Christophe PAOLI, MCF – HDR informatique
Contribution informatique en
sciences pour l'environnement
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Séminaire de Recherc...
Sommaire
 Partie 1 : Parcours professionnel
– Enseignement
– Recherche
 Partie 2 : Activités de recherche
– Axe 1 : Test...
Partie 1 : Parcours professionnel
 Enseignement
Vice-doyen relations entreprises, Innovation
Webmaster, Dématérialisation...
Partie 1 : Parcours professionnel
 Recherche
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2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2...
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Partie 2 : Activités de recherche
Test de systèmes électroniques, Aide à la
décis...
Partie 2 : Activités de recherche
 Axe 1 : Test de systèmes électroniques
– Motivations
– Vision
– Résultats
6UdCPP/GSÜ/C...
Partie 2 : Activités de recherche
 Axe 1 : Test de systèmes électroniques
– Vision
• Modéliser le code VHDL
en termes de ...
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 Axe 1 : Test de systèmes électroniques
– Résultats
• Implémentation d’un prototype log...
Partie 2 : Activités de recherche
 Axe 2 : Aide à la décision
– Motivations
– Vision
– Résultats
9UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12...
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 Axe 2 : Aide à la décision
– Motivations
• Recherche d’un processus d’aide à la décisi...
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 Axe 2 : Aide à la décision
– Motivations
• Utilisation des méthodes d'Aide MultiCritèr...
Partie 2 : Activités de recherche
 Axe 2 : Aide à la décision
– Motivations
• Plateforme logicielle générique d‘AMCD
– De...
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 Axe 2 : Aide à la décision
– Motivations
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Etude des lang...
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– Résultats
• 1 sujet de thèse en collaboration avec 1 écon...
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 Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Problématiques
– Motivations
– A...
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 Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
• Cyril VOYANT : « Prédiction de s...
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 Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Problématiques
• Données
• Sélec...
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Partie 2 : Activités de recherche
Algorithme
d’apprentissage
supervisé
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ARIMA, ARMA
Résolution
temporelle
Résolution
spatiale
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 Axe 3 : Modélisation de phénomènes
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– Motivations : Cyril VOYANT
• Pré...
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environnementaux
– Applications et résultats : Cyri...
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– Motivations : Wani TAMAS
• Prédi...
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 Axe 3 : Modélisation de phénomènes
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Christophe PAOLI, MCF – HDR informatique
Partie 3 : Perspectives de
recherche
Aide à la décision, smart grids,
prédiction
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Partie 3 : Perspectives de recherche
 Aide à la décision
– Organiser une manifestation scientifique
• Recherche opération...
Partie 3 : Perspectives de recherche
 Aide à la décision
– Proposition de co-diplôme : Master Recherche
• M2 OSIL : Optim...
Partie 3 : Perspectives de recherche
 Energies Renouvelables
– Insertion de moyens de production utilisant des sources
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Partie 3 : Perspectives de recherche
 Pilotage des « smart grids » ou réseaux
intelligents
– Etablissement d’un « benchma...
Réseau
HTA 15kV
Poste de
livraison
Charge PO.1
Bureaux INSEME
18 kW max
Charge PO.2
Logements
36 kW max
PV 28 MYRTE
19 kWc...
Hall central
Stockages
Ombrière
PV
Châssis
M-CPV
Voile
H-CPV
Trackers
PV
Stockages
inertiels
Châssis PV
(réserve)
Châssis ...
Partie 3 : Perspectives de recherche
 Perspectives
– Prédiction de vitesses de vent
– Impacts des polluants sur la produc...
Partie 3 : Perspectives de recherche
 Perspectives
– Laboratoire d’aérologie (LA/OMP, CNRS / Université Paul Sabatier) et...
Partie 3 : Perspectives de recherche
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Séminaire de Recherche à l'Université Galatasaray , Département de Génie Industriel, Faculté d’Ingénierie et de Technologie : Contribution informatique en sciences pour l'environnement.

