Défi majeur de notre époque, la transition énergétique constitue l’une des thématiques centrales sur lesquelles les chaires de la Grenoble INP Foundation travaillent, pour développer des solutions concrètes.
En 2022, le déclenchement de la guerre en Ukraine a fait basculer l’Europe dans une nouvelle ère en matière d’énergie. Alors que l’approvisionnement en gaz était remis en question, le prix de l’électricité subissait une forte hausse, posant à la fois des questions de souveraineté et des questions économiques majeures. Dans ce contexte, auquel s’ajoutent les enjeux du réchauffement climatique et la nécessité de sortir des énergies fossiles, la question de la transition énergétique s’impose comme un défi de premier plan pour nos sociétés.
Créée en 2010, la Grenoble INP Foundation porte plusieurs chaires industrielles consacrées à la transition énergétique. Associant entreprises et laboratoires, elles développent des solutions pour les énergies renouvelables ainsi que pour l’optimisation et la sûreté des installations.
Un jumeau numérique pour mieux comprendre les installations hydroélectriques
Parmi elles, la chaire TwinHy s’intéresse au développement de jumeaux numériques, pour la production hydroélectrique. Le jumeau numérique désigne un outil qui réplique, dans un environnement numérique, le fonctionnement d’un objet, en l’occurrence ici, une installation hydroélectrique (barrage ou centrale hydroélectrique). Soutenus par EDF, les travaux de cette chaire ont pour objectif de mieux comprendre ces installations, de détecter plus rapidement d’éventuels problèmes et d’optimiser les maintenances, pour permettre aux ouvrages de fonctionner dans les meilleures conditions.
« L’hydroélectricité est la première source de production d’énergie renouvelable en France et c’est la seconde source de production après le nucléaire. La France est très bien équipée en matière d’installations hydroélectriques, mais ces ouvrages, dont certains ont été construits il y a plus de 80 ans, ont besoin de maintenance. Le développement de jumeaux numériques apportera un outil pour contribuer à prolonger leur durée de vie », explique Gildas Besançon, titulaire de la chaire TwinHy et chercheur au laboratoire GIPSA-Lab.
Des recherches au service de la production d’hydroélectricité
The Medelia Chair, également portée par la Grenoble INP Foundation, a aussi pour objectif de développer des outils permettant aux exploitants d’ouvrages hydroélectriques d’optimiser leurs stratégies de maintenance tout en garantissant la sûreté et la performance des installations. Des acteurs industriels de premier plan – Artelia – SPRETEC, EDF Hydro and CNR –, sont associés à ces travaux. L’objectif est de développer une méthodologie d’estimation de la durée de vie résiduelle et des probabilités de défaillance des ouvrages hydrauliques, pour permettre à leur exploitant d’en assurer un meilleur pilotage.
En d’autres termes : de permettre aux centrales ou aux barrages hydroélectriques de poursuivre leur mission de production d’une énergie renouvelable, dans des conditions de sûreté optimales. « L’hydroélectricité est une énergie authentiquement propre et renouvelable. C’est un domaine d’actualité car ces équipements sont de plus en plus exploités, fatiguent, et méritent qu’on étudie davantage la fatigue des structures de vantellerie ; par ailleurs des nouveaux projets peuvent exister en milieu marin, sur de petits affluents ou à l’étranger. Les recherches de la chaire contribuent à pérenniser l’existant et, on l’espère, à développer cette hydroélectricité », expliquent Rafaël Estevez and Julien Baroth, co-titulaires de la Medelia Chair.
Assurer la pérennité des infrastructures
Cet objectif de pérennisation de l’existant au service des ouvrages hydroélectriques est également poursuivi par les travaux de la chaire Oxalia, Rassemblant des chercheurs de Grenoble INP – UGA, de l’INRAE and groupe Artelia, la chaire s’intéresse au phénomène d’affouillement, ce creusement du sol lié à l’écoulement des eaux. Dans le contexte du réchauffement climatique, qui provoque des précipitations plus fortes et moins prévisibles, la pérennisation des infrastructures touchées par ce phénomène d’affouillement est une problématique centrale.
« Nous travaillons sur la modélisation de ce processus d’affouillement pour apporter aux ingénieurs des outils permettant de concevoir et d’entretenir ces ouvrages », explique Julien Chauchat, chairholder of the chaire Oxalia. Parmi ces ouvrages, se trouvent notamment les centrales ou les barrages hydroélectriques, qui sont soumis à ce phénomène, qui peut affecter leur structure. Le futur modèle qui sera développé par les chercheurs pourrait ainsi permettre d’améliorer leur conception, au service de la production.
IA et réseaux électriques intelligents
Les travaux des chaires d’excellence industrielles portées par la Grenoble INP Foundation, loin de ne s’intéresser qu’à la question de l’hydroélectricité, explorent également la question des réseaux électriques. La chaire SmartGrids, in partnership with Enedis, vient d’être renouvelée pour apporter des réponses à des problématiques comme le développement des énergies renouvelables, la sécurité des réseaux électriques ou encore leur pilotage à distance. Sans oublier la chaire AugmentIA, qui s’intéresse à la façon dont les ingénieurs peuvent se saisir de l’intelligence artificielle, dans une approche éthique et durable, pour travailler notamment au service des défis posés par la transition énergétique.
