Offre de Thèse au LHEEA : "Propulsion navale hybride"

Ce projet de thèse ambitionne de développer une méthodologie permettant, pour une architecture hybride donnée, de définir des lois de contrôle dynamiques permettant de minimiser la consommation de carburant. Cette méthodologie s’appuiera sur des simulations dynamiques des systèmes de propulsion prenant en compte les conditions d’usage du navire (état de mer, vent, température, localisation (zone ECA et NECA),…). Dans un deuxième temps, on ambitionne également d’étudier les consommateurs hors-propulsion pour définir des lois de contrôle de l’ensemble des systèmes de propulsion + consommateurs.

le 20 décembre 2021

Sujet

Le transport maritime repose aujourd’hui à plus de 99 % sur la combustion d’énergie fossile. Décarboner ce secteur est un enjeu majeur et essentiel de la transition énergétique. Un moyen pour réduire les émissions de CO2 liées à la propulsion est de recourir à une propulsion hybride associant un moteur à combustion interne (MCI), des générateurs d’électricité (MCI + générateur, PAC), des systèmes de propulsion vélique et de stockage (batteries, volant d’inertie,...). Par ailleurs, sur certains navires (pêche, paquebots, navires de travail (dragues)…), les consommateurs hors-propulsion représentent une part importante de la consommation d’énergie et des émissions de CO2.

Un état de l’art rapide sur ce sujet fait apparaitre deux thématiques :
  • Celle du routage météo mixte qui lie les conditions environnementales (modèles statistiques de houle, vent, courant, ensoleillement) aux performances des systèmes de propulsion.
  • Celle de la simulation énergétique navire qui, à partir d’un profil de charge (pour la propulsion et les autres consommateurs), de modèles des producteurs d’énergie et systèmes de stockage, permet d’évaluer, notamment la consommation du navire.
Chaque discipline fait l’objet d’une littérature abondante. Toutefois les deux sujets ont rarement été étudiés de façon couplée dans le cadre d'une approche globale. Ce couplage doit permettre d’éditer de nouvelles règles du PEMS (Power & Energy Management System) qui améliorent l’efficacité énergétique du navire. Ce projet de thèse implique la mise en place de cet environnement de simulation à partir d’outils existants. Un ou des cas d’étude(s) sera/ont sélectionné(s) puis la gestion optimale de l’énergie lors d’un voyage sera formulée comme un problème d’optimisation multi-objectifs et multi-contraintes. L’objectif sera d’investiguer les méthodes de résolution (algorithme glouton, algorithme évolutionniste, algorithmes heuristiques, avec apprentissage automatique, …), leurs limites et leur applicabilité à bord. Une perspective à ce travail pourra être d’optimiser l’architecture du système de propulsion.

Cadre de travail :

Le doctorant sera intégré à l’équipe D2SE du LHEEA, et plus particulièrement à l’équipe-projet de la chaire industrielle Ecole Centrale Nantes – MAN ES intitulée « décarbonation progressive de la propulsion marine et de la production d’électricité » (porteur de la chaire : Pr. Xavier Tauzia).
https://www.ec-nantes.fr/recherche/chaires-industrielles/chaire-man-energy-solutions-centrale-nantes

Compétences attendues :

- Energétique – électrotechnique
- Systèmes énergétiques / conversion énergétiques
- Approche système, modélisation de systèmes énergétiques complexes et de leurs couplages
- Optimisation mathématique

Pour candidater :

Localisation: LHEEA, Nantes, France
Directeur: Alain Maiboom
Co-encadrants : Jonas Thiaucourt, Pierre Marty
Partenariat industriel : MAN Energy Solutions France https://www.man-es.com/global/france
Contact: Les candidats intéressés doivent adresser une lettre de motivation et un CV à
Jonas.Thiaucourt010457e0-2efa-48d8-9a72-c0c60e90a4cf@ec-nantes.fr ; pierre.marty6d7ee4bc-b16f-41f9-ab1e-874cb8e41ee4@ec-nantes.fr ; alain.maiboom53e60d15-284b-4d08-b5ff-2813090565dd@ec-nantes.fr
Publié le 20 décembre 2021 Mis à jour le 20 décembre 2021