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Une nouvelle technologie de stockage d’énergie
testée sur le smart grid d’ENGIE Ineo à Toulouse
LEVISYS, start up française innovante dans le domaine du stockage d’électricité à très haut
rendement, a installé et connecté, il y a quelques jours, le 1er volant d’inertie1 10 kW / 10 kWh sur le
Smart Grid d’ENGIE Ineo à Toulouse. Grâce à des performances exceptionnelles, ce nouveau moyen
de stockage contribue à la régulation énergétique du site. Véritable démonstrateur grandeur nature
de l’expertise de gestion intelligente de l’énergie d’ENGIE Ineo, ce 1er réseau électrique intelligent
testé à l’échelle d’une zone d’activité économique en France est soutenu par le Programme
d’Investissements d’Avenir opéré par l’ADEME (projet Smart ZAE).
« Plus de dix années de travaux auront été nécessaires pour faire émerger une nouvelle référence
internationale dans le domaine stratégique du stockage stationnaire de l’électricité qui prendra toute
sa place dans la transition énergétique en cours, seule ou en complément d’autres technologies de
stockage » précise Pierre Fessler, Président de LEVISYS
Pour assurer un rendement supérieur à 97%, une durée de vie 100 fois plus longue que celle des
meilleures batteries électrochimiques ou encore une capacité de répondre à des sollicitations en
moins de 20 ms, LEVISYS fait appel à des technologies en fibre de carbone et une électronique multiniveaux très performante, développées conjointement avec Airbus Industrie et CIRTEM, PME de
haute technologie située près de Toulouse. Implantée sur la technopole de l’Aube, LEVISYS est
aujourd’hui en capacité de produire un à deux volants par mois. Sa capacité de production annuelle
sera portée à 100 machines d’ici un an, après la mise en service d’une ligne de production au sein
d’un bâtiment ultra-moderne financé par le Conseil Départemental de l’Aube, le Programme
d’investissements d’avenir opéré par l’ADEME (projet FLYPROD).
Ainsi raccordé au Smart Grid, ce volant d’inertie va permettre à ENGIE Ineo de tester une nouvelle
technologie de stockage en complément des batteries Lithium-ion déjà présentes sur le site. Il sera
complété par 9 autres volants d’ici mi 2016 pour atteindre la capacité de 100 kW / 100 kWh.
Ces essais vont permettre de démontrer l’efficacité des algorithmes d’optimisation développés par
ENGIE Ineo et le laboratoire LAPLACE. Avec ces nouvelles technologies, ENGIE Ineo expérimente des
solutions innovantes pour aider ses clients publics et privés à mieux produire, transporter, distribuer
et consommer les énergies d’aujourd’hui et demain.
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Un volant d’inertie est constitué d’une masse tournante en fibre carbone entraînée par un moteur électrique. L’apport de l’énergie
électrique permet de faire tourner le rotor à des vitesses très élevées (entre 7000 et 14000 tour/mn) en quelques minutes. Une fois lancée, le
rotor continue à tourner, même si plus aucun courant ne l’alimente. L’énergie est alors stockée dans le volant d’inertie sous forme d’énergie
cinétique, elle pourra ensuite être restituée instantanément lorsqu’on freine le volant en utilisant le moteur comme générateur électrique,
entraînant la baisse de la vitesse de rotation du volant d’inertie.
Contacts
LEVISYS
Pierre Fessler – Président
[email protected]
+ 33 6 29 75 20 12
ENGIE Ineo
Eva Mompied
06 37 23 54 07
[email protected]
Mise en place du volant sur le Smart Grid d’ENGIE Ineo à Toulouse
Annexes.
Smart ZAE, un smart grid à l’échelle d’une Zone d’Activité Economique
Déployé à Toulouse sur un site accueillant deux entreprises, Smart ZAE est équipé de 170 kWc de
photovoltaïque, de 15 kW d’éolien et de trois innovations technologiques majeures :
• des unités de stockage d’électricité (100 kW/100 kWh de volants d’inertie et 100 kWh de batteries) ;
• des liaisons à courant continu pour une efficacité optimale des échanges entre stockages et sources
de production d’énergie;
• des convertisseurs d’énergie à très haut rendement.
