likewise, it is necessary to take into account risk analyses (economic, societal, ecological, operational safety) and positive arguments for a deployment of storage units in individual or collective use.