Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Modèles MILP pour la gestion optimale des centrales CSP hybrides

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Systèmes Solaires Haute Température

Master EUREC specialisation Solaire Thermique

01-12-2019

SL-DRT-19-0769

valery.vuillerme@cea.fr

L'hybridation des centrales CSP avec des centrales « conventionnelles » (existante ou pas) présente de nombreux avantages, mais apporte en contrepartie plus de complexité dans le contrôle du système et la stratégie de pilotage. À l'heure actuelle, on ne trouve pas dans la littérature d'étude s'intéressant à cette problématique et mettant en avant les principes de gestion prédictive des centrales CSP hybrides. Les travaux envisagés permettront de poursuivre le développement des modèles dynamiques des centrales CSP en tirant parti des possibilités particulières offertes par le code Cathare en environnement de co-simulation (PEGASE). Cet environnement permettra d'adresser les aspects contrôle-commande avancé des systèmes CSP hybrides (biomasse, géothermie, incinération, charbon, nucléaire, H2?), et nous mettrons en ?uvre des exemples permettant de démontrer l'apport de la gestion prédictive pour de tels systèmes contraints par variations de la demande (marché) et de la ressource. À des fins de validation, certains moyens expérimentaux internes et externes seront mis à contribution, comme les prototypes de la zone solaire à Cadarache pour certains éléments relatifs aux couples CSP / stockage, ou les infrastructures mises à disposition dans le cadre du projet SFERA III auquel participe le CEA. In fine, le démonstrateur numérique développé permettra de mettre en avant les systèmes CSP hybrides d'intérêt majeur au niveau national, européen et international.

Etude expérimentale & simulation numérique d'une machine de production combinée de froid et d'électricité

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Systèmes Solaires Haute Température

master2 système thermique

01-10-2019

SL-DRT-19-0770

haitrieu.phan@cea.fr

Le projet TRICYCLE vise à l'étude et au développement d'un cycle thermodynamique de valorisation de la chaleur pour la production combinée de froid et d'électricité de petite puissance (5 kW de froid, 1 kW d'électricité). La plage de température visée est suffisamment basse (80 à 160°C) pour cibler les applications de valorisation de la chaleur fatale industrielle, mais également les réseaux de chaleur et le solaire thermique non concentré. Dans le cadre de travaux précédents, la modélisation thermodynamique du cycle a été réalisée et a permis la définition d'une architecture qui prévoit une intégration en parallèle : la vapeur de fluide frigorigène en sortie du générateur peut être utilisée pour alimenter le détendeur (production d'électricité) et/ou la partie condensation-détente-évaporation (production de froid). Il s'agit d'un cycle unique et non de la juxtaposition de deux machines (froid + électrogène), ce qui en fait un système particulièrement innovant. L'objectif en 2019 du projet est de réaliser un prototype opérationnel du cycle combiné par l'intégration d'un détenteur sur le prototype de machine à absorption disponible au laboratoire. Cette thèse s'inscrit dans la suite de ce projet sous différentes voies : ? Mener les mesures expérimentales de la machine TRICYCLE avec une instrumentation adaptée pour mieux comprendre son comportement (statique et dynamique) ? Mener des simulations numériques de la machine (sous DYMOLA/MODELICA) et valider les modèles en comparant aux mesures ? Simuler le couplage de cette machine avec des add-ons (stockage de chaleur et/ou stockage électrique) dans un système (application : réseau de chaleur, automobile, etc.).

Etude de l'ébullition d'un fluide diélectrique en mini-canal vertical : application au contrôle thermique des packs batteries

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Echangeurs et Réacteurs

Thermique,énergétique, mécanique des fluides

01-10-2019

SL-DRT-19-0782

pierre.coste@cea.fr

Les véhicules électriques utilisent des packs batterie de plus en plus puissants. Un pack batterie est constitué d'un grand nombre de cellules. Un enjeu majeur est la démonstration qu'un pack batterie ne puisse pas subir d'incendie catastrophique suite à l'emballement thermique d'une cellule isolée. Les cellules nécessitent un contrôle efficace de leur température. Le refroidissement par liquide diélectrique est une solution innovante pour l'évacuation du flux de chaleur. Plus récemment ce sont des huiles qui ont été étudiées donc sans possibilité d'ébullition. L'objectif de la thèse est d'introduire des fluides diélectriques capables d'entrer en ébullition et donc de mieux évacuer les flux importants par chaleur sensible. Un avantage décisif de l'ébullition est l'augmentation du coefficient d'échange de chaleur avec déclenchement passif entre la température de saturation et celle d'assèchement. Au-delà, l'assèchement pourrait contribuer à isoler une cellule accidentée de ses voisines. L'objectif est d'explorer les différents modes de refroidissement monophasiques et diphasiques en faisant varier l'espace géométrique. Le travail sera à la fois expérimental (sur une section d'essai à l'échelle du canal entre deux cellules) et théorique (pour l'interprétation et l'exploitation des résultats expérimentaux).

