• Aucun résultat trouvé

1.6 Structure du manuscrit

Le mémoire a été divisé en 6 chapitres et 3 annexes. Ce premier chapitre a montré l’intérêt du système SOFC/MT dans un MR rural, afin d’illustrer les enjeux du système et de définir les objectifs à atteindre.

Le Chapitre 2 présente plus en détail le système SOFC/MT et la configuration choisie. Les différents éléments composant le système SOFC/MT sont modélisés, en se focalisant sur les phénomènes qui ont un impact sur la dynamique électrique du système.

Le Chapitre 3 présente d’abord un état de l’art sur la consommation électrique des villages ruraux, afin de caractériser le MR rural étudié dans la thèse. Le convertisseur de puissance choisi pour intégrer le système SOFC/MT au MR est présenté, ainsi que la stratégie de commutation associée. Ensuite, les différents éléments composant le système sont dimensionnés. Enfin, la configuration expérimentale choisie pour tester le comportement du système est présenté.

Le Chapitre 4 propose une stratégie de commande permettant au système SOFC/MT de conserver son rendement optimal malgré les conditions critiques d’un MR rural isolé. La conception du régulateur est présentée en détail, puis le système est testée en simulation et expérimentalement.

Dans le Chapitre 5, une stratégie de commande permettant de réguler la tension du MR isolé est développée. Les résultats obtenus en simulation et expérimentalement avec cette stratégie appliquée au système SOFC/MT sont également montrés et discutés.

Le Chapitre 6 résume les principales conclusions et contributions, et introduit les perspectives de recherches de ces travaux. Ce chapitre dresse également la liste des publications qui ont permis la dissémination des résultats.

0 - Références du chapitre

17

Références du chapitre

[1] R. H. Lasseter, “MicroGrids,” 2002 IEEE Power Eng. Soc. Winter Meet. Conf. Proc. (Cat. No.02CH37309), vol. 1, pp. 305–308, 2002.

[2] Ionel Vechiu, “Modélisation , Commande et Intégration de la Production Décentralisée dans les µréseaux,” 2013.

[3] S. Cobreces, E. J. Bueno, D. Pizarro, F. J. Rodriguez, and F. Huerta, “Grid impedance monitoring system for distributed power generation electronic interfaces,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 58, no. 9, pp. 3112–3121, 2009.

[4] R. Majumder, “Modeling, stability analysis and control of microgrid,” 2010.

[5] H. Hahn, B. Krautkremer, K. Hartmann, and M. Wachendorf, “Review of

concepts for a demand-driven biogas supply for flexible power

generation,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 29, pp. 383–393, Jan. 2014.

[6] D. Thimsen, “Assessment of Biogas-Fueled Electric Power Systems,”

Palo Alto, CA, 2004.

[7] D. Lashof and D. Ahuja, “Relative contributions of greenhouse gas emissions to global warming,” 1990.

[8] ATTE Club Biogaz, “Etat des lieux de la filiere methanisation en france,” 2011.

[9] H. Hahn, K. Hartmann, L. Bühle, and M. Wachendorf, “Comparative life cycle assessment of biogas plant configurations for a demand oriented biogas supply for flexible power generation.,” Bioresour. Technol., vol. 179C, pp. 348–358, Dec. 2014.

[10] E. Mauky, H. F. Jacobi, J. Liebetrau, and M. Nelles, “Flexible biogas production for demand-driven energy supply - Feeding strategies and types of substrates.,” Bioresour. Technol., vol. 178, pp. 262–269, Sep. 2014.

[11] “BIOGAZ, le processus de méthanisation.” [Online]. Available: http://www.vso-biogastechnologies.com/.

[12] T. Al Seadi, D. Rutz, H. Prassl, M. Köttner, T. Finsterwalder, S. Volk, and R. Janssen, Biogas handbook. 2008.

Chapitre 1 : Introduction

18

[13] M. Poeschl, S. Ward, and P. Owende, “Prospects for expanded

utilization of biogas in Germany,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 14, no. 7, pp. 1782–1797, Sep. 2010.

[14] C. Walla and W. Schneeberger, “The optimal size for biogas plants,” Biomass and Bioenergy, vol. 32, no. 6, pp. 551–557, Jun. 2008.

[15] G. Bastide, “Expertise de la rentabilité des projets de méthanisation rurale.” ADEME, 2010.

[16] P. Weiland, “Biogas production: current state and perspectives.,” Appl. Microbiol. Biotechnol., vol. 85, no. 4, pp. 849–60, Jan. 2010.

[17] a. . Omosun, A. Bauen, N. . Brandon, C. . Adjiman, and D. Hart, “Modelling system efficiencies and costs of two biomass-fuelled SOFC systems,” J. Power Sources, vol. 131, no. 1–2, pp. 96–106, May 2004.

[18] G. Pepermans, J. Driesen, D. Haeseldonckx, R. Belmans, and W. D’haeseleer, “Distributed generation: Definition, benefits and issues,” Energy Policy, vol. 33, no. 6, pp. 787–798, 2005.

[19] D. Li, Y. Sun, X. Kong, and L. Li, “The future Of biogas utilizations in China,” 2011 Int. Conf. Remote Sensing, Environ. Transp. Eng., pp. 7967–7970, Jun. 2011.

