Partenaires du Projet
Laboratoires
Laboratoire de Grenoble INP (tutelle principale) et de l’Université Grenoble 2 (UPMF), il compte une cinquantaine de membres dont 23 permanents dans les sections 61, 63 et 27 du CNU et près de vingt doctorants. Autour de la thématique générale du laboratoire qui porte sur les « Systèmes embarqués et communicants », le LCIS est composé de 4 groupes de recherche : CTSYS (Conception et Test de Systèmes Embarqués), COSY (Systèmes Complexes Coopérants), MACSY (Modélisation, Analyse et Commande des Systèmes Dynamiques et ORSYS (Systèmes Radiofréquences & Optoélectroniques).
Le groupe MACSY impliqué dans ce projet de recherche comportait au 1er janvier 2011, 1 PR, 1 MC HDR, 1 doctorant et 1 post-doc ayant soutenu sa thèse de doctorat en novembre 2010. Deux stagiaires de Master Recherche sont également présents au premier semestre 2011. Les travaux menés par le groupe MACSY ont principalement pour objet la recherche de nouvelles méthodes de développement et de mise en œuvre de lois de commande et/ou de supervision performantes et sûres des systèmes dynamiques et distribués. Les méthodes développées s’appuient sur des modélisations mathématico-physique (approche multi-physique) des systèmes considérés afin d'obtenir des garanties de fonctionnement correct et robuste aux incertitudes (variation des paramètres du système et/ou entrées inconnues). Concernant le présent projet, les activités de recherche les plus significatives sont : la modélisation des systèmes non linéaires à paramètres distribués par des approches énergétiques (Formulation hamiltonienne à Ports, PCH) permettant le développement de méthodes géométriques de réduction de modèles et de commande par approches énergétiques basées sur la passivité ; le développement de méthodes de modélisation d’ordre réduit permettant l’identification robuste des paramètres du modèle et la synthèse de correcteurs robustes d’ordres réduits.
Quelques références significatives : Hamroun et al., 2007, Hamroun et al., 2010, Becherif et Mendes, 2005, Nouailletas et al., 2010, Le et Mendes, 2009, Le et Mendes, 2011,.
UMR CNRS/Université Lyon I située à l’Ecole Supérieure de Chimie-Physique-Electronique de Lyon, sur le campus de la Doua, il comprend actuellement 36 enseignants-chercheurs et chercheurs relevant de trois domaines disciplinaires : le Génie des Procédés, l’Automatique et la Pharmacotechnie, c’est-à-dire l’étude des procédés de mise en forme des actifs pharmaceutiques. Le nombre de doctorants inscrits est de l’ordre de 35 en fonction des années. Le LAGEP bénéficie du soutien de 6 personnels techniques et administratifs. Ce laboratoire est né de la volonté de réaliser des travaux pluridisciplinaires en Génie des Procédés et Automatique. Cette démarche s’est traduite par le développement d’un savoir faire reconnu dans le domaine de la modélisation dynamique des procédés basés sur la description des phénomènes physiques, en particulier au sein du groupe de recherche « Dynamique des procédés et commande à base de lois de conservation », qui sera en charge de la contribution du LAGEP pour ce projet. A titre d’exemples récents, on peut relever des travaux de modélisation dynamique concernant les procédés de séparation par adsorption (Leinekugel-le-Coq et al., 2007), les procédés d’extrusion réactive (Choulak et al. , 2004), les réacteurs chimiques intensifiés (Li et al., 2010), les piles à combustibles (Franco et al. , 2007).
Les fondements scientifiques sur lesquels sont basés ces modèles sont les phénomènes de transfert de matière et de chaleur, la mécanique des fluides, la cinétique chimique et bien sûr la thermodynamique, mis en oeuvre selon une approche système. Le LAGEP a aussi mené récemment des travaux relatifs à l’utilisation de la thermodynamique comme outil en ingénierie. D’une part, nous avons montré comment le langage des Bond Graph (ou graphes de liaison) qui est très utilisé en automatique et en mécatronique mais dont les fondements sont de nature thermodynamique, pouvait être transposé au génie des procédés et à l’énergétique (Couenne et al., 2008a,b). D’autre part, nous avons montré comment les propriétés de courbure de la fonction entropie d’une phase homogène pouvaient être utilisées pour la commande des procédés par la méthode de Lyapunov (Hoang et al., 2009 ; Bahroun et al., 2010). Finalement, le groupe de recherche a développé des méthodes de discrétisation spatiale adaptées à la structure thermodynamique de ces modèles afin de préserver les invariants et propriétés physiques dans les schémas numériques (Baaiu et al., 2009; Moulla et al., 2011).
En conclusion de cette présentation, il apparaît que le LAGEP possède en son sein les compétences pour participer à ce projet à la fois du point de vue de la modélisation mais aussi du point de vue de l’automatique. S’agissant de l’aspect modélisation, l’approche système envisagée dans ce projet fait en particulier partie des axes de recherche du LAGEP.
