Thèse Modélisation et Gestion Optimale des Systèmes Énergétiques Couplés Électricité-Chaleur pour les Quartiers à Énergie Positive H/F Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Lorraine École doctorale : IAEM - INFORMATIQUE - AUTOMATIQUE - ELECTRONIQUE - ELECTROTECHNIQUE - MATHEMATIQUES Laboratoire de recherche : GREEN - Groupe de Recherche en Energie Electrique de Nancy Direction de la thèse : EHSAN JAMSHIDPOUR ORCID 0000000274016457 Début de la thèse : 2027-01-01 Date limite de candidature : 2026-11-30T23:59:59 Cette thèse s'inscrit dans le projet européen CouPED et porte sur la modélisation et la gestion optimale des systèmes énergétiques couplés électricité-chaleur pour les quartiers à énergie positive. Le cas d'étude français, situé à Vandoeuvre-lès-Nancy, associe production photovoltaïque, valorisation énergétique des biodéchets et micro-cogénération.

L'objectif est d'optimiser conjointement le dimensionnement des équipements et leur exploitation afin de réduire les coûts, les émissions et le recours aux énergies fossiles, tout en satisfaisant les besoins locaux. Un modèle intégré représentera les interactions entre les ressources, les réseaux électriques et thermiques et la demande. Des solutions de stockage pourront être étudiées selon leur pertinence.

Des méthodes d'optimisation stochastique ou robuste seront développées pour tenir compte des incertitudes sur la production renouvelable, la demande et les prix de l'énergie. L'influence des modalités de valorisation de l'électricité et de la chaleur sera également analysée.

Les méthodes seront évaluées à partir des données du cas français, en collaboration avec le LEMTA et les partenaires de CouPED. Les résultats contribueront aux outils de simulation et d'aide à la décision du projet, et leur transférabilité sera examinée sur d'autres cas d'étude. La transition énergétique urbaine nécessite de coordonner la production locale d'électricité renouvelable, les ressources thermiques et les besoins des bâtiments. Leur couplage offre des possibilités de flexibilité et de réduction du recours aux énergies fossiles, mais soulève des difficultés liées aux différentes dynamiques des équipements, aux contraintes des réseaux et aux incertitudes de production et de consommation.

Un dimensionnement fondé uniquement sur des bilans annuels ne permet pas de représenter ces interactions ni de garantir la pertinence des stratégies d'exploitation. Il est donc nécessaire d'articuler les décisions d'investissement et de gestion opérationnelle, tout en intégrant les performances environnementales et les conditions économiques de valorisation de l'énergie.

Dans CouPED, le cas français de Vandoeuvre-lès-Nancy permettra d'étudier ces questions pour des ressources associant photovoltaïque, valorisation énergétique des biodéchets et micro-cogénération. Développer un modèle intégré du couplage électricité-chaleur à l'échelle d'un quartier. Optimiser conjointement le dimensionnement des ressources et leur exploitation. Évaluer la robustesse des solutions face aux incertitudes de production, de demande et de prix. Analyser les compromis entre coûts, émissions et flexibilité ainsi que l'influence des modalités de valorisation de l'énergie. Évaluer les méthodes sur le cas de Vandoeuvre-lès-Nancy et examiner leur transférabilité. Les travaux débuteront par une analyse bibliographique, la définition du périmètre du système et l'examen des données disponibles. Des modèles des ressources électriques et thermiques seront développés puis intégrés dans un cadre de simulation commun, avec une résolution temporelle adaptée aux décisions étudiées.

Une formulation d'optimisation articulera le dimensionnement des équipements et leur gestion opérationnelle sous contraintes techniques. Des scénarios de production, de demande et de prix permettront d'étudier les incertitudes. Des approches stochastiques ou robustes seront comparées à des stratégies de référence à l'aide d'indicateurs énergétiques, économiques et environnementaux.

Les résultats feront l'objet d'analyses de sensibilité et seront évalués sur le cas français. La comparaison avec d'autres cas CouPED permettra d'examiner les conditions de transférabilité.