Les travaux de rénovation intérieure du garage GEii, situé au niveau du bâtiment B du campus Collines (IUT de Mulhouse) sont terminés depuis peu et ont permis l'installation d'un nano-grid intelligent.

Le bâtiment devient alors un Prosumer (Producer + Consumer) unique en son genre comportant toutes les nouvelles technologies de pointe pour la production, le stockage et la gestion des énergies renouvelables. Ce réseau intelligent, concentré en un seul endroit, servira de démonstrateur et de vitrine pour les travaux de recherche et d'enseignement à l’Université de Haute-Alsace.

Ces travaux liés à la gestion intelligente de l'énergie et à l’amélioration de la qualité du signal électrique remontent à 2002, portés par le Pr. Jean Mercklé grâce au projet CPER. C'est lui qui a donc lancé cette thématique par une première thèse et qui a donné envie à l'équipe du laboratoire IRIMAS de continuer sur ses traces.

Depuis, le bilan scientifique de cette thématique est de 25 thèses de doctorat soutenues et une vingtaine en cours, plus de 200 publications scientifiques dans les journaux et conférences internationales. Plusieurs projets nationaux et internationaux en ont également découlé (SMI - Smart Meter Inclusif, RES-TMO Renewable Energy Sources - Trinational Metropolitan Region Oberrhein...).

Ces travaux de rénovation s'inscrivent également dans une démarche de gestion d'efficacité énergétique via la norme ISO 50 001. Grâce à cette norme, l'Université de Haute-Alsace, au travers de son IUT de Mulhouse, contribue à la réduction des consommations, à la production d'énergie photovoltaïque ainsi qu'à l'amélioration de la qualité de l'énergie. Ces installations permettent d'agir directement sur les consommations avec la mise en place de différents capteurs de mesure sur le campus Collines. Le bâtiment B a par exemple réduit ses consommations de 20%. L'objectif de cette installation est de mettre en avant le fait de pouvoir consommer l'énergie qui est produite et pourquoi pas dans le futur, devenir une université en auto-consommation totale via différentes installations telle que celle-ci.

Ce bâtiment démonstrateur peut être utilisé par tous (enseignants, enseignants-chercheurs, chercheurs, doctorants, étudiants...) qui souhaitent venir expérimenter le matériel. Les études et expériences potentiellement réalisables via ce nano-grid peuvent être diverses et variées et toucher différents secteurs : études techniques, sociétales, juridiques, relatives à la sécurité des données ou encore relatives aux besoins des entreprises. Tout un chacun peut venir tester son projet ou concevoir un projet en lien avec l'installation. Les installations mises en place sont de vrais démonstrateurs : elles permettent de reconstituer tous les scénarios possibles afin de pouvoir produire, consommer et stocker l'énergie d’une façon intelligente et optimisée. Cela sera donc l'occasion de reproduire des cas réels ou de se préparer à d'autres cas potentiels.

Le garage et ses équipements sont donc ouverts à toutes les filières, tous domaines confondus, pour donner l'opportunité à d'autres chercheurs de faire des expérimentations. Toute idée même la plus simple peut être développée avec le matériel mis en place à l'IUT de Mulhouse, cela permet aux étudiants et aux chercheurs de reproduire à échelle réelle leurs différents scénarios.

Précisons qu’un démonstrateur appelé SMART-UHA est déployé sur le campus Illberg (ENSISA bâtiment Lumière). Il est composé de deux parties bâtiment-énergie et mobilité. Le nano-grid de l’IUT peut être considéré comme une brique en faisant partie.

Interview de Djafar Ould Abdeslam, maître de conférences HDR à l'IUT de Mulhouse

Dans quel cadre avez-vous réalisés ces travaux ?

La supervision des travaux a été réalisée par la DGPI (Direction de la Gestion du Patrimoine Immobilier) qui a également fait appel à un cabinet pour étudier la mise aux normes du bâtiment et de l'installation en question. Le garage a donc été mis aux normes afin de concentrer le démonstrateur en un seul endroit adapté.

Cette installation est une nouveauté car elle concentre l’ensemble des équipements de mesures, de production, de stockage et de consommation de l’énergie en un seul endroit. Nous avons fait l’acquisition d’équipements novateurs d’une grande fiabilité, comme le système de mesure Dewesoft, le même que celui utilisé sur le pas de tire de la fusée Ariane en Guyane.

Au besoin, même les entreprises pourront venir visiter notre garage et y faire des essais. Cela créera du partage de connaissance et sera bénéfique à tout un chacun.

