Design Optimal des systèmes solaires hybrides pour procédés industriels
Les procédés industriels utilisent de la chaleur dans la plage de température 50-1500°C et la chaleur représente environ 70% de la consommation d'énergie dans l'industrie. La consommation de chaleur dans l'industrie est généralement classée en trois domaines de température : basse (400°C), pouvant être adressés par différentes technologies de capteurs solaires. Les technologies solaires à concentration sont nécessaires lorsqu’il s’agit de produire de la chaleur solaire à T>150°C. La question centrale de l'intégration de la chaleur solaire dans les procédés industriels est abordée dans le projet SHIP4D (Programme PEPR SPLEEN). Dans le cadre de ce postdoc, le travail portera sur le design optimal des systèmes solaires hybrides pour procédés industriels. Pour ce faire, le code interne PERSEE sera développé pour pouvoir répondre aux problématiques d'intégration optimale des technologies solaires thermiques et photovoltaïques pour la production de chaleur et d'électricité sur les sites ou parcs industriels. Les travaux réalisés serviront également de base pour le projet européen INDHEAP (Optimal Solar Systems for Industrial Heat and Power), coordonné par le CEA, et démarré en janvier 2024.
Détection d’attaques dans l’infrastructure de contrôle distribué du réseau électrique
Afin de permettre l’émergence de réseaux d’énergie flexibles et résilients, il faut trouver des solutions aux défis auxquels ils font face. Dans le cadre de ce postdoc on s’intéresse en particulier à la numérisation et la protection des flux de données que cela entraînera, ainsi qu’aux problématiques de cybersécurité.
Dans le cadre du projet Tasting, et en collaboration avec RTE, l’opérateur français du réseau de transport de l’électricité, votre rôle sera de se pencher sur la protection des données de toutes les parties concernées. Le but est de vérifier des propriétés de sécurité sur les données dans des systèmes distribués, qui induisent un certain nombre d’incertitudes par construction.
Pour cela, vous élaborerez une méthodologie outillée pour la protection des données des acteurs du réseau électrique. L'approche sera basée sur les méthodes formelles de vérification à l'exécution appliquées à un système de contrôle distribué.
Cette offre de postdoc s'inscrit dans le cadre du projet TASTING qui vise à relever les principaux défis liés à la modernisation et à la sécurisation des systèmes électriques. Ce projet de 4 ans qui a commencé en 2023 adresse l’axe 3 de l'appel PEPR TASE "Solutions technologiques pour la numérisation des systèmes énergétiques intelligents", co-piloté par le CEA et le CNRS. Les défis scientifiques ciblés concernent l'infrastructure TIC, considérée comme un élément clé et un fournisseur de solutions pour les transformations profondes que nos infrastructures énergétiques subiront dans les décennies à venir.
Dans ce projet sont impliqués deux organismes nationaux de recherche, INRIA et le CEA au travers de son institut de recherche technologique de la direction de la recherche technologique CEA-List. Sont également impliqués 7 laboratoires académiques : le G2Elab, le GeePs, l’IRIT, le L2EP, le L2S et le SATIE, ainsi qu’un partenaire industriel, RTE, qui fournit différents use cases.
Conception et test d’un système de neuromodulation basé sur des ultrasons focalisés
Au cours de nos premières années d’activité, nous avons concentré notre intérêt sur les interfaces cerveau-ordinateur pour faire face au handicap moteur et proposons aux patients atteints de lésions de la moelle épinière des dispositifs de substitution motrice[1], [2], [3]. En parallèle, plusieurs groupes du CEA ont étudié les avantages de l’échographie pour l’imagerie médicale[4], le diagnostic ou développé des sources d’ultrasons miniaturisées (CMUT/PMUT). Le post-doctorat est financé dans le cadre d’un projet LETI-Carnot sur cette thématique innovante. Le projet vise à (1) construire un banc d’essai pour valider la compatibilité de la neuromodulation par ultrasons avec des dispositifs d’enregistrement neuronal (2) optimiser la conception pour une résolution fine et une faible puissance (3) spécifier un système combinant la neuromodulation par ultrasons focalisés et l’enregistrement électrophysiologique.
Le post-doctorant, avec l’aide d’une équipe d’experts dans les domaines des ultrasons et des systèmes biomédicaux, sera en charge de la modélisation de la propagation des ondes acoustiques, des tests de compatibilité avec le système d’enregistrement, de la conception du système et de la validation expérimentale de la résolution ou de l’efficacité. Les concepts sous-jacents au projet pourraient à l’avenir être applicables à de nouveaux dispositifs implantables ou portables combinant les ultrasons focalisés pour la neuromodulation et l’enregistrement neuronal.
