Contrôle d'un système de production et stockage d'hydrogène photovoltaïque dans un micro-réseau

Control of a photovoltaic hydrogen production and storage system in a microgrid

• Auteur / Autrice : Chaymae Denden
• Direction : Abdelhamid Rabhi, Bekkay Hajji
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences pour l'Ingénieur Génie Electrique
• Date : Inscription en doctorat le 06/11/2024
• Etablissement(s) : Amiens en cotutelle avec Université Mohamed Ier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences, Technologie, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MIS - Unité de recherche Modélisation, Information et Systèmes

Mots clés

Mots clés libres

Hydrogène

Photovoltaïque

Electrolyseur

Pile à combustible

Optimisation énergétique

Stockage d'hydrogène

Hydrogen

Photovoltaic

Electrolyzer

Fuel cell

Energy optimization

Hydrogen storage

Résumé

La transition énergétique constitue un défi majeur en raison de la nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre tout en garantissant un approvisionnement fiable et durable. L'hydrogène vert, produit à partir de sources renouvelables telles que l'énergie solaire photovoltaïque (PV) et photovoltaïque/thermique (PV/T), apparaît comme un vecteur énergétique stratégique. L'intégration efficace de ces technologies dans les systèmes électriques modernes requiert des stratégies de contrôle avancées pour optimiser la production, le stockage et l'utilisation de l'hydrogène. Cette thèse porte sur le contrôle d'un système de production et de stockage d'hydrogène photovoltaïque intégré dans un micro-réseau. Les objectifs principaux sont : modéliser et analyser la chaîne de production (modules PV/PV-T, convertisseurs, électrolyseurs, stockage, piles à combustible), développer et implémenter des lois de commande avancées, incluant des approches prédictives et l'intelligence artificielle, optimiser le processus de conversion, étudier l'intégration dans un micro-réseau selon la demande et les conditions climatiques et évaluer des solutions pour l'injection d'énergie dans le réseau ou l'alimentation de véhicules hybrides. Les retombées scientifiques attendues concernent de nouvelles stratégies de commande prédictive et adaptative pour les systèmes PV-H2, améliorant l'efficacité et la flexibilité. Sur le plan socio-économique, ce travail vise à proposer des solutions adaptées aux contextes semi-arides et à favoriser l'intégration de l'hydrogène vert comme pilier des systèmes énergétiques intelligents et durables.

The energy transition represents a major challenge due to the need to reduce greenhouse gas emissions while ensuring a reliable and sustainable energy supply. Green hydrogen, produced from renewable sources such as photovoltaic (PV) and photovoltaic/thermal (PV/T) solar energy, emerges as a strategic energy vector. The effective integration of these technologies into modern electrical systems requires advanced control strategies to optimize the production, storage, and use of hydrogen. This thesis focuses on the control of a photovoltaic hydrogen production and storage system integrated into a microgrid. The main objectives are: to model and analyze the production chain (PV/PV-T modules, converters, electrolyzers, storage systems, fuel cells), to develop and implement advanced control laws including predictive and artificial intelligence-based approaches, to optimize the conversion process, to study the integration within a microgrid according to demand and climatic conditions, and to evaluate solutions for energy injection into the grid or for supplying hybrid vehicles. The expected scientific outcomes concern new predictive and adaptive control strategies for PV-H2 systems, improving efficiency and flexibility. From a socio-economic perspective, this work aims to propose solutions adapted to semi-arid contexts and to promote the integration of green hydrogen as a key component of intelligent and sustainable energy systems.