Charles LORENZO : "Méthodologie et outils pour l’optimisation multicritères d’une architecture de train hybride électrique à hydrogène"

Travaux de soutenance de thèse :"Méthodologie et outils pour l’optimisation multicritères d’une architecture de train hybride électrique à hydrogène"

Résumé : La décarbonation du secteur du transport est aujourd’hui une préoccupation majeure des différents acteurs du domaine. Portés par l’essor de la filière hydrogène, les trains hybrides à hydrogène sont actuellement présentés comme une solution d’avenir pour une mobilité durable.
L’intégration récente des piles à hydrogène dans l’industrie du ferroviaire offre des perspectives prometteuses permettant de réduire les émissions carbone tout en garantissant des autonomies élevées. Les travaux réalisés dans cette thèse s’inscrivent dans ce contexte et ont pour objectif de proposer une méthodologie complète et des outils de dimensionnement de l’architecture énergétique des trains hybrides électriques à hydrogène. Les difficultés de dimensionnement d’un véhicule hybride ferroviaire résident ainsi dans la complexité à gérer en parallèle de nombreux critères antagonistes tels que la durée de vie des sources, leur rendement énergétique, la consommation du combustible, tout en considérant les contraintes d’intégration et les exigences de l’exploitant. Le coût global de la solution est également à prendre en compte sur la durée de vie du véhicule. Une optimisation multicritères est donc nécessaire, à la fois sur l’architecture de la chaîne de traction et sur la gestion de l’énergie. Un outil a été construit pour déterminer les caractéristiques de la pile à hydrogène, de la batterie ainsi que la stratégie de gestion de l’énergie qui minimisent le coût global du train. Pour ce faire, nous avons tout d’abord développé un modèle de cette architecture afin d’estimer, sur des cycles d’usage, les caractéristiques énergétiques de la pile à hydrogène et de la batterie. A partir de l’étude des mécanismes de dégradation de ces sources, des modèles de vieillissement ont été établis pour estimer leur durée de vie sur les cycles étudiés. Quatre stratégies de gestion de l’énergie ont été également considérées, afin de minimiser les coûts liés à l’utilisation des sources sur les cycles d’usage. L’outil développé permet de réaliser l’optimisation multicritères sur les différentes sources et stratégies de gestion de l’énergie étudiées, afin d’identifier le dimensionnement énergétique optimal. Grâce au partenariat avec le constructeur ferroviaire Alstom, nous avons pu appliquer cet outil sur un projet ferroviaire concret composé de cycles d’usage réels, démontrant ainsi sa pertinence et son efficacité.

Composition du jury :

M. Daniel HISSEL Professeur des universités Université Bourgogne Franche-Comté - Directeur de thèse
M. David BOUQUAIN Professeur des universités Université Bourgogne Franche-Comté - Co-directeur de thèse
M. SAMUEL HIBON Ingénieur Alstom - Co-encadrant de thèse
M. Alain BOUSCAYROL Professeur des universités Université de Lille - Rapporteur
M. Jean-Michel VINASSA Professeur des universités Bordeaux INP - Rapporteur
Mme Melika HINAJE Professeur des universités Université de Lorraine - Examinatrice
Mme Véronique ANDRIES Docteure Alstom - Examinatrice
M. Javier SOLANO Professeur associé Universidad Industrial de Santander - Examinateur

Localisation : UFR STGI - 2, Rue Chantereine  90000 BELFORT - Salle : Amphithéâtre 302