Soutenance de thèse Cédric ABBEZZOT (15 décembre 2014)

Le sujet s'inscrit dans la stratégie d'augmentation de la pénétration des énergies renouvelables dans les réseaux électriques, en particulier ceux qui sont faiblement interconnectés, tels que les réseaux électriques insulaires.  Une limite de pénétration des énergies intermittentes de 30% en puissance instantanée dans ces réseaux a été fixée par la loi française. Pour permettre de dépasser cette limite, une solution est de coupler les sources de production décentralisée et intermittente avec du stockage.
Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés au volant d’inertie, système de stockage permettant de convertir l’énergie électrique sous forme d’énergie cinétique et vice versa. Celui-ci a en effet un nombre de cycles charge/décharge important en comparaison avec une batterie électrochimique et peut être utilisé pour lisser la puissance d’une centrale photovoltaïque. Une centrale photovoltaïque produisant de l’électricité au fil du soleil, sa fluctuation est faiblement prédictible au cours du temps et elle ne peut pas être contrôlée, notamment sa chute de production, due à un passage nuageux. La production photovoltaïque peut chuter jusqu’à 80 % de sa puissance maximale en 30 secondes, et déstabiliser ainsi le réseau électrique. Le réseau électrique insulaire, tel que celui de la Corse, n’est pas interconnecté au réseau électrique continental. Les réseaux non – interconnectés sont plus fragiles et moins stables. Ainsi, le développement massif des centrales photovoltaïques peut faire fluctuer la fréquence et la tension du réseau. Le volant d’inertie a l’avantage de réagir rapidement. Cependant, il a une capacité énergétique moindre. Nous allons donc exploiter les avantages du volant d’inertie en le gérant en temps réel avec un calculateur approprié. Un volant d’inertie d’une puissance de 15 kVA et d’une capacité énergétique de 112 Wh a été caractérisé et testé à l’INES Chambéry en utilisant un simulateur réseau temps réel (RTLab^®), un calculateur temps réel dSPACE^® et une centrale PV. Le système de stockage est composé d’une machine électrique asynchrone et d’un volant d’inertie cylindrique en acier. Le logiciel Matlab/Simulink^® est utilisé pour implémenter les lois de commande nécessaires à son pilotage. Dans cette thèse, le banc de test est présenté ainsi que les résultats sur le lissage de puissance, la régulation de la fréquence et de la tension. Trois méthodes de lissage de puissance sont présentées et évaluées (lissage avec un filtre passe – bas, lissage avec limiteur de pente et lissage n’utilisant pas aucune fonction de lissage). La troisième méthode n’utilisant ni un filtre passe – bas, ni une fonction limitant la pente des variations, nécessite moins de paramètres et s’avère plus optimale et plus robuste. Un volant d’inertie avec une autre technologie de machine électrique (la machine à réluctance variable) a été également caractérisé. C’est une Alimentation Sans Interruption (ASI), sur laquelle des paramètres tels que l’autodécharge et les rendements du système (en charge, en décharge et au repos) ont pu être mesurés.