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Robin Girard

Robin Girard

Directeur de recherche

Centre · PERSEE

Mots-clés

Prix & distinctions

  • 2019 Elu membre du Comité de pilotage de l’Office franco-allemand pour la Transition Energétique (OFATE),

Équipe

ERSEI - Energies Renouvelables et Systèmes Energétiques Intelligents

Biographie

Robin Girard est un chercheur spécialisé dans les systèmes énergétiques et leur transition vers des modèles décarbonés. Ses travaux portent principalement sur l’intégration des énergies renouvelables, l’optimisation des réseaux électriques et la modélisation techno-économique des infrastructures énergétiques. Ses recherches abordent des enjeux clés tels que la planification optimale des réseaux en courant continu (MVDC) et alternatif (AC), l’électrification des usages industriels et résidentiels, ou encore l’évaluation des stratégies de rénovation énergétique des bâtiments via des méthodes d’analyse du cycle de vie (ACV) et d’optimisation multi-objectifs. Il explore également les synergies entre secteurs industriels pour la réduction des émissions de CO₂, notamment à travers l’utilisation d’hydrogène vert, de bioénergies et de technologies de capture du carbone. Ses contributions incluent le développement de modèles bottom-up pour simuler les trajectoires de décarbonation à l’échelle locale et européenne, ainsi que des outils d’aide à la décision pour les acteurs publics et privés. Ses travaux s’appuient sur des approches quantitatives, combinant programmation linéaire, analyse stochastique et méthodes géospatiales pour évaluer les coûts, les performances et les impacts environnementaux des solutions énergétiques.

Publication(s)

Enseignements

Evolution du système électrique dans un contexte de transition énergétique

Responsable

Présentation générale - Le système électrique est un élément clé de la transition énergétique qui doit permettre de contribuer à la décarbonation de notre économie et de diminuer notre dépendance aux énergies fossiles. Dans cette perspective la production nucléaire joue un rôle important et les énergies renouvelables qui sont de moins en moins chères sont appelées à donner elles aussi une contribution importante. Ces moyens de production renouvelables posent quelques difficultés du fait de leur dépendance à la météorologie, de l’espace et des ressources minérales qui leurs sont nécessaires. Dans le même temps, le parc nucléaire français connait une période charnière à travers les questions de son prolongement et de son renouvellement. L’évolution de la consommation électrique, et en particulier de la consommation de chauffage électrique ou celle liée au véhicule électrique, sont ici des sujets importants, de même que l’électrification de l’industrie, la production d’hydrogène et de carburant de synthèse, … Dans ce contexte, définir et calculer les coûts et les bénéfices du système électrique sur le plan environnemental et économique est un problème de premier plan. Ce sujet est sous-tendu par des problématiques complexes à la croisée de l’optimisation, des statistiques, de l’économie, de l’électrotechnique, de la météorologie, de la politique, … Programme : Jour 1 : Électrification dans la transition énergétique Programme de la séquence : Analyse par secteur des évolutions passées, présentes et futures dans une perspective de neutralité carbone. Évolution de la demande et électrification dans plusieurs secteurs. Introduction de quelques concepts de base de l’économie de l’énergie, calcul du LCOE (levelized cost of energy), analyse des coûts par filière. Travaux pratiques sur des tableurs Excel : (1) comment atteindre les objectifs de stratégie de neutralité carbone dans le secteur du bâtiment, du transport et de l’industrie. (2) calculer le coût économique d’un système électrique. Sur l’outil de simulation python : installation et présentation de la structure de l’outil, première prise en main des séries temporelles de consommation et production renouvelable. Jour 2 : Opération et planification du système électrique (1/2) Programme de la séquence : Présentation des problèmes posés sur le système électrique par la variabilité de la consommation et de la production électrique renouvelable. Présentation des solutions de flexibilité existante. Modèles mathématiques permettant de simuler l’opération et la planification du système électrique. TP : présentation des sujets de mini-projets (rejouer des scénarios RTE, analyser le rôle du stockage, le facteur du charge du nucléaire, un futur fortement renouvelable, le rôle de l’hydrogène, la flexibilité industrielle, le véhicule électrique, les risques de la thermosensibilité, … ) et mise en place des groupes. Première mise en pratique avec l’outil POMMES développé pour ce cours (et reposant sur Linopy, un package python implémenté par la communauté PyPSA) Jour 3 : Opération et planification du système électrique (2/2) Programme de la séquence : Approfondissement. Opération : réserve, coût de la flexibilité. Multiplicateurs de Lagrange et interprétation. Planification : dimensionner les solutions de flexibilité, notion de coût système, contrainte de rythme de développement, contrainte d’espace utilisée, … présentation d’études passées (RTE, ADEME, AIE, …). Travaux pratiques : poursuite du mini-projet. Jour 4 : Marché de l’électricité et réseaux Programme de la séquence : Présentation des différents marchés (forward, day ahead, intra-day, réserve, capacité) et lien avec les problèmes d’optimisation (et les multiplicateurs de Lagrange). Réseaux : description transport et distribution. Méthodes de planifications. Évolutions dans un contexte de transition énergétique. Travaux pratiques : poursuite du mini-projet. Méthode - Format pédagogique : Les enseignements sont dispensés sous forme de : – cours magistral dont l’objectif est d’exposer les problèmes de gestion et de planification du système électrique dans un contexte de transition énergétique, ainsi que des méthodes permettant de les résoudre. Les différents acteurs et les marchés de l’électricité sont également présentés. – mise en pratique des outils d’optimisation présentés qui permettra aux participants de comprendre les facteurs qui impactent le coût environnemental et économique du système électrique. Plusieurs mix électriques seront présentés et étudiés durant cette séquence mais le système français ou Européen sera pris comme référence dans les travaux pratiques. Ce travail pratique sera effectué sous python couplé avec le logiciel d’optimisation Linopy (sous python). Le code informatique correspondant est disponible ici : POMMES