[20] C. Milan, M. Stadler, G. Cardoso, and S. Mashayekh, “Modelling of Non-linear CHP Efficiency Curves in Distributed Energy Systems,” Appl. Energy, 2015.

[21] B. Praetorius and L. Schneider, “Micro cogeneration: Towards a

decentralized and sustainable German energy system?,” 29th IAEE Int. Conf., no. June, pp. 7–10, 2006.

[22] M. Pöschl, S. Ward, and P. Owende, “Evaluation of energy efficiency of various biogas production and utilization pathways,” Appl. Energy, vol. 87, no. 11, pp. 3305–3321, Nov. 2010.

[23] J. C. Bruno, V. Ortega-López, and A. Coronas, “Integration of absorption cooling systems into micro gas turbine trigeneration systems using biogas: Case study of a sewage treatment plant,” Appl. Energy, vol. 86, no. 6, pp. 837–847, 2009.

[24] “Biogas and Fuel Cells Workshop Summary Report,” no. January 2013.

[25] W. L. Becker, R. J. Braun, M. Penev, and M. Melaina, “Design and technoeconomic performance analysis of a 1MW solid oxide fuel cell

0 - Références du chapitre

19 polygeneration system for combined production of heat, hydrogen, and power,” J. Power Sources, vol. 200, pp. 34–44, Feb. 2012.

[26] M. Liu, Y. Shi, and F. Fang, “Combined cooling, heating and power systems: A survey,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 35, pp. 1–22, Jul. 2014.

[27] A. a. Trendewicz and R. J. Braun, “Techno-economic analysis of Solid Oxide Fuel Cell-based Combined Heat and Power Systems for Biogas Utilization at Wastewater Treatment Facilities,” J. Power Sources, Jan. 2013.

[28] J. Larminie, A. Dicks, and M. McDonald, “Fuel cell systems explained,” 2003.

[29] X. Zhang, S. H. Chan, G. Li, H. K. Ho, J. Li, and Z. Feng, “A review of integration strategies for solid oxide fuel cells,” J. Power Sources, vol. 195, no. 3, pp. 685–702, Feb. 2010.

[30] S. Trogisch, J. Hoffmann, and L. Daza Bertrand, “Operation of molten carbonate fuel cells with different biogas sources: A challenging

approach for field trials,” J. Power Sources, vol. 145, no. 2, pp. 632–638, Aug. 2005.

[31] D. D. Papadias, S. Ahmed, and R. Kumar, “Fuel quality issues with biogas energy – An economic analysis for a stationary fuel cell system,” Energy, vol. 44, no. 1, pp. 257–277, Aug. 2012.

[32] Y. Yi, A. D. Rao, J. Brouwer, and G. S. Samuelsen, “Fuel flexibility study of an integrated 25 kW SOFC reformer system,” J. Power Sources, vol. 144, no. 1, pp. 67–76, 2005.

[33] R. Braun, Optimal design and operation of solid oxide fuel cell systems for small-scale stationary applications. 2002.

[34] M. Rokni, “Thermodynamic analysis of an integrated solid oxide fuel cell cycle with a rankine cycle,” Energy Convers. Manag., vol. 51, no. 12, pp. 2724–2732, Dec. 2010.

[35] F. Calise, M. Dentice d’ Accadia, L. Vanoli, and M. R. von Spakovsky, “Single-level optimization of a hybrid SOFC–GT power plant,” J. Power Sources, vol. 159, no. 2, pp. 1169–1185, Sep. 2006.

[36] J. I. San Martín, I. Zamora, J. J. San Martín, V. Aperribay, and P. Eguia, “Hybrid fuel cells technologies for electrical microgrids,” Electr. Power Syst. Res., vol. 80, no. 9, pp. 993–1005, Sep. 2010.

Chapitre 1 : Introduction

20

[37] R. A. Holmes, J. E. King, and G. A. Israelson, “A High Efficiency PSOFC / ATS-Gas Turbine Power System,” 2001.

[38] S. Kimijima and N. Kasagi, “Performance evaluation of gas turbine-fuel cell hybrid micro generation system,” in ASME TURBO EXPO, 2002, no. C.

[39] R. a. Roberts and J. Brouwer, “Dynamic Simulation of a Pressurized 220 kW Solid Oxide Fuel-Cell–Gas-Turbine Hybrid System: Modeled

Performance Compared to Measured Results,” J. Fuel Cell Sci. Technol., vol. 3, no. 1, p. 18, 2006.

[40] Y. Kobayashi, Y. Ando, and T. Kabata, “Extremely high-efficiency thermal power system-solid oxide fuel cell (SOFC) Triple combined-cycle system,” Mitsubishi Heavy Ind …, vol. 48, no. 3, pp. 9–15, 2011.

[41] S. Obara, “Control of cyclic fluctuations in an independent microgrid by an SOFC triple combined cycle inertia system,” Int. J. Electr. Power Energy Syst., vol. 68, pp. 89–102, Jun. 2015.

[42] S. Obara, “Dynamic-characteristics analysis of an independent microgrid consisting of a SOFC triple combined cycle power generation system and large-scale photovoltaics,” Appl. Energy, vol. 141, pp. 19–31, Mar. 2015.

[43] S. H. Chan, H. K. Ho, and Y. Tian, “Modelling of simple hybrid solid oxide fuel cell and gas turbine power plant,” J. Power Sources, vol. 109, no. 1, pp. 111–120, Jun. 2002.