Développement d’algorithmes d’optimisation énergétique à faible impact environnemental
La demande croissante en énergie, associée à l'urgence de réduire les impacts environnementaux, nécessite des solutions innovantes en gestion énergétique. Ce projet de recherche post-doctoral s’inscrit dans ce cadre avec pour objectif d’évaluer comment la gestion intelligente d'un système énergétique peut réduire son impact environnemental. Le projet vise ainsi techniquement à modéliser un système complexe et à développer des algorithmes avancés de gestion énergétique prenant en compte l’ensemble des critères environnementaux. Ce projet doit donc utiliser une approche innovante et multidisciplinaire en intégrant l’Analyse du cycle de vie des technologies dans un système de gestion énergétique (EMS).
Le projet s'appuiera sur la plateforme TOTEM, smart grid connectant une production photovoltaïque, un bâtiment tertiaire, des stations de recharge électriques / hydrogène, ainsi qu’un stockage d’énergie sous forme de batteries et d’hydrogène gazeux. Les activités se concentreront donc sur le développement d’algorithmes avancés pour l’EMS de TOTEM qui doivent non seulement améliorer l'efficacité énergétique en fonction des usages mais également prendre en compte les critères des ACV. Ceci dans l’objectif d’obtenir une gestion intelligente d’un système énergétique complet et in fine minimiser les empreintes carbone et autres conséquences environnementales.
Le déploiement et le test des algorithmes au sein de la plateforme TOTEM permettra d’obtenir une solution réaliste qui pourra être améliorée en la testant sur d’autres applicatifs.
Caractérisation de phénomènes transitoires rapides par imagerie à rayons X en contraste de phase
Ce post-doctorat vise à développer une chaîne de mesure pour observer et caractériser des Phénomènes Transitoires Rapides (PTR) par Imagerie à Rayons X (IRX) en contraste de phase. Le but est de créer un système de mesure utilisable en laboratoire pour des expériences impossibles à déplacer au synchrotron, répondant à des besoins de l’ONERA et du CEA en fabrication additive, propagation d’ondes de choc et diagnostic de matériaux composites. Pour les objets à faible absorption comme les polymères peu denses, l’IRX conventionnelle est insuffisante. La phase du rayonnement X, mesurée par interférométrie à décalage multilatéral (IDML), permet de mieux détecter les inhomogénéités. Le candidat dimensionnera le système imageur, établira une méthodologie statique pour l’optimiser en dynamique, visant une cadence > 1 kHz, un temps d’exposition de l’ordre de la µs, et une résolution spatiale entre 30 et 300 µm. Il explorera la détection indirecte via un scintillateur ou directe avec des semi-conducteurs, utilisant le banc d’imagerie et les codes de simulation du CEA. Il démontrera l’imagerie dynamique de PTR et étudiera l'extension aux très hautes cadences (>100 kHz) et au « flash nanoseconde » monocoup.
Développement de cellules Potassium-ion performantes et respectueuses de l'environnement
Les batteries Lithium-ion constituent un système de référence en termes de densité d’énergie et de durée de vie au point de devenir une technologie clé de la transition énergétique notamment en alimentant les voitures électriques. Cependant, cette technologie repose sur une utilisation importante d’éléments peu abondants et sur des procédés de fabrication énergivores.
Dans cette optique, notre équipe développe de nouvelles batteries Potassium-ion présentant des performances élevées et n’utilisant que des éléments abondants et des procédés de fabrication respectueux de l’environnement.
Pour ce projet ambitieux et innovant, le CEA-LITEN (acteur majeur européen dans le domaine de la recherche pour l'énergie) recrute un chercheur post doctoral en chimie des matériaux. L’offre s’adresse à un jeune chercheur talentueux possédant un excellent niveau scientifique et un gout prononcé pour la dissémination de ses résultats au travers de brevets et de publications scientifiques.
Résonateurs optomécaniques en régime chaotique pour la cryptographie dans les datacoms optiques
L’objectif du post doc est d’explorer l’utilisation de résonateurs optomécaniques placés en régime chaotique pour sécuriser des communications optiques. Il s'inscrit dans une action d'amorçage du programme recherche à risque du CEA sélectionnée en juillet 2024. Un point clef concerne l’obtention d’un régime fortement non-linéaire, favorisé par des géométries spécifiques, nécessaire à la richesse du chaos. L’exploitation des propriétés uniques du chaos pour le transfert de données sécurisé sera explorée par le post doctorant au sein d’un groupe de travail.