Smart ZAE intègre la quasi-totalité des facettes des réseaux du futur pour :
• optimiser la gestion des énergies;
• prévoir, suivre et optimiser l’utilisation de la production locale d’énergie renouvelable;
• maîtriser les consommations et les appels de puissance des entreprises de la zone d’activité
économique pour minimiser les pointes locales et nationales;
• valoriser économiquement la flexibilité apportée par le pilotage des installations et le stockage de
l’énergie;
• soutenir le réseau en cas de nécessité.
Une partie du financement de Smart ZAE est porté par le Programme d’investissements d’avenir opéré
par l’ADEME.
Concepteur et créateur de smart grid, SCLE SFE pilote le projet Smart ZAE en partenariat avec CIRTEM,
LEVISYS et le laboratoire LAPLACE.
Toitures photovoltaïques
(300 kW)
6 février 2012 démarrage du projet
3 ans d’expérimentation
4,1 M€ d’investissement
Stockage volants d’inertie + batteries
2 x (100 kWh – 100 kW)
Production éolienne
(60 kW)
FLYPROD (Ligne pilote de PRODuction de volants d’inertie - FLYwheel - )
Dans le prolongement direct du projet Smart Z.A.E., lauréat du premier appel à manifestations
d’intérêt sur les Smart Grids, le projet FLYPROD poursuit l’objectif du développement de la filière
industrielle française dans le domaine du stockage de l’électricité.
Plus précisément, le projet FLYPROD vise à :
• Améliorer les caractéristiques techniques du volant d’inertie développé dans le cadre du projet
Smart Z.A.E.
• Développer le procédé d’industrialisation de ces volants d’inertie via une unité pilote de
fabrication (100 machines par an)
Le projet FLYPROD est porté par un consortium comprenant les trois partenaires historiques :
• LEVISYS qui coordonne le projet est également le concepteur et le fabricant des volants. LEVISYS
a aussi la charge de réaliser la ligne pilote de fabrication (achat des machines, construction des
locaux…),
• SCLE SFE, est l’opérateur de management de la qualité/sécurité/ environnement. SCLE SFE
assurera la maîtrise du système d’information et la traçabilité de la plateforme ainsi que la
fiabilité des contrôles,
• CIRTEM est le concepteur et le fabricant de l’électronique de puissance nécessaire au
fonctionnement des volants et leur raccordement au réseau.
Le consortium est renforcé par un pôle partenaires publics :
L’Université de Technologie de Troyes dont les départements « gestion de production », « génie
mécanique » et « simulation numérique » apporteront leurs concours aux études du volant et de la
ligne pilote de production,
• Le Conseil Départemental de l’Aube qui accueille le site industriel de production des volants
d’inertie.
L’objectif commercial du projet est de produire des volants d’inertie à bas coût et hautes
performances, afin qu’ils se substituent progressivement aux moyens de production conventionnels,
pour assurer la stabilité du réseau.
Une partie du financement de FLYPROD est porté par le Programme d’investissements d’avenir opéré
par l’ADEME.
Vue schématique de l’usine qui accueillera la ligne de production des volants d’inertie LEVISYS
LEVISYS
Créée le 1er décembre 2004 par deux physiciens expérimentés, LEVISYS est une société française de
haute technologie spécialisée dans la conception, le développement, la fabrication et la
commercialisation de volants d’inertie à très haute performance.
Conscients que les volants d’inertie occuperont une place de choix dans l’inéluctable transition vers
une énergie moins carbonée, les fondateurs de LEVISYS ont orienté, dès l’origine, le développement
de leur produit vers l’optimisation des rendements, l’amélioration de la fiabilité et la diminution les
coûts, rejoignant en cela les recommandations de l’étude INVESTIRE2 financée par la Commission
européenne.
LEVISYS dispose aujourd’hui de tous les atouts pour devenir rapidement un acteur de référence sur le
marché international du stockage de l’électricité par volant d’inertie.
Grâce à plusieurs innovations majeures protégées, portant, notamment, sur la lévitation magnétique,
la machine électrique de conversion, l’architecture fortement intégrée ou encore l’absence
d’auxiliaire de refroidissement, les premières caractérisations du prototype industriel (10 kW.h – 10
kW) dont le rotor en fibre de carbone a été développé conjointement avec le leader mondial de
l’aéronautique, Airbus Industrie, mettent en évidence un rendement global jamais atteint avec cette
technologie (> 97%), une autodécharge très faible permettant de conserver l’énergie stockée
pendant plusieurs semaines et une excellente adaptation aux applications exigeantes en termes de
sollicitations.
