ECOLE DOCTORALE ENERGIE ENVIRONNEMENT ALLOCATIONS DE RECHERCHE CONCOURS *** Formulaire de déclaration de sujet

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Ecole Doctorale Energie Environnement Université de Perpignan Via Domitia 52 Avenue Paul Alduy

66860 Perpignan

ECOLE DOCTORALE ENERGIE ENVIRONNEMENT ALLOCATIONS DE RECHERCHE

CONCOURS 2016

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Formulaire de déclaration de sujet

LABORATOIRE Intitulé complet et sigle : Procédés, Matériaux et Energie Solaire (PROMES, UPR 8521) Directeur : Gilles Flamant

Rattachement : CNRS, DR13

Equipe d’accueil : Electronique, Automatique et Systèmes (ELIAUS)

Adresse complète : PROMES, Rambla de la thermodynamique, Tecnosud, 66100 Perpignan DIRECTEUR DE THESE Etat civil : Stéphane Grieu

Titres (en particulier année HDR) : thèse de doctorat, Prédiction par réseaux de neurones de l'état d'un procédé de dépollution, ELIAUS, Université de Perpignan Via Domitia, Perpignan, 2003 ; HDR Gestion et contrôle de systèmes environnementaux, ELIAUS, Université de Perpignan Via Domitia, 2009.

Fonctions universitaires : Professeur des Universités

Coordonnées (en particulier téléphones fixe et portable) : 04 68 68 22 57 / 06 78 23 98 85 Courrier électronique : grieu@univ-perp.fr / stephane.grieu@promes.cnrs.fr

Domaines d’expertise (sous forme de mots clefs) : gestion des systèmes énergétiques, prédiction de la ressource, modélisation et identification des systèmes, contrôle-commande, intelligence artificielle, optimisation, réseaux de chaleur, bâtiment, centrales solaires.

Principales publications des 4 dernières années (auteurs, nom journal, année, volume, pages) : [P1] Julien Nou, Rémi Chauvin, Stéphane Thil et Stéphane Grieu, A new approach to the real- time assessment of the clear-sky DNI, Applied Mathematical Modelling, sous presse, 2016.

[P2] Stéphane Grieu, Olivier Faugeroux, Adama Traoré, Bernard Claudet et Jean-Luc Bodnar, Side-by-side ANFIS as a useful tool for estimating correlated thermophysical properties, European Physical Journal Plus 130 (12) (2015) 241.

[P3] Rémi Chauvin, Julien Nou, Stéphane Thil et Stéphane Grieu, Modelling the clear-sky intensity distribution using a sky imager, Solar Energy 119 (2015) 1-17.

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[P4] Rémi Chauvin, Julien Nou, Stéphane Thil, Adama Traoré et Stéphane Grieu, Cloud detection methodology based on a sky-imaging system, Energy Procedia 69 (2015) 1970- 1980.

[P5] Julien Nou, Rémi Chauvin, Stéphane Thil, Julien Eynard et Stéphane Grieu, Clear-sky irradiance model for real-time sky imager application, Energy Procedia 69 (2015) 1999-2008.

[P6] Stéphane Grieu, Olivier Faugeroux, Adama Traoré, Bernard Claudet et Jean-Luc Bodnar, A new "intelligent" approach based on side-by-side feedforward neural networks for estimating thermophysical properties from photothermal responses, European Physical Journal Applied Physics 69 (1) (Instrumentation and Metrology Section) (2015) 11001.

[P7]Julien Nou, Rémi Chauvin, Adama Traoré, Stéphane Thil et Stéphane Grieu, Atmospheric turbidity forecasting using side-by-side ANFIS, Energy Procedia 49 (2014) 2387-2397.

[P8] Olivier Faugeroux, Stéphane Grieu, Adama Traoré, Jean-Luc Bodnar et Bernard Claudet, Outils de l’intelligence artificielle appliqués au CND, Techniques de l’Ingénieur, Mesures- Analyses, Mesures Mécaniques et Dimensionnelles (2013) R1403.

[P9] Julien Eynard, Stéphane Grieu et Monique Polit, Predictive control and thermal energy storage for optimizing a multi-energy district boiler, Journal of Process Control 22 (7) (2012) 1246-1255.

