Les thèses PERSEE MINES Paris – PSL au cœur du projet PlaneTerr

Un projet au service de la transition énergétique

Coordonné par RTE en partenariat avec NaTran, TotalEnergies, MINES Paris – PSL et Air Liquide et soutenu par le Gouvernement dans le cadre de France 2030 (opéré par l’ADEME), PlaneTerr est un projet de recherche de 4 ans, lancé en septembre 2023. Son ambition : concevoir les outils et les méthodes pour planifier le couplage sectoriel — c’est-à-dire la synergie entre les réseaux d’électricité, de gaz et de chaleur — tout en intégrant les technologies énergétiques émergentes.

Dans un contexte de décarbonation accélérée de l’économie française, cela implique un renforcement du couplage sectoriel des systèmes énergétiques. L’intégration massive des énergies renouvelables et l’électrification des usages entraînent de nouvelles contraintes sur le réseau électrique. Pour y répondre, il faut développer des flexibilités à l’échelle des territoires — ce qui passe par la planification coordonnée des réseaux d’électricité, de chaleur, de gaz, d’hydrogène et même de CO₂.

L’ambition de PlaneTerr

Le projet PlaneTerr repose sur deux objectifs majeurs :

1. Développer un outil de modélisation et de planification multi-énergies, en accès ouvert, modulaire et couplant exploitation et investissement. Cet outil s’appuie sur Antares, le logiciel de simulation développé par RTE, enrichi pendant le projet pour modéliser des systèmes énergétiques multiples et prospectifs.
2. Démontrer les capacités de flexibilité d’équipements innovants à travers des études régionales et de simulations des systèmes futurs.

MINES Paris – PSL : un partenaire académique au cœur du projet

Le Centre PERSEE de MINES Paris – PSL joue un rôle clé dans PlaneTerr en pilotant les travaux de recherche sur la planification des systèmes multi-énergies, depuis l’échelle territoriale jusqu’à l’échelle européenne.

Ces travaux s’articulent autour de quatre thèses doctorales et de post-doctorats, contribuant à renforcer les modèles de planification, à actualiser les données technico-économiques et à éclairer les choix d’infrastructures de demain. Ces thèses sont dirigées par Robin Girard, directeur de recherche au sein du Centre PERSEE, en collaboration avec les experts du Centre et les partenaires industriels du projet en fonction du sujet.

Le travail d’Hugo Hamburger vise à coupler différents modèles d’optimisation — notamment Antares (simulation du dispatch) et OSeMOSYS (planification des investissements) — pour mieux anticiper les trajectoires du mix énergétique européen à l’horizon 2050. Son approche permet de concilier précision et performance, en intégrant les interactions complexes entre électricité, hydrogène et chaleur dans une vision prospective.

L’objectif est d’améliorer la fiabilité et la qualité des trajectoires d’investissement proposées, tout en optimisant le coût en calcul informatique.

Hugo incarne cette nouvelle génération de chercheurs qui conçoivent les outils concrets de la transition énergétique, au croisement de la recherche, de la modélisation et de la planification stratégique.

🎥 Retrouvez son portrait complet ici :

Portrait des chercheurs PlaneTerr : Épisode 1 avec Hugo Hamburger

La décarbonation du système énergétique en 2050 entraînera un changement structurel du secteur industriel. Le besoin en combustibles fossiles sera progressivement remplacé par une demande d’électricité, de biocarburants ou de e-carburants (hydrogène, e-méthane, bio-méthane, chaleur à basse température, etc). Parallèlement, le réseau électrique diminue son recours aux moyens de production carbonés, tout en intégrant des sources d’énergie renouvelable, créant de nouveaux besoins pour assurer l’équilibre entre la production et la consommation d’électricité, en particulier en termes de stockage. Modéliser la transition d’un système énergétique industriel en prenant en compte la diversité des vecteurs énergétiques permet de réduire les coûts de la décarbonation, en optimisant le déploiement de nouvelles infrastructures. L’objectif de la thèse de Thibaut Knibiehly est d’étudier un problème de trajectoires optimales d’un système multi-énergies à l’échelle d’hub industriel.