Rénovation Thermique des Bâtiments

Responsable

L’objectif de cette semaine de cours est de donner un aperçu des enjeux techniques, économiques et politiques autour de la rénovation thermique de bâtiment dans une alternance entre des interventions et un travail d’analyse en groupes. Les cours seront donnés par des intervenants de différents horizons. Le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) et un expert d’Enertech viendront couvrir les enjeux techniques : comment modéliser la performance du bâtiment, de quelles étapes techniques est composé un chantier de rénovation, quelles sont les difficultés, quels enjeux autour de la rénovation globale. Eneretch partagera l’expérience de terrain acquise au sein de l’association Doremi. Des chercheurs de l’école des mines viendront présenter leurs travaux d’analyse des politiques publiques : d’un côté avec la vision des économistes sur la performance des politiques publiques existantes (sur l’interdiction location mise en place dans la loi climat et résilience, sur les CEE), et de l’autre celle des sociologues sur l’histoire du DPE (Diagnostic de performance énergétique) et des politiques de rénovation. Enfin, une place sera donnée à des acteurs du terrain qui cherchent à agir pousser des copropriétés à faire le pas de la rénovation, et qui connaissent bien les leviers et les freins de cette transition nécessaire. Enfin l’administration centrale viendra présenter sa vision de la politique publique et les enjeux de coordination interministérielle. Dans les travaux pratiques, les étudiants se grouperont pour proposer des analyses des politiques publiques en places ou à venir à partir d’une modélisation technico-économique simplifiée du parc bâti (en python). Interdiction de la location des logements ayant une mauvaise étiquette ? Interdiction des chaudières gaz ou fuel dans la rénovation ? Obligation de rénovation au ravalement de façade ? Quelles sont les efficacités que l’on peut envisager sur ces politiques ? Quel coût pour la collectivité ? Pour répondre à ces questions, les étudiants auront à disposition un modèle du parc Français et des modèles technico-économiques des actions de rénovation possible. En fin de semaine, chaque groupe présentera l’issue de sa modélisation et de ses réflexions sur une politique publique choisie.

Energies renouvelables raccordées au réseau : enjeux et perspectives

Responsable

Les Energies Renouvelables (EnR) : Perspectives de développement dans le contexte européen Structure et fonctionnement des réseaux électriques Impacts de la Production décentralisée d’Electricité sur les réseaux Raccordement des producteurs indépendants au réseau de distribution Evolutions technologiques des aérogénérateurs Cartographie, prédiction et exploitation de la ressource éolienne Systèmes photovoltaïques connectés au réseau L'énergie solaire : valorisation thermodynamique pour la production d'électricité Les conférences sont assurés par l’équipe enseignante du CEP ainsi que par des intervenants des principaux acteurs du secteur (gestionnaire de réseau, bureaux d'études, fournisseurs d'équipements).