Pourcentage d'encadrement au sein de l'ED 305 au 01 octobre 2016 : 50 %

Rappel : une thèse encadrée seule compte pour 100 % et une codirection ou cotutelle compte pour 50%

Thèses antérieures soutenues au cours des 5 dernières années avec situation professionnelle actuelle des docteurs et références des publications internationales :

[T1] Michaël Salvador, Bâtiments à énergie positive, optimisation de la demande et de la production à partir des sources d'énergie renouvelable, 2012. Situation professionnelle : ingénieur en instrumentation et contrôle-commande, Solar Euromed.

[T2] Aurélie Chabaud, Micro-réseau intelligent pourla gestion des ressources énergétiques, 2014. Situation professionnelle : enseignante.

[T3] AntoineGarnier, Système expert d'efficacité énergétique et deconfort pour lebâtiment, 2014. Situation professionnelle : ingénieur R&D, Pyrescom.

[T4]MouchiraLabidi,Optimisationdechaufferiescollectivesmulti-énergies:dimensionnement et commande de systèmes de stockage thermique par hydro-accumulation, 2015. Situation professionnelle : ingénieur R&D, Cofely GDF-Suez (ENGIE).

[P1] Michaël Salvador et Stéphane Grieu, Methodology for the design of energy production and storage systems in buildings: minimization of the energy impact on the electricity grid, Energy and Buildings 47 (2012) 659-673.

[P2] Aurélie Chabaud, Julien Eynard et Stéphane Grieu, A new approach to energy resources management in a grid-connected building equipped with production and storage systems: A case study in the south of France, Energy and Buildings 99 (2015) 9-31.

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[P3] Antoine Garnier, Julien Eynard, Matthieu Caussanel et Stéphane Grieu, Predictive control of multizone heating, ventilation and air-conditioning systems in non-residential buildings, Applied Soft Computing 37 (2015) 847-862.

[P4]AntoineGarnier,JulienEynard,MatthieuCaussaneletStéphaneGrieu, Low computational cost technique for predictive management of thermal comfort in non-residential buildings, Journal of Process Control 24 (6) (Energy Efficient Buildings Special Issue) (2014) 750-762.

[P5] Mouchira Labidi, Julien Eynard, Olivier Faugeroux et Stéphane Grieu, Sequential management of optimally-designed thermal storage tanks for multi-energy district boilers, Applied Thermal Engineering 73 (1) (2014) 251-264.

Thèses en cours (sujet, doctorant, date de début, date de soutenance estimée, % encadrement).

[T1] Rémi Chauvin, Evaluation de la ressource solaire pour la gestion optimisée de centrales CSP. Début de la thèse : 01/01/2013. Date de la soutenance : 22/04/2016. Taux d'encadrement : 50 %.

[T2] Gwendal Beauvois, Développement d'un dosimètre à fibre optique distribué, début de la thèse : 01/09/2014. Date de la soutenance : n/a. Taux d'encadrement : 50 %.

CO-DIRECTEUR DE THESE Etat civil : Stéphane Thil

Titres : thèse de doctorat, Contributions à l’identification de modèles avec des erreurs en les variables, CRAN, Université Henri Poincaré, Nancy, 2007.

Fonctions universitaires : Maître de Conférences

Coordonnées (en particulier téléphones fixe et portable) : 04 68 68 27 39 / 06 64 32 08 40 Courrier électronique : stephane.thil@univ-perp.fr / stephane.thil@promes.cnrs.fr

Domaines d’expertise (sous forme de mots clefs) : gestion des systèmes énergétiques, prédiction de la ressource, modélisation et identification, contrôle-commande, optimisation, bâtiment, centrales solaires.

Principales publications des 4 dernières années (auteurs, nom journal, année, volume, pages) : [P1] Julien Nou, Rémi Chauvin, Stéphane Thil et Stéphane Grieu, A new approach to the real- time assessment of the clear-sky DNI, Applied Mathematical Modelling, sous presse, 2016.

[P2] Rémi Chauvin, Julien Nou, Stéphane Thil et Stéphane Grieu, Modelling the clear-sky intensity distribution using a sky imager, Solar Energy 119 (2015) 1-17.

[P3] Rémi Chauvin, Julien Nou, Stéphane Thil, Adama Traoré et Stéphane Grieu, Cloud detectionmethodology based on a sky-imaging system, Energy Procedia 69 (2015) 1970-1980.

[P4] Julien Nou, Rémi Chauvin, Stéphane Thil, Julien Eynard et Stéphane Grieu, Clear-sky irradiance model for real-time sky imager application, Energy Procedia 69 (2015) 1999-2008.