En 2025, Thibaut a reçu le prix du meilleur poster à la conférence internationale ECOS 2025 (Paris). Sa présentation, intitulée « Trajectoires de décarbonation de la chaleur de procédé pour l’industrie chimique », explorait l’usage de chaudières électriques et de stockage thermique pour réduire l’empreinte carbone du secteur industriel. Ses travaux, menés sous la supervision de Robin Girard, Pedro Henrique Affonso Nóbrega (PERSEE – MINES Paris – PSL) et Thomas Heggarty (RTE), contribuent directement aux objectifs du projet PlaneTerr.

La thèse de Yoann Chiche explore l’intégration multi-échelle du véhicule électrique (VE) en analysant l’impact de son déploiement et de sa flexibilité sur la cohérence entre les différentes couches du système électrique, du transport à la distribution. L’objectif central est d’améliorer la coordination entre GRT et GRD en alignant leurs stratégies d’investissement dans le réseau de distribution avec divers scénarios de développement de la mobilité électrique et de valorisation des flexibilités associées.

Les travaux s’appuient sur une modélisation détaillée des usages des VE et de l’évolution spatiale des infrastructures de recharge. Ils examinent l’ensemble des leviers de flexibilité mobilisables, qu’ils proviennent de signaux tarifaires ou de dispositifs de recharge intelligente (V1G, V2G), et étudient comment une activation de ces flexibilités à une échelle donnée (locale ou régionale) influence les autres niveaux du système.

Ces analyses permettront d’estimer le coût réel d’une intégration multi-échelle des VE et d’identifier les mécanismes de coordination nécessaires pour que la mobilité électrique contribue de manière optimale, cohérente et intelligente à la flexibilité globale du système énergétique.

La recherche de Maria Berchiche s’attache à intégrer la chaîne complète de gestion du CO₂ — capture, transport, stockage et utilisation — dans les modèles de planification énergétique. Son approche combine modélisation spatiale fine et analyse multi-échelles, du cluster industriel à l’échelle européenne, afin d’identifier les trajectoires optimales d’investissement dans les infrastructures CO₂ à horizon 2050.

L’objectif est de développer un cadre de modélisation robuste et opérationnel pour aider les acteurs publics et privés à planifier des infrastructures compatibles avec les objectifs climatiques.

Maria apporte une dimension stratégique essentielle à PlaneTerr : celle de la décarbonation par le carbone circulaire, en lien direct avec les autres vecteurs énergétiques.

Dans une démarche de transmission et de sensibilisation, Maria a également animé un atelier de data science et décarbonation lors d’un Summer Camp scientifique, où elle a initié de jeunes participantes à l’analyse de données et à la programmation Python appliquées aux enjeux climatiques. Cette expérience illustre son engagement à relier recherche académique, outils numériques et diffusion des savoirs auprès des nouvelles générations.

🎥 Retrouvez son portrait complet ici :

Portrait des chercheurs PlaneTerr : Épisode 2 avec Maria Berchiche

Vers une planification énergétique intégrée et réaliste

Ces quatre thèses, portées par les équipes de MINES Paris – PSL au sein du Centre PERSEE, illustrent l’engagement de la recherche académique française au service de la transition énergétique. En combinant rigueur scientifique, modélisation avancée et partenariats industriels, elles contribueront à renforcer les outils de planification multi-énergies développés dans le projet PlaneTerr et à éclairer les décisions d’investissement de demain.

🎥 Les portraits de Hugo Hamburger et Maria Berchiche sont déjà disponibles en ligne : https://www.youtube.com/@PlaneTerr

Ceux de Thibaut et Yoann seront à découvrir prochainement sur le site du projet Planeterr.