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2014 12-12-cpaoli-seminaire-genie indus-fit-gsu

  1. 1. Christophe PAOLI, MCF – HDR informatique Contribution informatique en sciences pour l'environnement - Séminaire de Recherche - Université Galatasaray Département de Génie Industriel Faculté d’Ingénierie et de Technologie 1UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
  2. 2. Sommaire  Partie 1 : Parcours professionnel – Enseignement – Recherche  Partie 2 : Activités de recherche – Axe 1 : Test de systèmes électroniques – Axe 2 : Aide à la décision – Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux  Partie 3 : Perspectives de recherche 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 2
  3. 3. Partie 1 : Parcours professionnel  Enseignement Vice-doyen relations entreprises, Innovation Webmaster, Dématérialisation Directeur du département info. ETI GSÜ MAE Algorithmique, programmation, gestion de projet Th. des lang. MCF Informatique / FST / UdC PP ATER Web sémantique, IA, Prog. Concurrente, C2i, ISN 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 16/12/2014 3UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE Fonctions électives Responsable Licence info. Activités de consultance
  4. 4. Partie 1 : Parcours professionnel  Recherche 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Test de systèmes électroniques Modélisation de phénomènes environnementaux Aide à la décision UMR CNRS 6134 SPE Équipe « mod. et simulation » UMR CNRS 6134 SPE Équipe « EnR » 4
  5. 5. Christophe PAOLI, MCF – HDR informatique Partie 2 : Activités de recherche Test de systèmes électroniques, Aide à la décision, Modélisation de phénomènes environnementaux 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 5
  6. 6. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 1 : Test de systèmes électroniques – Motivations – Vision – Résultats 6UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014 Entrées Sorties 2001 2002 2003 2004 2005 Test de systèmes électroniques UMR CNRS 6134 SPE Équipe « mod. et simulation » VHDL if (in_1 = ‘1’) then …. out_2 <= ‘0’;
  7. 7. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 1 : Test de systèmes électroniques – Vision • Modéliser le code VHDL en termes de graphes • Extraire une couverture minimale des graphes • Exprimer les chemins en contraintes • Résoudre les contraintes et générer les stimuli et les sorties • Validation logicielle puis matérielle 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 7 … V := ‘1’ S <= V S = ‘1’ …
  8. 8. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 1 : Test de systèmes électroniques – Résultats • Implémentation d’un prototype logiciel GENESI • 2 contrats/projets de recherche • Publications dans des conférences internationales 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 8 Entrées Sorties
  9. 9. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 2 : Aide à la décision – Motivations – Vision – Résultats 9UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014 Aide à la décision UMR CNRS 6134 SPE - Équipe « EnR »
  10. 10. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 2 : Aide à la décision – Motivations • Recherche d’un processus d’aide à la décision efficient lors du montage et la réalisation de projets de grande dimension – Centrales photovoltaïques, fermes éoliennes • Conflits d’usage sous-estimés et manque d’acceptation sociale 10UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014 Besoin d’une approche pluridisciplinaire : EnR, Economie, Recherche opérationnelle, Informatique
  11. 11. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 2 : Aide à la décision – Motivations • Utilisation des méthodes d'Aide MultiCritère à la Décision (AMCD) – Recherche de solutions de compromis, satisfaisantes plutôt qu’optimales 11UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014 Critère j1 j2 ... jn Alternative a1 g1(a1) g2(a1) ... gn(a1) a2 g1(a1) g2(a2) ... gn(a1) ... ... ... ... ... an g1(an) g2(an) ... gn(an) Echelles de valeurs, seuils, pondérations.