Laboratoire de Génie des Procédés pour l’Eau, l’Environnement et la Santé
Site du LGP2ESDescription du LGP2ES
Le LGP2ES conduit des projets de recherche en génie énergétique avec une forte composante sur les génies frigorifique et climatique, certains de ces projets sont financés par l’ADEME, l’ANR ou directement par des industriels. Il fait partie du Laboratoire de Génie des Procédés pour l’Environnement, l’Energie et la Santé (LGP2ES, EA21). Le laboratoire s’implique fortement dans l’optimisation des performances des circuits frigorifiques en vue de réduire leur impact environnemental.
Parmi les travaux réalisés ou en cours, on peut citer :
Industriels
CIAT a été créée en 1934. L’entreprise, à l’origine spécialisée dans l’échange thermique, s’est très vite orientée vers le traitement d’air puis la réfrigération et la climatisation. Le Groupe CIAT compte aujourd’hui 11 usines dans le monde regroupées sur 9 sites industriels totalisant une surface couverte de 165 000 m² dont 115 000 m² sur le vaste complexe technique et industriel de Culoz-Belley, Serrières (France).
Le groupe est présent commercialement dans plus de 70 pays dans le monde soit par l’intermédiaire de filiales commerciales soit au travers d’accords de distribution. CIAT est présent sur tous les marchés du bâtiment (habitat, tertiaire, santé, industrie) et propose des solutions adaptées aux problématiques de la qualité des ambiances intérieures (centrales de traitement d’air, unités terminales de chauffage et climatisation, systèmes d’épuration de l’air...) et du transfert d’énergie thermique (échangeurs de chaleur, systèmes de climatisation et de chauffage thermodynamique, ...).
Le groupe CIAT a un chiffre d’affaires 2008 de 359 M€ (avec plus de 50 % des ventes réalisées à l’international) pour 2300 salariés, dont 1550 en France et 1 400 en Rhône-Alpes). Le Groupe CIAT consacre environ 5 % de son chiffre d'affaires à la recherche et au développement. Son pôle Recherche et Innovation est organisé autour de 3 grandes filières : La filière énergétique comprend des experts dans le domaine des transferts thermiques, des systèmes thermodynamiques et de l’aérothermie, ses missions principales sont orientées vers le ‘développement’ d’échangeurs performants et de machines à très haute performance. La filière ‘Qualité des Ambiances intérieures comprend des experts dans le domaine de l’aéraulique, l’acoustique, le traitement de l’air (particulaire, bactériologique et chimique) et ses implications sur la santé. Ses missions principales consistent à simuler l’intégration de nos matériels en situation et d’évaluer les impacts sur le confort et la santé des individus.
La filière ‘Régulation avancée’ comprend des experts dans le domaine de la régulation de nos machines et systèmes, elle est en charge du développement de régulateurs performants permettant d’optimiser leur fonctionnement de systèmes tout en assurant leur fiabilité. Depuis peu elle est en charge de la cohérence de nos protocoles de communication et de leur interopérabilité avec le ‘Building Management System’. Par ailleurs, ce pôle comprend des experts en métrologie et plates-formes d’essais, elle intervient en support des autres filières pour optimiser les essais de caractérisation demandés par les divisions. Elle est par ailleurs chargée de nos relations avec l’ensemble de la profession où la notoriété et l’expertise de CIAT sont unanimement reconnues. (EUROVENT, CETIAT, UNICLIMA,…)
Les laboratoires de CIAT représentent une surface couverte de plus de 4500 m² et sont dotés de plateformes d’essais uniques en EUROPE.
Filiale du Groupe CIAT, CRISTOPIA - située à Vence près de Sophia Antipolis - conçoit, fabrique et commercialise des systèmes de stockage d'énergie thermique (STL) et des produits de régulation des systèmes énergétiques du Groupe CIAT. Elle a réalisé en 2010 un Chiffre d’Affaires de 1,6 M€ dont plus de 60% à l’international. Son effectif en 2011 est de 11 personnes. La plupart des systèmes de climatisation tertiaire et de réfrigération industrielle sont dimensionnés sur la demande de froid maximale, même si celle-ci dure un court laps de temps. De plus, cette demande frigorifique maximale apparaît seulement quelques jours par an, et varie fortement en fonction de la période considérée (jour / nuit). Le stockage d'énergie thermique permet d'écrêter les pics de demande de froid.
L'énergie est stockée lorsque la demande est faible, ou inexistante, et déstockée lorsque la demande est supérieure à la puissance frigorifique installée. Cette technologie permet au client de faire des économies sur la facture d'électricité. Au niveau national, elle permet de mieux répartir la charge du réseau électrique et conduit à une meilleure utilisation des moyens de production (réduction des émissions de CO2 grâce à la consommation d'électricité pendant la nuit lorsque les centrales électriques ont la meilleure efficacité énergétique).
