1. CONTEXTE DU STAGE
Parmi les nouveaux usages de l’électricité, la production d’hydrogène par électrolyse de l’eau représente un défi pour l’industrie. Alors que la technologie d’électrolyseur évolue encore et que les puissances mises en jeu augmentent lentement, certains projets industriels de demain visent des capacités installées de l’ordre du GW (on parle alors de gigafactory d’hydrogène). Ces projets soulèvent des questions, notamment en termes d’optimum technico-économique comparé aux solutions actuelles mises en œuvre. Ceci est d’autant plus vrai dans le cas de la production d’hydrogène dite off-grid (ou non connectée au réseau) où le processus d’électrolyse est alimenté par des sources renouvelables intermittentes telles que l’éolien ou le PV. Pour compenser la variabilité de production, un stockage d’énergie y est associé afin de lisser cette production et ainsi limiter le besoin en suivi de charge des électrolyseurs.

Dans ce contexte, le besoin en électronique de puissance (EP) est clé car il s’agit d’interfacer les électrolyseurs au parc de production mais aussi au système de stockage. L’utilisation des convertisseurs multiport (plusieurs entrées, plusieurs sorties) peut alors représenter une alternative intéressante à la multiplication des convertisseurs qui ne seraient dédiés qu’à une fonction : interface parc de production/électrolyseur ou stockage/électrolyseur. Ces convertisseurs permettraient par exemple de mutualiser certains équipements et potentiellement réduire les coûts de l’installation que ce soit en exploitation ou en investissement.

2. LES MISSIONS DU STAGE
Le stage s’attachera à identifier et étudier des structures de convertisseurs multiports permettant l’interfaçage du processus d’électrolyse à différentes sources d’énergie. Il s’agira notamment de juger de la crédibilité de ces structures dans un contexte où les puissances mises en jeu se transportent, en bout de chaine de conversion, à basse tension et fort courant. Il s’agira également d’effectuer une comparaison entre un schéma d’alimentation classique à plusieurs convertisseurs et un schéma avec convertisseurs multiports sur des critères tels que la qualité de l’énergie, le rendement etc

Pour cela, le stage comprend les missions suivantes :
· Réaliser une revue de la littérature sur les structures de convertisseurs d’EP permettant l’alimentation d’électrolyseurs et l’interfaçage d’un stockage stationnaire. Réaliser un état de l’art des convertisseurs multiport permettant de réaliser ces deux fonctions à la fois
· Analyser les chaines de conversion avec et sans convertisseur multiport
· Déterminer les principales contraintes électriques imposées aux composants actifs et passifs et réaliser un dimensionnement à partir d’un cas concret d’électrolyseur de type Proton Exchange Membrane
· Développer des modèles de simulation électriques de l’alimentation électrique comprenant un système de stockage, un moyen de production et un processus d'électrolyse.

Formation : Étudiant(e) en école d'ingénieur ou en master en génie électrique (niveau Bac+5).

Compétences techniques nécessaire :

- Maitrise de l’analyse des circuits électriques

- Maitrise de l’analyse du fonctionnement convertisseur d’EP et des semiconducteurs associés

- Maitrise, a minima, d’un logiciel de simulation type MATLAB Simulink, PLECS, PSIM etc…

Compétences personnelles :

- Capacité d'analyse et de synthèse.

-  Rigueur et méthodologie.

- Autonomie et esprit d'initiative.

- Bonne aisance relationnelle.

-  Bonne communication écrite et orale.

Conditions

Le stage se déroulera sur le site d’EDF R&D Lab les Renardières, à proximité de Fontainebleau (77), et accessible en navette EDF depuis les gares de Fontainebleau-Avon / Moret-Veneux-Les-Sablons / Saint-Mammès

Une poursuite en doctorat pour une étude approfondie du sujet est à envisager. En effet, une thèse sur l’optimisation de l’infrastructure électrique des gigafactory de production d’hydrogène est en cours d’instruction pour un début prévue en fin d’année 2025. L'étudiant(e) retenu(e) aura ainsi la possibilité de candidater pour poursuivre en thèse CIFRE avec EDF R&D.

Le stage débutera en 2025 (entre février et fin mai) pour une durée de 6 mois. Le stage sera rémunéré. 

Une candidature accompagnée d’une lettre de motivation sera appréciée.

Contact :  

Pierre VERMEERSCH – pierre.vermeersch@edf.fr