ThermoSysPro est une bibliothèque de composants en open source, dans laquelle les ingénieurs vont pouvoir puiser pour construire le jumeau numérique de leur installation sous l’angle énergétique. L’objectif ? La modélisation thermo-hydraulique de centrales de production et de conversion d’énergie (électricité, chaleur, hydrogène, …).
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Pour vous permettre d'accéder à l'information, nous vous proposons de consulter la vidéo Modéliser les systèmes énergétiques d’aujourd’hui et de demain dans un nouvel onglet.
[Dans ce témoignage, Luis Corona Mesa-Moles, ingénieur à la R&D d’EDF, présente ThermoSysPro, un outil de modélisation open source qui permet de créer le jumeau numérique des systèmes de production d’énergie. Conçu pour accompagner la transition énergétique, cet outil aide à concevoir, optimiser et anticiper l’évolution des installations vers un avenir bas carbone.]
Modéliser les systèmes énergétiques d’aujourd’hui et de demain
Les façons de produire et de consommer l’énergie évoluent sans cesse pour répondre à des besoins grandissants. Comprendre les processus physiques qui se transforment nous permet d’être plus efficaces dans l’utilisation de l’énergie et d’avancer vers la neutralité carbone.
ThermoSysPro, c’est un code de calcul innovant qui permet de créer le jumeau numérique de tout moyen de production d’énergie. Grâce à lui, nous pouvons étudier nos systèmes énergétiques et imaginer ceux de demain.
Cet outil indispensable a été créé par la R&D d’EDF !
Luis Corona Mesa-Moles : ThermoSysPro, c’est une aventure qui remonte à 2010, à l’origine pour modéliser le comportement énergétique des grands moyens de production du groupe EDF.
Dans les centrales thermiques, la production d’électricité est effectuée grâce à des transferts d’énergie entre une source chaude (réacteur, capteur solaire…) et une source froide comme la mer ou une rivière, qui mettent en action une turbine.
Pour la suite, je vous renvoie aux cours de physique ! Toutes ces transformations d’énergie constituent les phénomènes physiques les plus importants que nous modélisons.
ThermoSysPro est une bibliothèque de composants en open source, dans laquelle les ingénieurs vont puiser pour construire le jumeau numérique de leur installation. Au fur et à mesure que les moyens de production évoluent, nous adaptons la bibliothèque.
D’un point de vue énergétique, on s’intéresse à des centrales de cogénération, des réseaux urbains, des smarts grids plus innovants et décentralisés. Parfois, nous couplons ThermoSysPro avec d’autres bibliothèques développées à la R&D d’EDF. On s’adapte aux énergies renouvelables et au développement des technologies basées sur l’hydrogène.
Les applications sont très nombreuses en conception comme en exploitation. En conception, pour faire les meilleurs choix en fonction des priorités environnementales, de la règlementation en vigueur, des contraintes physiques, technologiques et économiques. En exploitation, pour suivre les performances des installations, quantifier les pertes ou les écarts avec ce qui est attendu, diagnostiquer les causes de dysfonctionnement, évaluer la durée de vie des composants et anticiper la maintenance.
ThermoSysPro est utilisé par les ingénieurs et les chercheurs d’EDF et de ses filiales, comme Dalkia, comme le CEA, Naval Group, des universités et des grandes écoles.
En clair, il nous permet d’avancer main dans main pour construire ensemble un avenir meilleur - d’un point de vue énergétique en tout cas.
Plus d’informations sur www.thermosyspro.com
ThermoSysPro est un ensemble de modèles de composants, développé en Modelica, qui permet de modéliser de manière réaliste les moyens de production de tous types (nucléaire, cycle combiné, cogénération, solaire, biomasse, etc.) et leurs interactions avec leur environnement. En permettant de modéliser simplement le comportement physique des moyens de production centralisés et des nouveaux systèmes multi-énergies, ThermoSysPro constitue un vecteur d’innovation majeur pour concevoir et mieux exploiter les systèmes énergétiques d’aujourd’hui et de demain.
La bibliothèque ThermosysPro peut être librement téléchargée depuis https://gitlab.pam-retd.fr/thermosysproandco/ThermoSysPro et elle est utilisable gratuitement avec le logiciel libre OpenModelica.
ThermoSysPro est un code à la fois de thermo-hydraulique monophasique et diphasique, de contrôle-commande, de neutronique 0D, et d’électromécanique.
Deux types d’applications sont envisageables avec cette bibliothèque de modélisation :
- Pour la conception : faire les meilleurs choix de dimensionnement en fonction des priorités environnementales, de la réglementation en vigueur, des contraintes physiques, technologiques et économiques, etc.
- En exploitation : suivre les performances des installations, quantifier les pertes ou les écarts avec ce qui est attendu, diagnostiquer les causes de dysfonctionnement, évaluer la durée de vie des composants, anticiper la maintenance et aider au pilotage des installations.
À titre d’exemple, il a permis de réaliser des études pour suivre les performances énergétiques des tranches nucléaires du parc EDF (Metroscope). ThermoSysPro a également été utilisé, en tant que jumeau numérique d’une centrale de co-génération pour mettre au point et optimiser les algorithmes de pilotage de la production de chaleur dans un réseau urbain (Barkantine). De plus, le caractère ouvert et évolutif de ThermoSysPro permet de rapidement l’adapter à la modélisation des nouveaux composants du système énergétique, tel que l’hydrogène ou autres moyens innovants de production d’électricité et/ou de chaleur.
La modélisation est un procédé informatique visant à reproduire sur ordinateur le comportement d’un objet d’étude, ici un système (ex : centrale de production, réseau électrique, système énergétique urbain). Cette approche passe par le développement d’un modèle numérique, qui constitue une traduction mathématique et/ou physique du système à étudier. Le modèle obtenu est ensuite paramétré (données d’entrées) puis résolu par simulation numérique pour fournir des résultats sur l’état du système.
La bibliothèque ThermoSysPro s'utilise sous des environnements de modélisation et simulation qui supportent le langage open source Modelica. Généralement ThermoSysPro s'utilise avec le logiciel open source OpenModelica, ou le logiciel commercial Dymola.
Ils l’utilisent et contribuent à son développement
- Dalkia
- CEA
- Naval Group
- Phimeca
- Et également des universités et des grandes écoles.
Les caractéristiques techniques
- Code open source selon les termes de la Modelica License 2.
- Exécution sur les systèmes d’exploitation Windows ou Linux.
- Codage de la bibliothèque en langage Modelica, compatible pour un export selon le standard d'interfaçage FMI.
Pour aller plus loin
> Formation ThermoSysPro ITECH de base « Introduction à la modélisation en Modelica du fonctionnement des process énergétiques » (code ARN4890)
> Formation ThermoSysPro ITECH avancée « Études du fonctionnement d’un système énergétique avec la bibliothèque Modelica ThermoSysPro – Module Avancé » (code ARN5944)