Gestion de l’énergie et maîtrise des impacts environnementaux

Mieux gérer la consommation énergétique et diminuer notre impact sur l’environnement sont des enjeux majeurs du 21ème siècle. Afin de traiter ce problème crucial, la politique européenne, appliquée aussi au niveau national, adoptée en 2008, fixe des objectifs environnementaux ambitieux appelés « 20-20-20 targets »


Liste des objectifs environnementaux ambitieux appelés « 20-20-20 targets » :
  1. réduire de 20 % les émissions de gaz à effet de serre d'ici 2020 (40% d'ici 2030)
  2. augmenter l'efficacité énergétique afin d'économiser 20% de la consommation énergétique d'ici 2020 (27% d'ici 2030)
  3. passer à 20% d'énergie renouvelable dans le mix énergétique d'ici 2020 (27% d'ici 2030).
Le laboratoire vise à renforcer4 et étoffer sa visibilité sur ces problématiques, déclinées en trois grands volets :
  • Gestion de l'énergie : comment mieux maîtriser l'énergie consommée (en consommant moins, par optimisation du couple matériel/logiciel, mieux, par une meilleure répartitiondes flux d'énergie, et différemment par l'intégration des sources d'énergie renouvelables et ambiantes (energy harvesting)). Ces aspects doivent être traités à différentes échelles : micro (ex : systèmes embarqués sur batteries devant avoir une durée d'utilisation la plus longue possible), méso (ex : robot ou cellule de robots devant consommer le moins possible afin de diminuer la facture énergétique, gestion de l'énergie dans les serveurs informatique) ou macro (ex : gestion de la production / répartition énergétique sur un réseau régional, national ou international).
  • Maîtrise du transport et du raccordement au réseau des nouvelles sources d'énergie (renouvelables en grande partie) et des nouvelles charges (voiture électrique) : pour atteindre les objectifs mentionnés au-dessus, l'arrivée des énergies renouvelables doit être portée par un renforcement du réseau du transport. Ceci se décline en plusieurs défis :
    • l'intégration des moyens de transport modernes basées sur l'électronique de puissance (les liaisons à courant continu - HVDC)
    • le raccordement des énergies renouvelables avec des nouvelles spécifications concernant les services système du réseau de transport
    • l'intégration massive des voitures électriques en tant que charges de nouveau type (faible volume individuel/grand volume cumulé, intermittence/caractère stochastique...)
    • l'évolution des moyens de modélisation/simulation (construction de modèles dynamiques de grande taille, réduction de modèle...)
  • Maîtrise des impacts environnementaux : comment concevoir / maîtriser des systèmes (hard ou soft) tel que leur impact sur l'environnement (en termes de pollution atmosphérique, des sols, sonore, etc.) soit minimal.
Tout en s'inscrivant dans la lignée des défis industriels / sociétaux (marchés d'avenir du gouvernement et les objectifs du H2020), les atouts du laboratoire sont de deux ordres :
  • L'environnement immédiat : il est propice de par la présence de divers instituts de recherche, en particulier l'IRT Jules Verne, du pôle West Atlantic Marine Energy Centerpour les Energies Marines Renouvelables, du cluster GreenLab Center et aussi de grandes entreprises telles que STX, de PMEs (comme HydrOcean). On notera aussi au niveau des institutions régionales une volonté de s'engager fortement sur ces défis (cf. la stratégie régionale de transition énergétique). La richesse de cet environnement représente un atout supplémentaire pour le lancement de projets innovants et le transfert des connaissances scientifiques.
  • Les pépites existantes en interne : les compétences rassemblées dans le laboratoire permettent de couvrir de larges facettes d'organisations complexes. Parmi les forces établies ou en devenir, citons :
    • La conception de systèmes embarqués, entièrement autonomes, qui nécessite la prise en compte des problèmes liés à la récolte de l'énergie ambiante, à son stockage et son utilisation, de façon à assurer une autonomie durable (d'une à une dizaine d'années) et ce, tout en maintenant un niveau de performance acceptable en termes de respect des contraintes temporelles qui caractérisent ces systèmes.Le travail existant a d'ores et déjà permis de valider des techniques d'ordonnancement temps réel et de gestion dynamique de puissance qui adaptent au mieux l'activité d'un système embarqué au profil de la source d'énergie ambiante et ainsi lui offrent un comportement qualifié d'énergétiquement neutre.
    • Le lancement de projets innovants en éco-conception de robots (impact environnemental réduit par l'utilisation de matériaux bio-sourcés, et réduction drastique de la consommation énergétique par des techniques innovantes
      d'actionnement et de commande).
    • La chaire RTE-ECN qui est par sa nature transverse : elle relie des compétences en Automatique (analyse, modélisation, commande) et en Electrotechnique. D'autres synergies seront créés afin de porter les thématiques spécifiques aux réseaux électriques pour la durée de la chaire (2014-2019) et au-delà.
    • L'expertise acquise pendant la dernière décennie sur la maîtrise énergétique des centres de données. Initialement focalisés sur l'optimisation de la consommation énergétique des centres de données, les travaux actuels s'intéressent à l'utilisation des énergies renouvelables pour ces infrastructures. Avec ces nouvelles sources, le défi ne consiste plus à moins consommer mais à mieux consommer. La plateforme expérimentale SEDUCE en cours de déploiement sera un atout important.