  12. 12. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 2 : Aide à la décision – Motivations • Plateforme logicielle générique d‘AMCD – Decision Deck : http://www.decision-deck.org • Standard informatique pour représenter les données – XMCDA : standard de données permettant de représenter les données d’AMCD 12UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
  13. 13. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 2 : Aide à la décision 13UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
  14. 14. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 2 : Aide à la décision 14UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
  15. 15. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 2 : Aide à la décision 15UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
  16. 16. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 2 : Aide à la décision 16UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
  17. 17. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 2 : Aide à la décision 17UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
  18. 18. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 2 : Aide à la décision 18UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
  19. 19. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 2 : Aide à la décision 19UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
  20. 20. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 2 : Aide à la décision – Motivations 20UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014 Etude des langages de représentation des connaissances • Formaliser un processus de décision pour un agent intelligent • Améliorer la connaissance des données à disposition des acteurs du processus • Faciliter la recherche et la remontée automatique d’information • Illustrer la réalité de l’avènement d’une gouvernance électronique
  21. 21. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 2 : Aide à la décision – Résultats • 1 sujet de thèse en collaboration avec 1 économiste • Prototype logiciel , Projet « Decision-Deck » • Conférences internationales, publication dans une revue de rang A • Organisation des 73èmes journées de l’AMCD (Aide MultiCritère à la Décision) couplées aux 8èmes journées de travail du projet « Decision Deck » – Recherche opérationnelle, Economie, Informatique 21UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
  22. 22. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Problématiques – Motivations – Applications et résultats 22UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Modélisation de phénomènes environnementaux UMR CNRS 6134 SPE - Équipe « EnR » Intelligence artificielle
  23. 23. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux • Cyril VOYANT : « Prédiction de séries temporelles de rayonnement solaire global et de production d’énergie photovoltaïque à partir de réseaux de neurones artificiels » • Wani TAMAS : « Prévision des concentrations de polluants atmosphériques en Corse » • Kahina DAHMANI : « Utilisation des réseaux de neurones artificiels pour l’estimation du potentiel solaire » 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 23
  24. 24. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Problématiques • Données • Sélection de variables • Hybridation de modèles 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 24
  25. 25. 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 25 Partie 2 : Activités de recherche Algorithme d’apprentissage supervisé
  26. 26. Partie 2 : Activités de recherche 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 26 ARIMA, ARMA Résolution temporelle Résolution spatiale 0,01 km 0,1 km 1 km 10 km 100 km 0,1 h 1 h 10 h 100 h 100 h persistance ANN NWP Global Méso-échelle Micro-échelle
  27. 27. 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 27 Partie 2 : Activités de recherche
  28. 28. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Motivations : Cyril VOYANT • Prédiction des ressources : soleil et vent – Gestion optimale de la transition entre énergies intermittentes et conventionnelles – Construire un outil de prédiction adaptable à différentes localités et à différents horizons – Horizons susceptibles d’intéresser un gestionnaire de réseau : j+1, h+24, h+1 et m+5 28UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
  29. 29. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Applications et résultats : Cyril VOYANT 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 29 Villes Base Période Variables exogènes (mesurées + ALADIN) Ajaccio horaire 1971 à 1989 et 1998 à 2007 P,N,T,Ws,Wd, PKW,RP,RH,Su Bastia horaire 1998 à 2007 idem Marseille horaire 1998 à 2007 idem Montpellier horaire 1998 à 2007 idem Nice horaire 1998 à 2007 idem