A travers le Réseau International du Groupe CIAT (dans plus de 70 pays) la technologie CRISTOPIA est distribuée en Europe, Amérique du Nord et Asie.
Grâce aux 2 500 références de systèmes CRISTOPIA dans le monde, 5 Millions de kWh électriques sont déplacés quotidiennement du jour vers la nuit, et plus de 800 MW d'électricité ont été économisés. CRISTOPIA est reconnue pour son niveau de qualité, sa compétence en ingénierie et son savoir-faire en Recherche & Innovation. Les domaines de compétence de CRISTOPIA sont sur les MCP (Matériaux à Changement de Phase), sur le conditionnement des MCP (indispensable pour une longévité des produits conforme à leurs applications), sur les matériaux d’enveloppe (incluant les compatibilités, le vieillissement,....) et leurs procédés de mise en forme, sur les procédés de fabrication des systèmes de stockage, sur les systèmes HVAC (dimensionnement, hydraulique, …) et sur leur pilotage / régulation avec supervision et contrôle à distance. CRISTOPIA dispose d’une équipe d’ingénieurs et techniciens pour mener ses travaux de R&I et dispose dans ses locaux d’une plateforme d’essais avec pompe à chaleur et cuves STL et de différents bancs d’essais (fatigue, surfusion, ….).
L’expertise de CRISTOPIA s’étend du MCP jusqu’au système HVAC, avec une très forte compétence sur les systèmes de stockage et sur les systèmes de contrôle commande, de régulation et de supervision des systèmes énergétiques.
La société CMDL est une "spin off" créée à partir d’une méthodologie et d’une démarche dédiée à l’efficacité énergétique des bâtiments issues des laboratoires de R&D du CEA – INES, appelée démarche GENHEPI.
CMDL se positionne comme Assistant à Maîtrise d’Ouvrage (AMO) énergétique pour accompagner des projets bâtiments ayant des objectifs énergétiques ambitieux. Cet accompagnement s'applique sur toute la durée du projet bâtiment, de la programmation à l'exploitation avec une démarche qualité énergétique bâtiment validé expérimentalement, que ce soit sur le plan des calculs pour l'aide à la conception comme le commissionnement des équipements.
Cette activité lui permet :
CMDL dispose d’une expérience thermique de plus de 6 années grâce à l’expérience développée dans le cadre du projet GENHEPI au CEA INES dès 2005. Depuis, CMDL a développé un savoir-faire-propre permettant de disposer de résultats fiables tant sur les performances de l’enveloppe que sur les systèmes actifs et les équipements énergétiques.
A ce jour, CMDL dispose d’une plateforme logicielle développé en interne, et recalée sur un cas concret, permettant d’évaluer le niveau de performance des équipements associés à leur système de régulation.
La société DCC France compte aujourd’hui 548 employés pour un chiffre d’affaires (2010) de 165 M€. Au départ la société Technibel a créé la Société Maneurop en 1973 pour la fabrication de moteurs électrique puis de compresseurs frigorifiques à pistons sous licence américaine. Puis Maneurop est passé du rang de fabricant au rang de développeur pour les compresseurs à pistons. A partir de 1991 DCC à acquis la licence pour les compresseurs de technologie scroll. Danfoss a acheté Maneurop en 1993.
Pour passer du stade de licenciés au stade de développeur, DCC a investi dans le développement, ceci s’est traduit par la création d’un service R&D qui a permis de faire le 1° développement 100% Français dans la technologie scroll hermétiques. Puis un service R&D Avancée a été mis en place. De plus des moyens supplémentaires d’expérimentations et de mesure ont été mis en place au laboratoire, calorimètres, postes d’essais de durée de vie, chambre de mesure acoustique, systèmes de mesures physique et d’investigation ...
Des collaborations avec des laboratoires de chimie ; matériaux, froid, … se sont instituées Des outils de conception CAO et outils de simulations ont été mis en place pour supporter le développement avec des outils comme ANSYS, FLUENT. Des codes de calculs spécifiques dédiés à la simulation et conception de compresseurs ont été développés en interne et/ou avec des universitaires.
DCC s’est implanté aux USA puis en Chine et par la suite a acquit la société Scroll Technology (USA) en 2008 concevant et réalisant des compresseurs scroll de petite puissance pour le marché résidentiel de climatisation et pompe à chaleur. DCC se positionne sur le segment de marché résidentiel, light commercial et commercial pour les applications d’air conditionné et réfrigération. DCC est devenu leader mondial dans les compresseurs scroll hermétiques de grande puissance.
Depuis 2003, DCC vend, développe et produit des compresseurs pour la vitesse variable en technologie piston et scroll. La vitesse variable appliquée aux compresseurs dans les systèmes, est un moyen efficace pour améliorer le rendement énergétique, limiter la consommation électrique et améliorer la précision des boucles de régulations. Nous travaillons aussi dans les développements liés aux fluides respectueux de l’environnement.