Développement d’un outil de comparaison multi-critères des systèmes de stockage électrochimiques stationnaires

L’utilisation de systèmes de stockage stationnaire apparaît aujourd’hui incontournable pour accompagner l’évolution du réseau électrique et l’intégration croissante d’énergies renouvelables intermittentes comme le solaire ou l’éolien. Le choix d’une solution de stockage fait appel à de nombreux critères tels que les performances, la durée de vie mais aussi l’impact environnemental, la sécurité, les contraintes règlementaires, sans oublier l’aspect économique.
Le laboratoire dispose d’éléments de comparaison sur ces différents critères, via des études expérimentales et un retour d’expérience sur des systèmes existants. En outre, un premier outil logiciel a été développé pour l’évaluation de l’impact environnemental par ACV (analyse du cycle de vie). L’objectif de ce travail de thèse est d’intégrer ces différentes composantes dans un outil de comparaison plus large avec une approche multi-critères, en ciblant des cas d’étude précis et un nombre limité de technologies de stockage ayant atteint une maturité suffisante pour que les données disponibles soient fiables.

Convertisseur de puissance d’interface avec les réseaux MVAC et MVDC

Dans ce sujet de thèse, nous proposons un convertisseur de puissance d’interface avec les réseaux MVAC et MVDC. Les stratégies de contrôle GI-PC pour fournir des services système et faciliter la gestion et la protection du réseau seront étudiées (ex : support du plan de tension, étude des résonances, MVRT : Medium Voltage Ride Through, etc...). Un prototype numérique de GI-PC au niveau MV sera proposé mettant en œuvre les algorithmes de contrôle. La validation du prototype comprendra la régulation du bus MVDC selon différents scénarios. Le GI-PC peut contribuer pour :
• Fournir une interface connectée au réseau pour divers systèmes MVAC tels que le routeur de puissance
• Fournir une interface de distribution pour différents niveaux de systèmes DC
• Améliorer la qualité de l'énergie des systèmes de distribution MVAC
• Fournir une interface connectée au réseau pour les sources DC de haute puissance telles que les stations de recharge de véhicules électriques, les systèmes de stockage d'énergie par batterie, l'H2, les parcs photovoltaïques et éoliens.
• Autres fonctionnalités : prise en charge des défauts (pare-feu), réduction des déséquilibres, auto-reconfiguration (redondance), adaptation de la mise à la terre, isolation galvanique…

Fissuration des panneaux solaires sous impacts hypervéloces

Avec l'augmentation du nombre de débris spatiaux et de satellites en orbite basse, la vulnérabilité des panneaux solaires installés sur ces satellites devient un problème majeur. Dans ce contexte, le CEA-Liten développe de nouvelles solutions de panneaux solaires utilisant des matériaux flexibles avancés qui pourraient être utilisés pour des assemblages photovoltaïques (PVA) pliés en Z ou enroulables. L'objectif de ce projet de thèse est d'étudier les comportements à l'impact et post-impact de ces nouveaux PVA solaires sous impact à hyper-véloces de projectiles de taille millimétrique.
Les laboratoires IDL, CEA et 3SR proposent de développer une stratégie basée sur les étapes suivantes : identification des niveaux de charge et de pression par une série de simulations numériques, caractérisation du comportement mécanique des matériaux et des interfaces impliqués dans le PVA solaire par des essais à haute vélocité de déformation grâce à des expériences de barres d'Hopkinson et d'impact de plaques, identification des équations d'états et des modèles constitutifs d'endommagement et de rupture et leur implémentation dans des codes numériques, prédiction de l'endommagement et de la rupture dans le PVA soumis à un impact hyper véloce et comparaison avec des données expérimentales par des essais d'impact considérant une large gamme de vitesses d'impact.

Stabilisation de dispositifs photovoltaïques Pérovskite par passivation avec des matériaux type Metal-Organic Frameworks

Les MOFs sont un type de matériaux poreux hybrides organiques-inorganiques avec des propriétés intéressantes du point de vue de la passivation des défauts de la pérovskite et de sa stabilité, notamment lumineuse. Par exemple :
• Effet direct des composants du MOF comme agents de passivation : Les ions métalliques et ligands organiques peuvent passiver des défauts à l’interface MOF/PK.
• Effet de « downconversion » du rayonnement incident : Certains métaux (comme l’europium) ou ligands (avec groupes aromatiques) peuvent absorber les rayonnements de haute énergie (violet / UV proche typiquement), puis réémettre cette énergie sous forme de rayonnement de moindre énergie ou la transmettre directement de manière non radiative à la pérovskite par résonance Förster (ou FRET). Ceci permet de protéger la pérovskite des photons de haute énergie, donc a priori d’améliorer la stabilité lumineuse, avec peu de pertes énergie.
Le travail de thèse concernera :
• l’intégration de MOF dans la couche pérovskite, en traitement de surface ou mélange de suspensions (à noter qu’un travail de stage préalable permettra de définir les voies les plus prometteuse dans le cadre de la thèse)
• Les études matériaux (notamment études avancées par XPS et UPS)
• La réalisation de dispositifs simple jonction puis tandem avec sous cellule silicium
• L’étude de durée de vie sous illumination (continue, cyclage) avec caractérisations associées (mesure électriques, photoluminescence, etc..)

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