  30. 30. Partie 2 : Activités de recherche 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 30  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Applications et résultats : Cyril VOYANT Horizon Stationna- risation Variables exogènes (mesurées + ALADIN) Hiérarchie des prédicteurs Intérêt Erreur (nRMSE) j+1 oui Su,N,RH PMC>ARMA> persistance ++ 23,4% h+1 oui N,P,RP Hybride PMC/ARMA > PMC>ARMA> persistance +++ 14,9% h+24 oui PMC>ARMA> persistance + 27,3% m+5 non PMC> ARMA> persistance + 20,2% 2010 2011 2012 2012 2012 2013 2014 2014 5-Year Impact Factor: ~5
  31. 31. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Motivations : Wani TAMAS • Prédiction de pics de pollutions – Qualitair Corse : Association Agréée de Surveillance de la Qualité de l‘Air (AASQA) en Corse – Besoin d’un outil de prévision de concentration de polluants atmosphériques adapté – Anticiper la formation de pics de pollution et permettre l’information des citoyens et des autorités 31UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
  32. 32. Partie 2 : Activités de recherche 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 32  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Applications et résultats : Wani TAMAS Ville Stations Catégorie Hauteur niveau moyen de la mer Polluants mesurés Bastia Giraud Urbain 60 m NO2 O3 PM10 SO2 Montesoro périurbain 47 m NO2 O3 PM2.5 St Nicolas Trafic 5 m NO2 PM10 La Marana Industriel 15 m NO2 O3 PM10 SO2 Venaco Venaco Rural 653 m NO2 O3 PM10 PM2.5 Ajaccio Canetto Urbain 39 m NO2 O3 PM10 SO2 Sposata périurbain 60 m NO2 O3 Piataniccia Industriel 30 m NO2 O3 PM10 SO2 Diamant Trafic 12 m NO2 PM10
  33. 33. Partie 2 : Activités de recherche 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 33  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Applications et résultats : Wani TAMAS Cas horaire W. Tamas et al., « Urban ozone concentration forecasting with artificial neural network in Corsica », International Conference EENVIRO, 2013 Résultats comparables à la littérature
  34. 34. Partie 2 : Activités de recherche 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 34  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Applications et résultats : Wani TAMAS • Hybridation de modèles – Développement de modèles partiels par classification capturant certains aspects du système – Création de scenarii de prédiction à partir de ces modèles partiels Détection de pics W. Tamas et al., « Combinaison of multilayer perceptron and clustering models for PM10, O3 and NO2 hourly concentration forecasting improvement in high concentration situations »,, 2015 5-Year Impact Factor: 4.275
  35. 35. Partie 2 : Activités de recherche UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 3516/12/2014
  36. 36. Partie 2 : Activités de recherche 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 36  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Applications et résultats : Wani TAMAS • Développement d’outils logiciels – Recherche et développement » Gestion et visualisation de données/résultats » Expérimentations et archivage – Application web : Aurélia BALU » Aide au prévisionniste
  37. 37. Partie 2 : Activités de recherche 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 37  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Applications et résultats : Wani TAMAS • Développement d’outils logiciels
  38. 38. Partie 2 : Activités de recherche 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 38  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Applications et résultats : Wani TAMAS • Développement d’outils logiciels
  39. 39. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Motivations : Kahina DAHMANI • Estimation du rayonnement incliné – Complexité de développer des modèles convertissant rayonnement solaire global horizontal en rayonnement incliné – Causes » Radiation réfléchie par le sol » Partie du ciel non visible pour une surface inclinée » Données relativement rares 39UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
  40. 40. Partie 2 : Activités de recherche  Motivations 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 40 b Diffus réfléchi par le sol Diffus du ciel inclinaison normal DirecteAérosols Fins nuages Nuages Radiation solaire réfléchie vers l’espace Molécules d’air Radiation diffuse anisotropique Radiation directe PLAN HORIZONTAL PLAN INCLINE
