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Research project title

THIS PROJECT IS NOT AVAILABLE IN ENGLISH

Education level

Master (research-based)

Director/co-director

Director: Frédéric Sirois

Co-director(s): Pierre-Olivier Pineau (HEC)

End of display

March 31, 2022

Areas of expertise

Unit(s) and department(s)

Department of Electrical Engineering

Institut de l'énergie Trottier (IET)

Laboratory of Superconductivity and Magnetism (LSM)

Conditions

Formation antérieure: Génie physique/mécanique/électrique/chimique ou discipline connexe.

Habiletés et intérêts: Systèmes énergétiques et technologies de production d’énergie renouvelable en général, thermodynamique, principes d’opération des réseaux électriques (il n’est pas attendu que tous ces éléments soient maîtrisés au départ).

Qualités personnelles: Autonomie, pensée critique, créativité et excellent esprit de synthèse pour analyse macroscopique de systèmes. Les recommandations de vos répondants (qui devront accompagner votre demande d'admission) devront fournir des commentaires sur chacun de ces aspects.

Langue de travail: Le candidat devrait de préférence maîtriser la langue française, car la scolarité de maîtrise implique de suivre plusieurs cours en français. La maîtrise de l’anglais lu est aussi essentielle puisque la majeure partie de la documentation est en anglais. Le mémoire de maîtrise devra être écrit en français.

Procédure et formulaires d'admission

Detailed description

Le présent projet vise à évaluer de façon détaillée des synergies peu étudiées entre trois principales technologies, soit i) la production d’électricité par voie renouvelable (éolien ou solaire, de plus en plus bon marché), ii) la production d’hydrogène vert par électrolyse de l’eau, et le iii) transport de l’électricité ET de l’hydrogène dans des corridors énergétiques conjoints. Plus précisément, l’électricité serait transportée dans des câbles souterrains supraconducteurs refroidis par l’hydrogène qu’on y transporterait sous forme liquide.

Lorsque les technologies sont prises en synergie, leurs avantages sont non seulement multipliés, mais les faiblesses de chacune sont compensées. Le photovoltaïque et l’éolien permettent de réduire les GES émis par des centrales à combustibles fossiles, mais elles sont intermittentes et ne peuvent pas servir à assurer la base de production d’un réseau électrique. La production d’hydrogène à partir de sources renouvelables est donc une excellente option pour capturer et valoriser la totalité de la production renouvelable, surtout lorsque la consommation sur le réseau électrique est faible. L’hydrogène permet alors de stockage l’énergie excédentaire, ce qui permet de pallier la plus grande faiblesse des réseaux électriques: l’impossibilité de stocker l’énergie électrique, qui doit être produite au même rythme qu’elle est consommée.

Quant à l’hydrogène, il doit être liquéfié ou comprimé avant d’être transporté et/ou utilisé. S’il est liquéfié, l’hydrogène permet de refroidir un câble supraconducteur qui partagerait le corridor de son réseau de distribution, visant les centres d’approvisionnement en hydrogène pour le secteur des transports (stations-services par exemple). L’électricité transporté par ce câble ne serait pas limitée à celle produite par les renouvelables: il pourrait s’agir d’un câble de grande puissance servant d’interconnexion entre deux sections de réseau ou pour l’exportation, ou simplement d’un lien énergétique compact pour alimenter un centre-ville, où l’espace souterrain coûte très cher. Le principal avantage d’un câble supraconducteur est de permettre de passer une densité de puissance 5 à 10 fois plus grande qu’un câble conventionnel, et ce, sans perte. Les pertes évitées fournissent en retour un budget de puissance appréciable qui compense l’énergie dépensée pour liquéfier l’hydrogène. L’hydrogène pressurisé, utilisé en ce moment dans les véhicules à hydrogène, peut être obtenu sans travail additionnel à partir de l’hydrogène liquide (détente dans un réservoir). Bref, il y a beaucoup de synergies à documenter.

L’objectif de ce projet de maîtrise en génie énergétique sera d’établir un bilan énergétique complet et exhaustif qui tient compte des synergies énumérées ci-dessus, et ensuite évaluer les bénéfices économiques qui en découlent. Cet exercice se fera en considérant des cas d’application plausibles, tel que l’alimentation d’un centre-ville, d’un aéroport ou même l’exportation d’électricité et d’hydrogène entre le Québec et les États-Unis. La production d’un rapport public de nature éducative est aussi un objectif de ce projet.

Financing possibility

Un soutien financier minimal de 18000 $ par année sera assuré pour tout candidat éligible à une bourse de l’Institut de l’Énergie Trottier (IET):

https://iet.polymtl.ca/formation/bourses-trottier/

afin de permettre au candidat de se dédier à sa maîtrise à temps plein. Le soutien financier ne pourra en aucun cas excéder une période de 2 ans. L’embauche priorisera les boursiers potentiels.

Un étudiant qui obtiendrait sa propre bourse (CRSNG, FRQNT ou autre) recevra un bonus (typiquement 25% du montant de la bourse, à discuter au cas par cas).