Un contrôle non linéaire de la production d'énergie
Le comportement des systèmes de production d'énergie décentralisés est régi par des non-linéarités et l'interaction de dynamiques continues et discrètes. Ces éléments vont à l'encontre des techniques de contrôle classiques, sur la base de modèles linéarisés ou purement continus. L'objectif du projet ACRES (Advanced control of renewable energy generation systems based on fuel cells\wind power) était dès lors d'introduire de nouvelles techniques de contrôle non linéaire adaptées à ces systèmes de production d'énergie. Des théoriciens du contrôle et des spécialistes de l'énergie ont collaboré dans cette démarche. Tout au long du projet, l'équipe a mis au point plusieurs contrôleurs avancés non linéaires. Ainsi, une commande de mode glissant visant à augmenter les performances des systèmes de production d'énergie hybride a été proposée pour les énergies renouvelables, et plus particulièrement les piles à combustible et les éoliennes. Les chercheurs ont ainsi mis en place une solution solide au problème de commande de l'admission d'air constaté dans les systèmes à base de pile à combustible à membrane à électrolyte polymère (PEMFC). Cette commande dite «super twisting» a été conçue à l'aide d'un modèle non linéaire d'une station d'essai de pile à combustible de laboratoire. Par ailleurs, le projet ACRES a mis au point un modèle dynamique du sous-système thermique de PEMFC à haute température dont le fonctionnement est nettement différent de celui des piles à combustible standard. Il s'agit là d'une première étape majeure vers la réalisation d'un contrôleur de température efficace destiné à un petit assemblage de cellules élémentaires. Les résultats des études expérimentales ont confirmé le potentiel d'une gestion thermique adéquate afin d'améliorer les performances du système. Par ailleurs, un algorithme de recherche d'extremums en cascade combiné à une commande intégrale proportionnelle locale a permis de réguler la température jusqu'à la tension maximale de la pile. Enfin, le projet ACRES a travaillé sur les véhicules électriques hybrides afin d'améliorer les performances et l'autonomie. Ces véhicules associent un moteur à combustion interne doté d'un module électrique qui fait à la fois office de propulsion et de générateur capable de charger ou décharger les batteries. Les chercheurs ont étudié la combinaison d'un générateur synchrone à rotor bobiné et d'un générateur à double résonance. Cette configuration a permis l'utilisation de convertisseurs plus petits et augmenté le nombre des mesures de contrôle, ce qui a permis une meilleure gestion de l'énergie. L'impact scientifique du projet ACRES a été considérable, si l'on en croit l'intérêt pour les articles publiés dans les revues spécialisées. L'équipe s'attend donc à séduire les sociétés fabriquant les composants de systèmes d'énergie renouvelable.
Mots‑clés
Production d'énergie, non-linéarités, ACRES, énergie renouvelable, pile à combustible, turbines d'éolienne
