Production Réseau d’Energie DIStribué (PREDIS)

PREDIS est un centre d'innovation et de formation sur l'énergie distribuée.  C'est plus précisément un outil de démonstration sur la gestion intelligente de l'énergie représentant un réseau physique d'énergie au plus proche des réseaux réels, permettant de relier différents modes de production d'énergie décentralisée à différents usages au travers d'un système expert de supervision.

 

PREDIS est implanté sur le site de GreEn-ER sur 2000 m2 de locaux situés dans les bâtiments de l'école d'ingénieurs sur l'énergie, l'eau et l'environnement  du groupe Grenoble-INP/Ense3).

Issu de la volonté commune de l'école ENSE3 (école de l'énergie, l'eau et l'environnement) et du G2Elab, le centre PREDIS réunit, un ensemble de plates-formes technologiques centrées autour de la production, de la distribution et des usages de l'énergie.
Réalisé avec le triple éclairage Formation / Recherche /Valorisation, le centre PREDIS regroupe une grande partie des moyens expérimentaux du G2Elab avec les plates-formes matériaux, microsystèmes, caractérisation, simulation, électronique de puissance, et micro réseaux électriques. PREDIS est au coeur de grands projets régionaux et nationaux : le cluster sur les énergies renouvelables, l'Institut Carnot « Energies du Futur » et le pôle de compétitivité Tenerrdis.

Les démonstrateurs mis en œuvre dans le centre Prédis se répartissent sur trois thèmes structurants :
 

La production décentralisée d'énergie

Le centre Prédis dispose aujourd'hui d'un panel représentatif et non sélectif de sources d'énergie réparties :

• Le démonstrateur Pile à Combustible est basé sur une pile à combustible du commerce, type MOBIXANE, d'une puissance de 2.5 kW fabriquée par la société AXANE (filiale AIR-LIQUIDE).  Cette pile, conçue pour un usage extérieur, est installée dans un local dédié : ventilation contrôlée, détecteurs d'hydrogène, chaîne de sécurité, etc... Elle peut être utilisée de façon autonome, comme une source de production d'énergie ilôtée, ou bien être connectée au réseau EDF ou au réseau local Prédis, via un onduleur synchronisable.
• Deux ensembles de 10 panneaux photovoltaïques de puissance 3kWc ont été installés sur 2 sites différents. Ils sont soit raccordés au réseau EDF soit couplés à des batteries pour stockage .
• La centrale de cogénération à base de micro turbine à gaz, installée dans un local chaufferie, fournit une puissance électrique de 30 kW et une puissance thermique récupérable de 60 kW. Comme les autres sources, la micro turbine peut fonctionner en mode ilôté ou être couplée au réseau EDF ou au réseau local Prédis.
• Le simulateur hybride temps réel disponible dans Prédis est un système hybride permettant sur un système physique externe une fonction d'émulation de différents types de sources d'énergie primaire (champ éolien, hydrolienne, panneaux Photovoltaïques, micro-turbine,..)

           
 

Les réseaux d'énergie du futur

Il s'agit ici d'aborder les problématiques des réseaux du futur en se donnant les moyens à la fois d'un réseau physique pour mettre en avant les verrous techniques et technologiques des domaines de l'électronique de puissance et du contrôle / commande et d'un réseau numérique pour appréhender des situations de réseaux hautement complexes.

• Le simulateur hybride temps réel permet d'exploiter en même temps ou séparément plusieurs fonctionnalités. Il offre en particulier une fonction de simulation numérique temps réel supportant différents modèles de réseaux ou de constituants de réseaux et pilotant une interface de puissance permettant une connexion à un système physique externe comme par ex un convertisseur. Une fonction de test de systèmes de contrôle /commande physiques et/ou industriels est également possible.
• Le centre Prédis dispose d'un réseau industriel local représentant à échelle 1/10ème le comportement d'un réseau réel industriel de puissance nominale d'environ 200 kVA
• Le réseau de distribution est l'un des 6 réseaux qui seront implantés à terme dans la plate-forme Prédis. Il est actuellement en cours de réalisation dans le cadre du projet européen INTEGRAL. L'objectif est de pouvoir représenter à l'échelle 1/1000ème le comportement d'un réseau réel de distribution composé de trois postes sources distincts et de trois zones de consommation équivalente 30 MW avec des zones distinctes (rural au Sud, urbain au Nord et semi-urbain à Ouest) ainsi que des unités de production équivalente de l'ordre de 27,25 MW (la turbine à gaz équivalent à 30 MW peut être aussi connectée en substitution de la source EDF)
• Le système de conduite et de supervision installé dans Prédis (SCADA = Supervisory Control And Data Acquisition) est le système PCVue développé par Arc Informatique. Il assure le fonctionnement, le contrôle et le réglage des différentes sources de production d'énergie et charges actuellement dans Prédis.
• Un poste source intelligent permettant d’aborder les problématiques liés aux systèmes intéropérables. Il est spécifiquement dédié pour les études sur les standards tels que (IEC 61850, CIM…)

 

Les usages de l'énergie

PREDIS MHI, Monitorat et Habitat Intelligent, est une plateforme expérimentale de type « living lab » de 600 m² au sein du bâtiment basse consommation GreEn-ER. Elle est dédiée à l’étude des usages de l’énergie dans les bâtiments, en interaction avec les occupants et les réseaux d’énergie. Les cibles de recherches sont :

• Conception, optimisation et modélisation de systèmes énergétiques complexes
• Management énergétique (traitement de données, modélisation, optimisation)
• Etude des usagers dans leur système (indicateurs de confort/énergie, sensibilisation/pédagogie énergétique, adéquation usager/bâtiment).
• Intégrer l’acteur humain dans le processus scientifique (Human In the Loop : HIL)

L’objectif à terme est d’étudier l’usage de l’énergie à l’échelle de la ville en intégrant également la thématique de la mobilité.
En plus d’être un outil pour la recherche, cette plateforme assure le transfert vers l’enseignement et la valorisation industrielle.
Equipements disponibles :

• Systèmes énergétiques des bâtiments : centrale de traitement de l’air, chauffage sur réseau de chaleur, groupe froid, production PV, micro co-génération, éclairage, prises commandées, protections solaires, véhicules électrique (V2H), stockage stationnaire…
• Bâtiment connecté : réseaux de capteurs sans fils, objets connectés, intelligence ambiante.
• Gestion technique du bâtiment : mesures, acquisition, communications, automates, supervision, diagnostique.
• Visualisation et accès aux données ouvertes : https://mhi-srv.g2elab.grenoble-inp.fr/grafana/
• Interaction homme machine : écran tactile dans chaque bureau, application dédiée sur poste de travail, application smartphone, écran tactile géant, affichage de sensibilisation à destination du grand public...
• Le living lab est également un lieu de création, avec par exemple des projets sur les systèmes communicants et autonomes en énergie (installés sur le toit : ruches connectées et serre aquaponique connectée)