Gestion optimale de l’energie à bord d’un drone hybride solaire/pile à combustible/batterie

Gestion Optimale de l’Energie à Bord d’un Drone Hybride Solaire/Pile à Combustible/Batterie, Saint-Nazaire

Saint-Nazaire, France

Topic description

Le marché des drones connaît actuellement une forte croissance grâce aux avancées récentes dans les technologies de haute performance, telles que le stockage d’énergie à haute densité et les matériaux légers à haute tenue mécanique. Il devient envisageable d’exploiter commercialement ces drones, qui offrent aujourd’hui des alternatives plus économiques et écologiques à des technologies coûteuses et polluantes comme les satellites de surveillance ou les aéronefs traditionnels (avions, hélicoptères, etc.).

La société XSun, basée à Guérande (Loire-Atlantique), conçoit et construit depuis plusieurs années des drones capables de missions de longue durée, principalement alimentés par l’énergie solaire, pour des applications telles que la surveillance terrestre ou maritime, ou l’agriculture de précision.

Dans le but de maintenir son leadership dans un secteur très concurrentiel, XSun souhaite développer des drones aux performances ultimes en intégrant des technologies innovantes. Le projet ICARE, en partenariat avec le laboratoire IREENA, vise à développer des outils scientifiques et des solutions opérationnelles pour relever ces défis. La thèse CIFRE associée portera principalement sur l’optimisation énergétique du drone, notamment par l’hybridation solaire/hydrogène et le décollage vertical, ainsi que sur l’optimisation de la commande des actionneurs selon les profils de mission.

Une étape clé consistera à élaborer des solutions de dimensionnement et de gestion d’énergie optimisées, en se concentrant sur l’efficacité énergétique et l’endurance du drone. Deux approches seront explorées : d’abord, en utilisant des stratégies de gestion hors ligne, telles que la programmation dynamique ou la programmation linéaire en nombres entiers (MILP), pour obtenir une solution optimale de référence ; ensuite, en développant des stratégies de gestion causales, réalisables en temps réel, afin de se rapprocher de cette solution optimale. Une analyse de sensibilité et une étude de la robustesse face aux incertitudes environnementales (ensoleillement) et aux caractéristiques des composants hybrides (capacité des batteries, rendement des cellules photovoltaïques, etc.) permettront de comparer la performance et la fiabilité des différentes méthodes proposées.

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