Contexte
Entité de rattachement
Le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche. Acteur majeur de la recherche, du développement et de l’innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
- la défense et la sécurité
- l’énergie nucléaire (fission et fusion)
- la recherche technologique pour l’industrie
- la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).
Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.
Description de la Direction
CEA Tech est un acteur majeur de l’innovation en France et dans le monde ayant la mission de produire et transférer des technologies innovantes vers l’industrie afin d’assurer sa compétitivité. Au départ tourné vers les énergies nucléaires, le CEA s’est fortement diversifié pour devenir incontournable sur les domaines des :
- Micro et nanotechnologies
- Nouvelles technologies pour l’énergie et la mobilité
- Systèmes numériques intelligents et robotiques
- Nouvelles technologies pour l’information et la communication
Description de l’unité
Le CEA-Tech a installé dans 6 régions françaises des « plateformes régionales de transfert technologique » au service de la compétitivité industrielle des écosystèmes locaux. L’antenne en région Pays de Loire a notamment pour objectif de développer des technologies innovantes pour le domaine de l’énergie.
Le projet MHyWind est mené en collaboration entre l’antenne CEA Tech en Pays de la Loire et le laboratoire LEMNA de l’université de Nantes.
Le CEA Tech apportera ses compétences en modélisation et simulation des systèmes énergétiques complexes, par notamment son expertise sur les composants d’une chaine complète de production et stockage hydrogène. Il participera au développement des modèles des différents composants (conversion d’énergie, puissance, coût, …) et des stratégies de pilotage du système nécessaire à son fonctionnement. Il apportera enfin une connaissance des problématiques d’intégration réseau de production EnR (stabilité, services systèmes, …).
Le laboratoire LEMNA (Laboratoire d’Economie et Management Nantes Atlantique) inscrit ses travaux portant sur l’économie de l’H2 dans le cadre de l’axe de recherche Finance-Environnement-Mer. L’objectif est de développer des outils d’aide à la décision, basés sur des modèles technico-économiques de valorisation de l’H2 à moyen-long terme, et sur l’analyse des spécificités locales auxquelles ces modèles s’adaptent. Les compétences des ressources se distinguent au niveau de trois volets : marché, simulation et réseau.
Description du poste
Résumé
Le couplage entre les filières EMR (Energies Marines Renouvelables) et hydrogène fait apparaître des atouts potentiels importants à long terme. Le projet MHyWind propose d’évaluer le potentiel énergétique et économique d’une chaine de production hydrogène intégrée à une sous-station d’un parc éolien offshore. L’hydrogène produit et stocké localement sera distribué par bateau pour des usages portuaires, en remplacement d’énergies fossiles. Pour cela, une simulation qui intègrera toute la chaine énergétique du parc éolien vers les usages portuaires de l’hydrogène, sera développée. Elle permettra d’évaluer différentes configurations et dimensionnements en fonction des usages locaux, leviers de valorisation, et modes de pilotage et fonctionnement du système. Les critères seront le productible (kg d’H2 produits / consommés) et les coûts de la chaine complète (CAPEX et OPEX). Dans le cadre du post_doctorat, l’objectif sera la mise en place de l’outil sur ce cadre applicatif pleinement intégré au projet en partenariat avec les équipes des laboratoires concernés.
Description de l’offre
La trajectoire de développement des usages de l’hydrogène, en mobilité ou en stockage d’énergie est aujourd’hui assez lente essentiellement pour des raisons de compétitivité par rapport à des solutions alternatives. En Pays de la Loire, la dynamique Hydrogène a été initialement portée par des travaux de recherche sur les briques technologiques associés, électrolyseur et pîle à combustible, et plus récemment sur la mise en œuvre de démonstrateurs avec un focus particulier sur les applications maritimes et fluviales (NavHybus, SEP-PAC, …).
Par ailleurs la filière EMR, énergies marines renouvelables, est stratégique pour la région Pays de la Loire. Le couplage entre ces deux filières énergétiques fait apparaître des atouts potentiels importants notamment à long terme pour exploiter des gisements EMR far shore (à plus de 50 km des côtes) avec un fort potentiel énergétique tout en limitant les conflits d’usage. Néanmoins, le coût du raccordement électrique peut devenir prohibitif. La transformation de l’électricité produite en hydrogène ramené sur le continent par bateau pourrait être une solution séduisante. L’objectif serait alors d’utiliser cet hydrogène sur différents sites portuaires (ports de tailles moyennes ou complexes industrialo-portuaires) pour des usages locaux et notamment comme carburant pour les flottes « captives » terrestres et marines. L’amorçage des filières d’usage sur un site localisé élimine la problématique du transport de l’hydrogène, limite le déploiement de l’infrastructure, et réduit alors les couts de la chaine H2 (CAPEX et OPEX).
Le projet MHyWind propose d’évaluer le potentiel énergétique et économique d’une chaine de production hydrogène intégrée à une sous-station d’un parc éolien offshore. L’hydrogène produit et stocké localement sera ensuite distribué par bateau pour des usages portuaires, en remplacement d’énergies fossiles. Pour cela, il sera mise en place une simulation qui intègrera toute la chaine énergétique du parc éolien vers les usages portuaires de l’hydrogène. Elle permettra d’évaluer différentes configurations et dimensionnements en fonction des usages locaux, leviers de valorisation, et modes de pilotage et fonctionnement du système (production optimale, impact de pannes et maintenances, …). Les critères seront le productible (kg d’H2 produits / consommés) et les coûts de la chaine complète (CAPEX et OPEX).
Le post-doctorant aura alors en charge :
T1 – Analyse du contexte applicatif
Etude bibliographique sur le couplage EMR avec une solution de stockage et identification des usages de l’hydrogène en zone portuaire
T2 – Modélisation de la chaine énergétique
Adaptation et intégration système de modèles composants (existants) sous Matlab et recensement des données techniques et économiques.
T3 – Modélisation de la chaine logistique et des usages
Développement / adaptation des modèles économiques et flux des usages H2 et recensement des données logistiques et économiques.
T4 – Stratégies de pilotage de la chaine H2
Planification multi-critères de la production, du stockage et de la livraison de l’hydrogène en fonction d’une prédiction de la ressource et des usages.
T5 – Intégration et validation fonctionnelle de la plateforme MHyWind
En fonction des scénarios d’usage : dimensionnement de la chaine H2, estimation du coût de l’hydrogène, des quantités et débits produits et analyse de sensibilité.
Publications
Les équipes donneront de la visibilité à la collaboration au travers des publications disciplinaires et interdisciplinaires jointes.
Contrat
CDD
Statut du poste
Cadre
Durée du contrat
18 mois, dès que possible
Modalités de candidature
Envoyez votre candidature à : LE SOLLIEC Guenael, Coordinateur R&D, secteurs énergie et transports, Guenael.LESOLLIEC@cea.fr