Travail de fin d'études et stage[BR]- Travail de fin d'études : Mise en œuvre d'un jumeau numérique pour les stations de ravitaillement en hydrogène[BR]- Stage

Abstract

Cette étude propose la mise en oeuvre d’un jumeau numérique pour optimiser la conception et suivre les performances d’une station de ravitaillement en hydrogène. Les principaux éléments modélisés dans cette station sont les réservoirs de stockage, les échangeurs de chaleur et les compresseurs à membrane. Des modèles ont été développés sur Dymola, et différentes données expérimentales ont été collectées à partir d’un banc d’essais pour évaluer la qualité du modèle de réservoir. De plus, de nombreuses mesures de température et de pression ont été effectuées sur la station de ravitaillement, permettant ainsi d’évaluer la qualité des modèles réalisés. Les réservoirs de stockage sont des éléments critiques, car la température de l’hydrogène à l’intérieur ne doit pas dépasser 85°C ni descendre en dessous de -40 °C sous peine d’endommager les réservoirs. Le modèle de réservoir a été testé pour différentes configurations, telles que la position horizontale et verticale, ainsi que pour les opérations de vidage et de remplissage. Les résultats montrent qu’une erreur absolue moyenne de 3,5 °C sur les températures mesurées et simulées dans les réservoirs est observée lors de leur remplissage, avec une diminution de précision au fur et à mesure que le remplissage se poursuit. Pour le vidage des réservoirs, l’erreur absolue moyenne est inférieure à 0,7 °C. Le compresseur à membrane a également été développé et une perte de chaleur significative a été observée à travers le couvercle de tête du compresseur. L’efficacité volumétrique reste presque constante en raison de l’absence de fuites vers l’extérieur et de ré-expansion du volume mort. Une calibration a été réalisée pour ajuster au mieux les simulations à la température de sortie mesurée sur la station de ravitaillement en hydrogène, avec une erreur absolue moyenne entre les mesures expérimentales et la simulation inférieure ou égale à 3 °C. La vérification de la station de ravitaillement a été effectuée en intégrant tous les éléments modélisés (pertes de charge, compresseur à membrane, échangeur de chaleur et ensemble des réservoirs), montrant une précision raisonnable dans la modélisation de la section d’entrée de la station. Les résultats du remplissage des réservoirs basse pression ont révélé une erreur absolue moyenne de 3 bars pour la montée en pression entre la simulation et les mesures, tandis que pour les réservoirs haute pression, cette erreur était de 1,3 bar. Ces résultats permettent de déterminer les conditions optimales de remplissage des réservoirs et l’éventuelle nécessité d’un refroidissement supplémentaire. Les recherches futures visent à vérifier les performances du distributeur et de la vanne APRR. De plus, l’implémentation du modèle de refroidissement est également souhaitée. L’objectif de ce jumeau numérique est qu’il puisse fonctionner en temps réel de manière autonome pour améliorer la maintenance.