  41. 41. Partie 2 : Activités de recherche 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 41  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Applications et résultats : Kahina DAHMANI Villes Base Période Inclinaison Vignola/Ajaccio horaire, 10 min depuis 2007 45° et 60° Bouzareah/Alger 5 min avril 2011 à mars 2013 36,8°
  42. 42. Partie 2 : Activités de recherche  Axe 3 : Modélisation de phénomènes environnementaux – Applications et résultats : Kahina DAHMANI • Base 10 min à Vignola/Ajaccio : nRMSE ~ 9% pour la configuration optimale. • Base horaire à Vignola/Ajaccio : nRMSE ~ 6% pour la configuration optimale • Base 5 min à Bouzareah/Alger : nRMSE ~ 8% pour la configuration optimale 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 42 Résultats comparables à la littérature2014 2013 2013 5-Year Impact Factor: ~5
  43. 43. Christophe PAOLI, MCF – HDR informatique Partie 3 : Perspectives de recherche Aide à la décision, smart grids, prédiction 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 43
  44. 44. Partie 3 : Perspectives de recherche  Aide à la décision – Organiser une manifestation scientifique • Recherche opérationnelle, Economie, Informatique – Possibilités • Journées de l’AMCD (Aide MultiCritère à la Décision) – http://www.cs.put.poznan.pl/ewgmcda – http://www.euro-online.org • Workshop du projet « Decision Deck » – http://www.decision-deck.org/project/ UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 4416/12/2014
  45. 45. Partie 3 : Perspectives de recherche  Aide à la décision – Proposition de co-diplôme : Master Recherche • M2 OSIL : Optimisation des Systèmes Industriels et Logistiques • Pr. Vincent MOUSSEAU • http://www.lgi.ecp.fr/~mousseau/OSIL/pmwiki- 2.1.27/pmwiki.php/Main/HomePage 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 45
  46. 46. Partie 3 : Perspectives de recherche  Energies Renouvelables – Insertion de moyens de production utilisant des sources intermittentes (aussi appelées « fatales ») pose plusieurs pbs • pas de puissance garantie : obligation de faire appel en permanence à d’autres moyens de production en réserve • intermittence: obligation de compenser les variations de puissance par d’autres centrales disposant de réserve et capables de réagir immédiatement • sensibilité aux chutes de tension et de fréquence induisant des coupures d’électricité et l’augmentation des incidents • non participation à la stabilité du réseau électrique et à la qualité du courant 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 46 Pilotage des « smart grids » ou réseaux intelligents
  47. 47. Partie 3 : Perspectives de recherche  Pilotage des « smart grids » ou réseaux intelligents – Etablissement d’un « benchmark » – Hiérarchisation des différents prédicteurs – Définition de stratégies de gestion intelligente de l'énergie, et donc d'algorithmes, au sein des outils de contrôle-commande UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 4716/12/2014 Prédiction, aide à la décision, VHDL H2020
  48. 48. Réseau HTA 15kV Poste de livraison Charge PO.1 Bureaux INSEME 18 kW max Charge PO.2 Logements 36 kW max PV 28 MYRTE 19 kWc PV sur toiture terrasse 1 5 kWc Ombrière PV3 10 kWc Châssis PV1 10 kWc Tracker MCPV 3 kWc Trackers PV 10 kWc Tracker HCPV 8 kWc EOLIENNES 2 x 3,5kW Stockage Chaleur 100 kWh 100 kWth Centrale TH 1 100 kWth Centrale TH 2 100 kWth Turbine ORC esclave 10 kWc Batterie Plomb 60 kWh 8 kW
  49. 49. Hall central Stockages Ombrière PV Châssis M-CPV Voile H-CPV Trackers PV Stockages inertiels Châssis PV (réserve) Châssis PV (réserve) Millener Toiture PV - Solion
  50. 50. Partie 3 : Perspectives de recherche  Perspectives – Prédiction de vitesses de vent – Impacts des polluants sur la productivité des systèmes énergétiques solaires – Couplage de modèles de prédiction statistiques et modèles de chimie transport UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 5016/12/2014
  51. 51. Partie 3 : Perspectives de recherche  Perspectives – Laboratoire d’aérologie (LA/OMP, CNRS / Université Paul Sabatier) et du laboratoire Sciences pour l'environnement (SPE, CNRS / Université de Corse) – 1er simulateur européen de propagation à grande échelle des feux de forêt • http://forefire.univ-corse.fr/ 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 51
  52. 52. Partie 3 : Perspectives de recherche 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 52
  53. 53. 16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 53

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