[P5] Sullivan Royer, Stéphane Thil, Thierry Talbert et Monique Polit, A procedure for modeling buildings and their thermal zones using co-simulation and system identification, Energy and Buildings 78 (2014) 231–237.

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[T1] Sullivan Royer, Modélisation de bâtiments et de leurs zones thermiques : vers une procédure générique, 2014. Situation professionnelle : Attaché Temporaire d'Enseignement et de Recherche 63/61, UPVD.

[P1] Sullivan Royer, Stéphane Thil, Thierry Talbert et Monique Polit, A procedure for modeling buildings and their thermal zones using co-simulation and system identification, Energy and Buildings 78 (2014) 231–237.

Thèses en cours (sujet, doctorant, date de début, date de soutenance estimée, % encadrement).

[T1] Rémi Chauvin, Evaluation de la ressource solaire pour la gestion optimisée de centrales CSP. Début de la thèse : 01/01/2013. Date de la soutenance : 22/04/2016. Taux d'encadrement : 50 %.

CO-ENCADRANT DE THESE Etat civil : Julien Eynard

Titres : thèse de doctorat, Gestion optimale de l'énergie dans un procédé multisource pour le chauffage de bâtiments, ELIAUS, Université de Perpignan Via Domitia, Perpignan, 2010.

Fonctions universitaires : Maître de Conférences

Coordonnées (en particulier téléphones fixe et portable) : 04 68 68 27 05 / 06 25 60 13 82 Courrier électronique : julien.eynard@univ-perp.fr / julien.eynard@promes.cnrs.fr

Domainesd’expertise(sousformedemotsclefs):gestiondessystèmes énergétiques, prédiction delaressource, modélisation et identification des systèmes, contrôle-commande, optimisation, réseaux de chaleur, bâtiment.

Principales publications des 4 dernières années (auteurs, nom journal, année, volume, pages) : [P1] Aurélie Chabaud, Julien Eynard et Stéphane Grieu, A new approach to energy resources management in a grid-connected building equipped with production and storage systems: A case study in the south of France, Energy and Buildings 99 (2015) 9-31.

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[P5] Julien Eynard, Stéphane Grieu et Monique Polit, Predictive control and thermal energy storage for optimizing a multi-energy district boiler, Journal of Process Control 22 (7) (2012) 1246-1255.

[T1] Aurélie Chabaud, Micro-réseau intelligent pourla gestion des ressources énergétiques, 2014. Situation professionnelle : enseignante.

[T2] AntoineGarnier, Système expert d'efficacité énergétique et deconfort pour lebâtiment, 2014. Situation professionnelle : ingénieur R&D, Pyrescom.

[T3]MouchiraLabidi,Optimisationdechaufferiescollectivesmulti-énergies:dimensionnement et commande de systèmes de stockage thermique par hydro-accumulation, 2015. Situation professionnelle : ingénieur R&D, Cofely GDF-Suez (ENGIE).

[P1] Aurélie Chabaud, Julien Eynard et Stéphane Grieu, A new approach to energy resources management in a grid-connected building equipped with production and storage systems: A case study in the south of France, Energy and Buildings 99 (2015) 9-31.

SUJET DE THESE PROPOSE Mots clefs : prédiction de la ressource solaire, DNI, GHI, caméra hémisphérique, solaire à concentration, solaire photovoltaïque.

Titre : Développement d'un système modulaire de prévision de la ressource solaire.

Au cours du projet CSPIMP (Concentrated Solar Power plant efficiency IMProvement), qui prendra fin le 31 décembre 2016, le laboratoire PROMES-CNRS a mis au point un système d'acquisition d'images à haute dynamique de l'atmosphère. Ce système, appelé PROMES sky imager (PSI) et composé ˗ entre autres ˗ d'une caméra et d'un objectif fisheye, est à l'origine du développement d'algorithmes pour l'estimation et la prévision à court terme de l'éclairement par ciel clair, la détection des nuages présents au-dessus du site considéré et l'estimation de leur mouvement. Ces travaux ont permis la prévision infra-horaire (l'horizon

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est inférieur à 30 minutes) de la composante directe du rayonnement solaire (DNI, pour Direct Normal Irradiance).

