Modélisation et contrôle de la boucle de refroidissement d'une pile à combustible à hydrogène

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l'industrie, l'innovation technologique est au cœur de toutes ses activités.

Dans le cadre de la mission d'intérêt général qui lui a été confiée par les pouvoirs publics, IFP Energies nouvelles (IFPEN) s'attache à :

Apporter des solutions pour relever les défis de la société en matière d'énergie et de climat, en favorisant l'émergence d'un mix énergétique durable
Créer de la richesse et des emplois en soutenant l'activité économique française et européenne, et la compétitivité des filières industrielles associées

Modélisation et contrôle de la boucle de refroidissement d’une pile à combustible à hydrogène

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, de la mobilité et de l’environnement. IFPEN concentre ses efforts sur l’apport de solutions aux défis sociétaux et industriels de l’énergie et du climat, au service de la transition écologique.

Dans ce cadre, l’hydrogène est considéré comme un vecteur d’énergie pouvant aider à décarboner à la fois les transports, l’industrie et la production d’électricité. La pile à combustible (PAC) est un des systèmes présents dans l’écosystème hydrogène. Elle se déploie aujourd’hui pour la transition énergétique. Moyennant l’utilisation d’hydrogène peu carboné, elle peut notamment jouer un rôle dans la décarbonation de la mobilité (en particulier la mobilité lourde ou le ferroviaire).

Pour aider à comprendre les phénomènes mis en jeu dans une PAC et afin de faciliter son déploiement futur, IFPEN utilise fortement la simulation. Cela nécessite le développement de modèles représentatifs des phénomènes étudiés. Ce stage s’ancre ainsi dans cette démarche.

Objectifs

Ce stage a pour objectifs principaux de compléter et optimiser une plateforme de cosimulation existante d’une PAC de type PEM (avec la modélisation 0D sur Simcenter Amesim et le contrôle sur Simulink). Plus spécifiquement, le stage visera à intégrer et modéliser les différents composants de la boucle de régulation thermique de la PAC puis à implémenter une première stratégie de contrôle de cette boucle thermique en s’appuyant sur une revue bibliographique. Enfin, le modèle développé sera recalé et validé sur des données expérimentales.

Le stage se déroulera en plusieurs étapes :

Prise en main de Simcenter Amesim, Matlab/Simulink et de la plateforme de cosimulation existante
Implémentation de la boucle de régulation thermique de la PAC dans le modèle Simcenter Amesim
Revue bibliographique sur le contrôle de la boucle thermique des PAC
Implémentation d’une première stratégie de contrôle de la boucle thermique
Recalage et validation du modèle sur les données expérimentales