Ces résultats confirment ceux obtenus en 2010 par le centre R&D Clamart de EDF sur un prototype
LEVISYS de laboratoire, à un moment où les fondateurs avaient souhaité bénéficier d’une expertise
indépendante de leur technologie.
En parallèle des dix volants en cours de fabrication pour équiper le grand démonstrateur Smart ZAE
de Toulouse, LEVISYS se dote actuellement d’un outil industriel de production dans le cadre du projet
FLYPROD3 (FLYwheel PROduction). En partenariat avec le Conseil Départemental de l’Aube, une usine
dédiée à cette activité est actuellement en cours de construction et une ligne pilote de production
permettra à LEVISYS de mettre sur le marché une centaine de machine par an à partir de fin 2016. Le
bâtiment a également été conçu pour permettre une extension rapide à 500 machines / an.
Soutenu par les autorités, et avec plus de dix années d’expérience, LEVISYS est aujourd’hui le leader
de la filière industrielle française dans le domaine du stockage de l’électricité au moyen de volants
d’inertie et dispose de tous les atouts pour s’imposer sur le marché international.
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CONTRACT N° ENK5-CT-2000-20336 - INVESTIRE-NETWORK - Investigation on Storage Technologies
for Intermittent Renewable Energies : Evaluation and recommended R&D strategy – 2003/06/17
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Les projets Smart ZAE et FLYPROD bénéficient du soutien de l’ADEME et des Investissements
d’Avenir.
ENGIE Ineo
Acteur majeur du génie électrique et des systèmes d’information, ENGIE Ineo offre à ses clients
publics et privés des solutions globales depuis la conception, la réalisation, jusqu’à la maintenance.
Avec 15 800 collaborateurs et 300 implantations en France, ENGIE Ineo propose ses compétences
d’ingénierie, d’installation, d’intégration de systèmes et de services dans les domaines de l’électricité
industrielle et tertiaire, de l’éclairage public, des infrastructures de transport, de
télécommunications, de production et de distribution d’énergie de la sécurité globale et de
l’externalisation.Intervenant sur des équipements distributeurs ou consommateurs d’énergie, ENGIE
Ineo a intégré l’efficacité énergétique au cœur de sa stratégie d’entreprise pour réduire l’impact
carbone des installations de ses clients.
ENGIE Ineo fait partie de ENGIE, l’un des premiers énergéticiens au niveau mondial.
Ce smart grid est situé à Toulouse, sur le site de SCLE SFE, entité de ENGIE Ineo qui emploie 230
collaborateurs et a réalisé en 2013 un chiffre d’affaires de 45 M€. Avec 40 ans d’expérience, SCLE SFE
est un acteur de référence en contrôle commande numérique dans les réseaux d’électricité et de
transport.
Acteur de proximité engagé au quotidien sur le territoire, ENGIE Ineo participe notamment au
déploiement de la fibre optique sur le territoire toulousain, à la réalisation de la ligne Tramway
Garonne, à la rénovation de l’Université Toulouse II-Le Mirail…
En région Midi-Pyrénées, ENGIE Ineo compte 1 455 collaborateurs et a réalisé un chiffre d’affaires de
272 M€ en 2013. Avec 5000 collaborateurs, ENGIE est le quatrième employeur privé de la région.
CIRTEM
Centre d’Ingénierie et de Recherche en Technologies de l’Electrotechnique Moderne, compte
aujourd’hui 35 salariés et réalise un chiffre d’affaire de 4M€ environ. Elle est spécialisée en
technologies de conversion d’énergie électrique dites « à découpage » et basée en région
Toulousaine. Parmi ses références on peut compter des grandes entreprises comme Airbus,
Schneider Electric, Thalès ou Bolloré (détenant 33% du capital de l’entreprise), Scle Sfe, des ETI
comme Actia et des partenaires académiques comme des laboratoires tel que LAPLACE partenaire
historique de CIRTEM.
La PME Toulousaine, forte de son expérience de plus de 25 ans, intervient sur des domaines
d’applications variés. Depuis les systèmes embarqués pour l’automobile ou l’aéronautique, jusqu’aux
infrastructures pour la gestion et la qualité de l’énergie en passant par certains procédés industriels,
CIRTEM propose aujourd’hui une large gamme de produits pour la conversion d’énergie électrique
issus de sa R&D, métier historique de l’entreprise.