Etude Expérimentale et Modélisation des Limites Dimensionnelles de Composants de Puissance GaN pour Convertisseurs Haut Rendement

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Electroniques pour l'Energie

ingénieur ou Master 2 avec spécialité en microélectronique

01-09-2019

SL-DRT-19-0783

julien.buckley@cea.fr

Contexte: Les composants de type HEMT (High Electron Mobility Transistor) reposant sur une hétéro-structure fabriquée sur du nitrure de gallium (GaN) sont très prometteurs pour l'électronique de puissance. Le GaN est un matériau semi-conducteur, à large bande interdite permettant de tenir de forts champs électriques tout en autorisant de faibles pertes en conduction grâce à la mobilité élevée des porteurs du gaz d'électron bidimensionnel (2DEG pour 2 Dimensional Electron Gas) au niveau de l'hétéro-structure. Travail proposé: L'étude portera sur l'identification des limites dimensionnelles des structures actuelles en se basant sur les résultats de caractérisations électriques de différentes géométries de composants déjà fabriqués au CEA. Des simulations de type éléments finis (sous logiciel SYNOPSYS) seront réalisées afin d'interpréter les mesures électriques et tester des hypothèses sur la physique de leur fonctionnement. Résultats attendus: Les avancées réalisées au niveau de la compréhension des composants seront utilisées pour identifier des pistes d'amélioration des architectures étudiées par simulation. Une évaluation électrique des solutions proposées sera effectuée suite à une fabrication technologique menée en collaboration avec l'équipe d'intégration et les responsables de développement des procédés.

Réduction de la variabilité RRAM grâce à des design innovants

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Composants Mémoires

MASTER2 microelectronique

01-10-2019

SL-DRT-19-0789

gabriel.molas@cea.fr

Les mémoires résistives de type RRAM (mémoires filamentaires) sont un des candidats les plus sérieux pour le remplacement des mémorise Flash traditionnelles (applications embarquées [1]?), mais aussi pour les nouvelles opportunités qu'elles offrent (storage class memories, IoT?). Le niveau de maturité des mémoires RRAM augmente et de premiers produits apparaissent sur le marché. Cependant, les densités proposées sont encore réduites (kb-Mb), du fait de la variabilité de cette technologie. En effet, les mécanismes de formation du filament conducteur de la mémoire sont stochastiques, entrainant un recouvrement entre les distributions de résistance des deux états de la mémoire, lorsqu'un grand nombre de cellules est en jeu. En résumé, la variabilité est aujourd'hui le point critique à résoudre des RRAM avant d'envisager une mise sur le marché de cette technologie émergente. Afin d'y remédier, de nouveau empilements ont été développés. Cependant, ceci doit s'accompagner de solutions niveau circuit [2-3]. En particulier, des séquences de programmation intelligentes ou des circuits spécifiques dédiés à la programmation pour cette technologie sont développés et permettent d'améliorer sensiblement la fiabilité de la mémoire. A titre d'exemple, des pulses de programmation <1ns (nécessitant une circuiterie spécifique) ont permis de contrôler la distribution de la résistance après écriture. Cette thèse propose d'étudier les solutions (en particulier circuit) pour réduire la variabilité des RRAM et améliorer leur performances.

Précipitateur électrohydrodynamique contre la pollution de l'air urbain

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Biologie et Architecture Microfluidiques

Ingénieur généraliste

01-10-2019

SL-DRT-19-0793

jean-maxime.roux@cea.fr

La pollution de l'air dans les cités est un problème croissant de santé publique mondial. Selon l'OMS, 9 personnes sur 10 sont exposées à des niveaux élevées de polluants. Environ 7 millions de personnes en meurent chaque année dans le monde et rien qu'en France près de 50 000 décès par an sont attribués à la pollution. Des mesures sont prises pour limiter de plus en plus les émissions mais il s'avère nécessaire de déployer en parallèle des moyens de dépollution de l'air. La thèse proposée consiste en la conception de systèmes de dépollution répartis formés de conduites verticales fixés sur les bâtiments dans lesquelles l'air pollué est aspiré et assaini de ses particules par un champ électrique forçant leur transfert vers une lame d'eau s'écoulant dans un canal descendant hélicoïdal interne à la conduite. Les performances du concept seront étudiées numériquement et expérimentalement en prenant en compte le délicat problème posé par la stabilité de l'interface eau/air dans le champ imposé.

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