Avec l’avènement de l’ordinateur quantique, les techniques actuelles sécurisant l’échange d’informations deviennent en grande partie compromises, nécessitant le développement de techniques de cryptographie post-quantique. Au-delà des approches logicielles, de nouveaux concepts matériels ont vu le jour, tels que la cryptographie chaotique. Dans ce contexte, il devient indispensable de développer des sources de chaos qui soient de haute qualité (richesse de l’espace des paramètres), compatibles avec les systèmes de communication existants et compactes. Alors que les lasers sont une source connue de chaos, les systèmes optomécaniques paraissent spécialement adaptés à cette application car le domaine mécanique apporte un espace de paramètres enrichi, tout en conservant un débit de données élevé et une connexion directe avec les systèmes de communications optiques. Le post doctorant explorera la pertinence de dispositifs optomécaniques chaotiques pour implémenter une cryptographie matérielle.
Étude des spécificités des architectures très distribuées pour les besoins de décision et de contrôle
Nos infrastructures électriques ont connu et connaîtront encore de profondes mutations dans les prochaines décennies.
La croissance rapide de la part des énergies renouvelables dans la production d'électricité nécessite de trouver des solutions pour sécuriser les systèmes énergétiques notamment en ce qui concerne les aspects de variabilité, de stabilité et d'équilibrage du système électrique et de protection de l'infrastructure du réseau elle-même.
L'objet de cette étude est d'aider à concevoir de nouvelles méthodes de décision, spécialement adaptées aux architectures de contrôle hautement distribuées pour les réseaux d'énergie. Ces nouvelles méthodes devront être évaluées en terme de performance, de résilience, de robustesse et éprouvées en présence de différents aléas et même de byzantins.
Développement d’une nouvelle base de données atomiques de référence pour les processus radioactifs
Plusieurs communautés scientifiques ont souligné le manque de précision et les incohérences de la base de données atomiques de référence EADL. Les données ont été calculées à partir d’une approche Dirac-Hartree-Slater assez simple, puis corrigées ultérieurement de manière empirique. Elle reste cependant à ce jour la seule qui soit suffisamment complète pour être utilisable par des codes de simulation. Ces dernières années, une collaboration s’est développée au cours de deux projets européens successifs entre le FCT-UNL (Lisbonne, Portugal), l’IPCMS (Strasbourg, France) et le LNHB (CEA Saclay, France). Un nouveau code atomique relativiste, basé sur la théorie de la fonctionnelle de la densité, a été développé et validé par l’étude de différentes probabilités de transition par capture électronique. Le but de ce sujet est de développer une nouvelle base de données atomiques de référence à partir de ce code atomique. Les équations théoriques devront être établies. Plusieurs éléments devront être calculés et les prédictions comparées à la littérature. L’influence de cette modélisation atomique précise sur la correction d’effet d’échange dans les transitions bêta sera aussi étudiée. Au moins une publication et une participation à une conférence internationale sont envisagées.
ANALYSES MULTI CRITERES DES TECHNOLOGIES DE PRODUCTION D’HYDROGENE PAR ELECTROLYSE
Le LITEN, fortement impliqué sur les technologies d’électrolyse, souhaite comparer via une analyse multi critères toutes les technologies d’électrolyse aujourd’hui soit disponibles commercialement (AEL, PEMEL), en phase de pré-industrialisation (SOEL), ou en phase de R&D (AEMEL et PCCEL).
Nos études précédentes étaient basées sur des cas d’usage précis (hypothèses figées sur la taille de l’usine, la source d’électricité, la technologie, …).
L’objectif de ces nouveaux travaux est de pouvoir positionner les différentes technologies d’électrolyse selon des paramètres qui seront à définir en début de projet, ces paramètres étant de type contextuel (ex nombre d’heures de fonctionnement, flexibilité attendue), techniques (ex rendement, durée de vie) ou technico économiques (ex CAPEX OPEX) et environnementaux (ex impacts GES, matières). . Il s’agira ici de développer une méthodologie originale qui permette de définir les domaines de pertinence de chacune des technologies d’électrolyse selon ces paramètres, en fonction par exemple du cout de l’hydrogène produit et de son impact environnemental