Production décentralisée d'énergie

Pile combustible

La plate-forme technologique d'étude sur la production décentralisée d'énergie regroupe, dans ses locaux, différentes sources réparties d'énergies nouvelles et renouvelables :

Pile à combustible Centrale de cogénération à base de microturbine à gaz Sites de panneaux photovoltaïques

 Pile à combustible

La pile à combustible installée dans le centre Prédis est 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 pilôtée, ou bien être connectée au réseau EDF ou au réseau local PREDIS, via un onduleur synchronisable, comme le montre le synoptique ci-dessous :

Caractéristiques techniques importantes :

• 48 V DC
• Pics de puissance: 2 x I Nominal pdt 1 sec
• Plage de fonctionnement de 0,5 a 2,5 KW
• Rendement système <=  50 %
• Temps démarrage/arrêt < 5 sec
• Transitoires 10 a 80 % : Instantané
• Masse: 50 Kg
• Nuisances sonores < 50 dba
• IP 23 (pluie , objet < 12 mm)
• température  -20 à +45 °C

Objectifs pédagogiques

• Caractérisation de la pile à combustible
• Etude du couplage au réseau
• Etude dynamique de la pile à combustible
• Bilan de puissance

Objectifs de recherche

• Optimisation du couplage au réseau
• Etudes sur différentes structures et performances d'onduleurs

 Centrale de cogénération à base de microturbine à gaz

Caractéristiques techniques  :

• Puissance électrique : 30 kW
• Puissance thermique récupérable : 60 kW
• Consommation typique de combustible : 110 kW PCI
• Couplage avec le réseau électrique EDF et le réseau électrique local installé dans Prédis (réseau de distribution) et des charges passives,
• Couplage avec les réseaux de chauffage et d'eau glacée du bâtiment,

Cet ensemble est destiné prioritairement à des finalités de formation et de recherche, mais un fonctionnement en production d'électricité et de chaleur est prévu en dehors des créneaux précédents. Il est d'ores et déjà prévu l'installation d'un module de trigénération pour produire du froid à partir de la chaleur résiduelle.

Objectifs pédagogiques :

De nombreuses pistes sont ouvertes dans les domaines de la thermodynamique, de la production d'électricité et de la supervision. Cet outil permet un lien fort entre les deux disciplines de la thermodynamique et de l'électricité qui préfigure la nouvelle école créée dans le cadre de la réforme de l'INP Grenoble.

 Sites de panneaux photovoltaïques

Deux ensembles de 10 panneaux photovoltaïques sont installés sur deux sites différents situés en toiture des bâtiments de l'ENSIEG :

• Le premier site exposé plein sud : sur la galerie de l'entrée de l'ENSIEG
• Le deuxième site également exposé plein sud mais moins optimal : sur la galerie reliant les bâtiments C et D de l'ENSIEG

Les deux sites de panneaux PV fonctionnent actuellement de façon autonome mais seront prochainement raccordés au réseau EDF ou couplées à des batteries pour stockage comme indiqué sur le synoptique ci-dessous :

Caractéristiques importantes :

• Puissance PV installée : 3 kWc (kWatts crête)
• 2 sites géographiques différents
• Différents types de couplage réalisables
• Réinjection réseaux sur deux onduleurs synchronisables au réseau
• Instrumentations courant, tension, puissance, ensoleillement, température prévues sur chaque site
• Recharge des batteries

Objectifs pédagogiques

• Caractérisation d'un panneau solaire et d'un groupe de panneaux
• Etude des transferts de puissance en présence de stockage

Objectifs de recherche

• Gestion des modes dégradés
• Ombrage partiel
• Détérioration d'une cellule ou d'un groupe de cellules
• Validation d'architectures
• Etudes de connexion réseau (MPPT en mode dégradé, protection de couplage, détection de défauts, ...)