Le sujet de thèse proposé fait suite à ces travaux. Ainsi, il aborde le développement, à partir de l'existant, d'un système modulaire de prévision de la ressource solaire destiné aux exploitants de centrales solaires photovoltaïques (prévision du GHI, pour Global Horizontal Irradiance) ou à concentration (prévision spatiale du DNI, grâce à plusieurs caméras hémisphériques pour une vision tridimensionnelle de l'atmosphère). Ces travaux ont de nombreuses applications. Pour ce qui est de la prévision du GHI, citons la gestion optimisée de systèmes de stockage susceptibles d'équiper les centrales solaires photovoltaïques et l'optimisation d'un mix-énergétiqueincluantuneouplusieurscentralessolairesphotovoltaïques (via la planification du fonctionnement des différents générateurs). La prévisionspatiale du DNI a, quant à elle, pour application les technologies solaires à concentration ; par exemple, pour les centrales à tour, le développement d'une stratégie de visée en boucle fermée ayant pour objet d'homogénéiser le flux reçu par le récepteur solaire, tout en rejetant les perturbations liées à la variation de la ressource.

Références bibliographiques

[1] J. Kleissl, Solar Energy Forecasting and Resource Assessment, Academic Press, 2013.

[2] J. Nou, R. Chauvin, A. Traoré, S. Thil, and S. Grieu, Atmospheric turbidity forecasting using side-by-side ANFIS, Energy Procedia 49 (2014) 2387-2397.

[3] R. Chauvin, J. Nou, S. Thil, A. Traoré, and S. Grieu, Cloud detection methodology based on a sky-imaging system, Energy Procedia 69 (2015) 1970-1980.

[4] R. Chauvin, J. Nou, S. Thil, and S. Grieu, Modelling the clear-sky intensity distribution using a sky imager, Solar Energy 119 (2015) 1-17.

[5] J. Nou, R. Chauvin, S. Thil, J. Eynard, and S. Grieu, Clear-sky irradiance model for real- time sky imager application, Energy Procedia 69 (2015) 1999-2008.

[6] Y. Chu, H. T. Pedro, M. Li, and C. F. Coimbra, Real-time forecasting of solar irradiance ramps with smart image processing, Solar Energy 114 (2015) 91-104.

[7] G. Wang, B. Kurtz, and J. Kleissl, Cloud base height from sky imager and cloud speed sensor, Solar Energy 131 (2016) 208-221.

[8] D. Oberländer, C. Prahl, S. Wilbert, S. Müller, B. Stanicki, and N. Hanrieder, Cloud shadow maps from whole sky imagers and voxel carving, in 3rd International Conference on Energy & Meteorology, Boulder, Colorado, USA, june 2015.

[9] J. Nou, R. Chauvin, S. Thil, and S. Grieu, A new approach to the real-time assessment of the clear-sky direct normal irradiance, Applied Mathematical Modelling, in press, 2016.

COMPETENCES DEMANDEES AU CANDIDATS

‒ Maîtrise du logiciel Matlab ;

‒ Traitement du signal et de l'image ;

‒ Modélisation et identification des systèmes ;

‒ Bon niveau en anglais (écrit et parlé).

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CONTEXTE COLLABORATIF DU PROJET Le cas échéant, préciser s’il s’agit d’un projet de thèse en co-tutelle.

FINANCEMENT DU PROJET DE RECHERCHE (ANR, Europe, Industrie, autre) Je soussigné, Stéphane Grieu, Professeur des Universités et responsable de l'équipe

"Electronique, Automatique et Systèmes" (ELIAUS) du laboratoire PROMES-CNRS, atteste par la présente que l'équipe dispose des ressources financières (subvention d'état, ressources propres) nécessaires à la prise en charge des frais de fonctionnement, d'équipement et de mission. En particulier, des ressources issues du projet CSPIMP (Concentrated Solar Power plant efficiency IMProvement, eurogia +, ref. CT 090430), financé par le Ministère de l'Industrie, pourront être mobilisées. Pour servir et valoir ce que de droit.

Stéphane Grieu Directeur de thèse

Stéphane Thil Co-directeur de thèse

Laurent Thomas

Directeur-adjoint PROMES-CNRS

COMITE DE SUIVI DE THESE Depuis la rentrée de septembre 2010, toutes les nouvelles thèses sont soumises aux réunions annuelles du Comité de Suivi de Thèse (CST). Dans cette perspective, il est demandé de proposer dès la proposition de sujet de thèse deux membres extérieurs à l’ED susceptibles de participer à ce comité pendant 3 ans.

‒ Philippe Blanc (Directeur de Recherche, Mines ParisTech)

‒ Philippe Lauret (Professeur, Université de la Réunion)

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