Les travaux effectués vont nous permettre d'étudier les diverses possibilités pour atténuer les pollutions électriques afin de diminuer les consommations. À terme, les pollutions électriques peuvent altérer les équipements. Nous pourrons donc mesurer de façon intelligente ces problèmes de pollution et les supprimer pour mieux consommer.

Pourquoi avoir réalisé ces travaux ?

Nous souhaitions tout concentrer au même endroit pour plus de praticité. Nos systèmes de mesure étaient un peu éparpillés dans différents bâtiments, c'était donc l'occasion de tout regrouper.

Le nano-grid peut être complètement isolé du réseau de l'IUT pour éviter toute panne ou toute coupure électrique dans les autres bâtiments. Il nous paraissait essentiel de bien respecter les normes afin de pouvoir pratiquer, tester et expérimenter en pleine sécurité.

Quels en étaient les objectifs ?

Nous souhaitions pouvoir recréer des scénarios de production, de consommation et de stockage de l'énergie dans un endroit dédié exclusivement à cela et de pouvoir imaginer des scénarios innovants dans un futur proche. Ces nouveaux systèmes sont hautement connectés, il est donc naturel de travailler par exemple sur la prévention de possibles cyber-attaques par le déploiement d’algorithmes intelligents qui, par apprentissage, vont distinguer les pannes liées au réseau des attaques malveillantes.

Nous avons également fait l’acquisition d’un petit véhicule électrique (Twizy) qui est utilisé comme une batterie mobile afin de réguler le flux de puissance du réseau électrique et augmenter la capacité d’absorption. Lorsque le véhicule électrique est à l’arrêt il pourra, dans le futur, restituer une partie de son énergie dans le réseau lors des heures de pointe. Tout cela se fera d’une façon complètement automatisée.

Les chercheurs et doctorants en sciences humaines et sociales peuvent aussi travailler sur la modélisation du comportement des utilisateurs de ces systèmes intelligents afin d’impliquer les étudiants et le personnel de l’UHA dans une démarche éco-citoyenne.

Nos installations, susceptibles d’intéresser les industriels et entreprises du secteur de l'énergie, pourraient à terme créer de nouvelles relations et partenariats. Les travaux réalisés par les chercheurs et doctorants peuvent également faire l'objet de diffusion du savoir auprès des étudiants, de la première année jusqu'au master.

Combien de temps vous ont pris les travaux ? À quelle date ont-ils été réalisés ?

Compte tenu de la situation sanitaire actuelle, nous sommes particulièrement fiers d'avoir pu tenir et respecter les délais fixés au départ du projet. Huit mois se sont écoulés entre les premières études du cabinet extérieur et la mise en service des équipements.

Nous avons ainsi augmentées nos capacités sur le site du campus Collines pour atteindre l’équivalent de 9 KWc de production photovoltaïque et 30 KWh de stockage dans les batteries Lithium-ion (l’équivalent des besoins de deux maisons basse consommation). Nous avons donc actuellement à l'IUT de Mulhouse, 3 types de production photovoltaïque :

• brise-soleil installés sous le toit,
• traqueurs qui suivent l'orientation du soleil et des saisons,
• panneaux fixes installés sur le garage à vélos pour alimenter vélos et trottinettes électriques.

Nous possédons un simulateur temps réel OPAL-RT et un appareil de mesure haut de gamme Dewesoft SIRIUS R2DB afin de construire de grandes bases de données, indispensables à l’apprentissage des algorithmes de l’intelligence artificielle comme le Deep Learning.

Qui a participé à cette "rénovation" ?

De nombreux acteurs ont participé de près ou de loin au projet : le laboratoire IRIMAS via les chercheurs, les techniciens de l'IUT affiliés à la DGPI, une entreprise alsacienne pour la mise en place des panneaux solaires et le cabinet extérieur pour la mise aux normes.

Le démonstrateur s’améliore avec le résultat des travaux de deux projet transfrontaliers INTERREG dans lesquels nous sommes impliqués. Le premier est porté par notre laboratoire IRIMAS et le second par l’Université de Freiburg en Allemagne.

Avez-vous eu un soutien financier pour ces travaux ?

Pour ce projet, nous avons bénéficié du soutien financier du laboratoire IRIMAS, d’un appel à projet UHA, d’un projet franco-canadien avec l’Université de Toronto et d’un projet franco-algérien avec l’Université de Tizi Ouzou.

Nous avons également reçu des dons :

• un onduleur intelligent par la Société MobaSolar,
• une borne de recharge pour véhicules électriques par la société Hager.

Le projet représente environ 300 000€.