L’innovation est l’élément majeur de ses développements, en témoignent le nombre de projets
simultanés (une dizaine), qu’ils soient collaboratifs ou pour le compte de tiers.
Convertisseurs pour soutien du réseau électrique moyenne tension
CIRTEM entretient avec Scle Sfe depuis 1996 une relation de partenariat basée sur la confiance
réciproque qui a débuté par le développement réussi de la gamme de générateurs tarifaires toujours
en exploitation.
CIRTEM s’appuie sur sa gamme de produits pour les deux marchés porteurs que sont l’électro
mobilité et les Smart Grids, pour soutenir une croissance régulière de 20% par an.
Le laboratoire LAPLACE
Le Laboratoire LAPLACE (Laboratoire Plasmas et Conversion d’énergie), Unité mixte de Recherche
CNRS-UPS-INP au sein de l’Université de Toulouse, constitue de par son potentiel humain la
première concentration en recherche dans le domaine du Génie Electrique et des Plasmas au
niveau national avec 160 permanents et un nombre équivalent de doctorants et post-doctorants.
Les recherches menées au LAPLACE s’inscrivent dans le domaine de l’énergie électrique et des
plasmas et couvrent un continuum d’activités qui englobe la production, le transport, la gestion, la
conversion et l’usage de l’électricité (film LAPLACE : http://www.youtube.com/ watch?v=kbtrzPqsUA&feature=youtu.be)
Le 4 février 2014, CIRTEM, l’INP Toulouse (via le laboratoire LAPLACE) et ENGIE Ineo, Groupe ENGIE,
via sa filiale SCLE SFE ont signé un accord de partenariat pour créer une plateforme de recherche et
d’essais en conversion d’énergie.
Le groupe GENESYS (Groupe Energie Electrique & SYStémique), un des 12 groupes de recherche du
LAPLACE est aussi partenaire du projet smart ZAE (contrat signé en 2011, sous tutelle de l’INP
Toulouse). L’équipe est en charge de la définition des lois gestion du micro grid.
Une stratégie originale qui vise à s’engager ‘’off line, de la veille pour le lendemain’’ sur une
trajectoire de puissance décrite par le périmètre complet du micro réseau (sources renouvelables
solaire éolien, stockage inertiel et consommation locale de la ZAE).
Cette planification de trajectoire est optimisée de façon à minimiser la facture énergétique de la ZAE,
maximisant l’amortissement de ses équipements.
Au-delà de l’optimisation de la gestion énergétique, les travaux de thèse de R. Rigo Mariani au sein
du LAPLACE/GENESYS visent à optimiser le dimensionnement des organes de production et de
stockage de la ZAE. Cette thèse particulièrement originale sur le plan des méthodologies de
conception systémique a été soutenue en Novembre 2014.
Contacts scientifiques : X. Roboam, B. Sareni (LAPLACE/GENESYS)
LE PROGRAMME D’INVESTISSEMENTS D’AVENIR (PIA) EN BREF
Le Programme D’investissements d'avenir, c'est 47 milliards d’euros pour financer l'innovation en
France, renforcer la productivité, la capacité d’innover et accroître la compétitivité des entreprises.
Identifiés comme "prioritaires" par le Gouvernement, cinq axes stratégiques permettront à la France
d’augmenter son potentiel de croissance : l'enseignement supérieur et la formation, le
développement durable, la recherche, l'industrie et les PME et l'économie numérique. A travers ce
programme, l’Etat s’adresse aux générations futures afin de leur permettre de défendre leurs
chances et celles de la France dans le monde de demain.
www.ademe.fr
www.investissement-avenir.gouvernement.fr
L’ADEME EN BREF
L'Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME) participe à la mise en œuvre des
politiques publiques dans les domaines de l'environnement, de l'énergie et du développement
durable. Afin de leur permettre de progresser dans leur démarche environnementale, l'agence met à
disposition des entreprises, des collectivités locales, des pouvoirs publics et du grand public, ses
capacités d'expertise et de conseil. Elle aide en outre au financement de projets, de la recherche à la
mise en œuvre et ce, dans les domaines suivants : la gestion des déchets, la préservation des sols,
l'efficacité énergétique et les énergies renouvelables, la qualité de l'air et la lutte contre le
bruit. L’ADEME est un établissement public sous la tutelle du ministère de l'écologie, du
développement durable et de l'énergie et du ministère de l'éducation nationale, de l'enseignement
supérieur et de la recherche.
www.ademe.fr