Ingénierie des Systèmes Energétiques (ISE) option

Responsable

L'option est destinée à offrir aux élèves une découverte du monde de l'Energie en général et des problématiques industrielles qui y sont liées. En deuxième année, les élèves travaillent sur un projet lié à une question d'actualité. 2015 : Impact potentiel de l'effacement direct et diffus sur la courbe de charge 2016 : Technologies de stockage pour améliorer la flexibilité du réseau électrique 2017 : Intégration massive des renouvelables : quelles limites ? Ce projet débute par un voyage d'études dans une région du monde concernée par la problématique. En troisième année, le mois d'option comprend trois semaines mêlant conférences industrielles, visites de site, et des projets (well to wheel, smart grids), ainsi qu'une semaine de travaux pratiques de modélisation des systèmes énergétiques dans le laboratoire PERSEE à Sophia-Antipolis. Le projet d'option est choisi durant le premier trimestre. Il se déroule en principe dans une entreprise industrielle, par exemple chez un constructeur automobile ou aéronautique, dans une compagnie électrique, gazière ou pétrolière, chez un fabricant de matériels ou dans un cabinet d'ingénierie. Le travail se fait sous la responsabilité d’un ingénieur de l’entreprise avec les conseils de certains chercheurs du Département Energétique et Procédés de l’École, fort de 150 personnes. Quelques sujets d'option représentatifs traités ces dernières années : Analyse des conséquences d'un développement d'ampleur de l'auto-consommation (RTE) Introduction des capacités sur les marchés de l'électricité (EPEX SPOT) R&D sur l'hydrogène solaire (Air Liquide Japon) Étude de la faisabilité technico-économique d’une nouvelle architecture pour un véhicule hybride à pile à combustible (Valeo) Analyse du potentiel environnemental et économique des nouvelles voies de valorisation du biogaz en France (ENEA Consulting) Développement de projets solaires PV en Afrique (Total Energies Nouvelles) Maintenance des compteurs à ultrasons (GRTgaz) Étude d’une contribution généralisée des charges au maintien de la fréquence d’un système éléctrique européen décarboné à fort taux de pénétration d’énergies renouvelables (EDF R&D) Etudes trajectoire/performance pour des concepts de lanceurs avancés (CNES) Optimisation énergétique de la ligne à grande vitesse Paris-Lyon (Alstom Transport)

Direction(s) de thèse(s)

  • 2025 Optimisation de trajectoire de décarbonation d’un ensemble de bâtiments LAGRANDCOURT Sarah
  • 2025 Méthodologie de modélisation et de calibration de courbes de charge électrique de parcs de bâtiments multi-échelles pour l’évaluation de scénarios de rénovation et de flexibilité LEMAITRE Clara
  • 2024 Intégration de la ressource CO2 dans la planification énergétique des territoires. BERCHICHE Maria
  • 2024 Couplage des smart grids entre réseau de transport et réseau de distribution CHICHE Yoann
  • 2023 méthodes d’aide à la décision pour le raccordement de solutions en courant continu moyenne tension au réseau de transport d’électricité CORNAGGIA Laurent
  • 2023 Optimisation de la planification et de l'opération d'un système multi-énergies à l’échelle d’un territoire industriel KNIBIEHLY Thibaut
  • 2023 Méthode d’optimisation par couplage pour la planification des systèmes énergétiques HAMBURGER Hugo
  • 2022 Méthode d’aide à la décision pour le développement et la contractualisation de systèmes de production d'hydrogène vert. PALMER Owen
  • 2022 Quelle place pour les réseaux de chaleur dans le système énergétique Européen en 2050 ? VRAIN Maxime
  • 2022 Méthodologie prospective d’identification de stratégies optimales de rénovation du parc résidentiel intégrant le coût économique, l’empreinte carbone et le confort thermique d’été GOESSEL Thibault
  • 2021 Évaluation du potentiel de rénovation énergétique d’un territoire dans le cadre de démarches de massification  RIT Martin
  • 2021 Modélisation de l’impact sur le système électrique de la décarbonation de l’industrie RAILLARD-CAZANOVE Quentin
  • 2020 Aide à la décision pour le déploiement de l’hydrogène comme vecteur énergétique à l’échelle d’un territoire. JODRY Anaëlle
  • 2018 Optimisation de l'Intégration de Données Multi-sources dans les Modèles de Prévision Court-terme de la Production Photovoltaïque BELLINGUER Kevin
  • 2018 Optimisation technico-économique du mix de flexibilité d'un système électrique HEGGARTY Thomas
  • 2018 Modélisation de l’évolution des prix sur le marché de l’électricité dans un contexte de forte pénétration des énergies renouvelables MAHLER Valentin
  • 2016 Vers une approche intégrée d’aide à la planification énergétique territoriale - application à la rénovation énergétique des bâtiments ROGEAU Antoine
  • 2015 Optimisation de la planification et l'opération du réseau de distribution dans le contexte d'une forte pénétration des énergies renouvelables GROVER-SILVA Etta
  • 2015 prévision à court terme de la demande électrique des maisons intelligentes et des réseaux de distribution GEROSSIER Alexis