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Edition Août 2019

Institut pour la transition énergétique

La création d’Instituts pour la transition énergétique (ITE) est une initiative du

gouvernement français dans le cadre de Plan d’Investissement d’Avenir. Un ITE est un outil

d’excellence dont la finalité première est le développement industriel et/ou de services

par le regroupement et le renforcement des capacités de recherche publiques et privées.

Il suppose une masse critique suffisante de moyens et de compétences situés, de

préférence, sur un même lieu. Il doit couvrir l’ensemble du processus d’innovation, jusqu’à

la démonstration et le prototypage industriel. L’ITE assure la visibilité internationale de

thématiques d’excellences et se positionne sur de nouveaux marchés. Enfin, il concerne

les filières énergétiques porteuses d’avenir ayant un impact positif sur le climat, telles

que l’efficacité énergétique des bâtiments ou des matériels de transports, les outils de

maîtrise de l’énergie, l’énergie solaire, le stockage de l’énergie, les réseaux intelligents de

l’énergie.

Édito

Plus compétitive que jamais, l’électricité d’origine

photovoltaïque, connait une formidable croissance

partout dans le monde. Son évolution rapide se distingue

par une baisse continue des coûts de ses composants et

une concentration de la valeur toujours plus vers le local

et l’aval de la chaine : l’intégration dans un système.

Par son savoir-faire unique en France en recherche-

développement et transfert de technologies, l’Institut

pour la Transition Energétique INES.2S a vocation à

ouvrir toutes les opportunités économiques générées

par le développement du solaire à l’industrie française,

avec un objectif : favoriser l’intégration massive de

l’énergie photovoltaïque et contribuer ainsi à la

transition énergétique.

Cette intégration massive se fera aux conditions d’une

triple réussite :

• des technologies solaires adaptées aux contraintes de

leur destination / usage,

• leur mise en œuvre électrique et numérique la plus

optimisée au sein des systèmes et réseaux,

• et l’attention de tout instant à leur durabilité, fiabilité

et viabilité économique afin d’en assurer la bancabilité.

Elle se fera aussi grâce au partage de connaissances et à

la formation.

Découvrez ici qui nous sommes, ce que nous faisons et

rencontrons-nous !

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Histoire L’Ines, Institut National de l’Énergie Solaire, depuis sa création en 2005, a su se hisser parmi les

leaders de niveau mondial en matière de recherche et développement sur les technologies

photovoltaïques, leur intégration dans des systèmes électriques et la gestion intelligente de l’énergie

à différentes échelles. Ses laboratoires de recherche et plateformes technologiques s’étendent sur

22 000 m² et comptent 500 salariés sans compter l’ensemble des ingénieurs et techniciens impliqués

chez ses partenaires. Depuis 2014, Il accueille INES.2S, Institut pour la Transition Énergétique, qui

fédère les acteurs français et européens pour la recherche, le développement et l’industrialisation

de solutions innovantes, et représente une reconnaissance de l’État français.

L’idée d’un Institut National de l’Énergie Solaire est née en 1998 de la

volonté d’élus, notamment Michel Barnier et Jean-Pierre Vial, de créer

un centre de référence dans le domaine du solaire.

Le lancement de l’INES depuis 2005 a résulté de la convergence de

quatre facteurs déterminants : la volonté indéfectible des élus

(Département de la Savoie et Région Rhône-Alpes), l’expertise du tissu

associatif avec, depuis vingt ans, le travail unique de l’ASDER, la

présence historique d’industriels pionniers du secteur (Clipsol,

Photowatt…), et l’investissement de grands laboratoires de recherche,

au premier rang desquels le CEA, le CNRS et l’Université de Savoie.

Le site occupe 22 000 m² de bâtiments dont le dernier a été inauguré

en 2013.

En 2014, INES a été lauréat de l’appel à candidatures pour la création

d’Instituts pour la Transition Énergétique lancé par le gouvernement

français dans du Plan d’Investissement d’Avenir. La phase 1 de l’ITE

INES 2 porté par INES s’est terminée en 2018.

En 2019 une nouvelle phase est mise en place pour la période 2019-

2024 avec une évolution dans les programmes. L’ITE prend le nom

d’INES.2S pour marquer cette évolution.

1998

2005

2013

2014

2019

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Chiffres clés

18 transferts vers l’industrie 245 brevets déposés

70 thèses encadrées

353 salariés sur site 500* personnes au quotidien

22 000 m² de bureaux et laboratoires

6 000 visiteurs par an

282 industriels partenaires

50% de PME

91 projets européens

100* partenaires académiques

1 200 professionnels formés par an

5 000 Abonnés à la Newsletter

4 500 Abonnés sur LinkedIn

1 400 Abonnés sur twitter

Les données sont un cumul ou une moyenne des années 2014-2018. L’effectif est celui de fin 2018.

Les chiffres accompagnés d’un * sont estimés.

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Activités

L’activité majeure de l’institut est la recherche et développement menée par les chercheurs sur le

campus d’innovation solaire INES en partenariat avec les entreprises affiliées. INES.2S est un

accélérateur d’innovation, et son but est le transfert de technologies au profit de l’industrie.

Les solutions technologiques développées allient briques technologiques et modèles numériques et

visent à permettre l’intégration massive de l’énergie solaire et son utilisation dans le plus

d’applications possibles. INES.2S prépare aussi l’analyse financière des technologies les plus

innovantes par le monde économique, en élaborant des modèles technico-économiques.

L’ITE porte enfin une offre en formation initiale et continue sur les technologies et solutions

développées.

INES.2S propose trois grands programmes de recherche et développement:

- Intégration technologique aux applications émergentes pour développer des modules et systèmes intégrables dans le bâtiment ou sur des véhicules

- Intégration électrique et numérique aux

systèmes et réseaux en développant des technologies de conversion et de stockage et les éléments de gestion intelligente

- Intégration économique et bancabilité des

systèmes photovoltaïques en améliorant fiabilité et durabilité des systèmes photovoltaïques et élaborant des modélisations économiques innovantes

Le quatrième programme concerne :

- la formation pour répondre aux besoins de la

partie avale de la filière solaire tant sur le plan de

la formation initiale que de la formation

continue ;

- le rayonnement grâce à l’organisation de nombreux workshop et séminaires de niveau international et d’une action intense de diffusion des savoir-faire et des technologies.

Une partie importante du financement est

dédiée aux plateformes techniques, que ce soit

dans le cadre des actions de recherche ou de

formation, permettant de les maintenir au

meilleur niveau.

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Rayonnement international

INES est un centre de recherche de renommée internationale, membre actif de nombreux groupes et

organisations importantes pour le développement du solaire et la transition énergétique. C’est le fruit de

ses résultats technologiques et scientifiques et de ses actions qui visent à augmenter encore ce

rayonnement et ce depuis 2005. Il est aujourd’hui une formidable vitrine de l’excellence des savoir-faire

français scientifiques et industriels.

Ses nombreuses collaborations avec les acteurs européens et internationaux, qu’ils soient de type

industriels, académiques ou institutionnels démontrent chaque jour le rôle d’INES pour le développement

de l’énergie solaire dans le monde. On peut ainsi estimer que plus de 30% des financements reçus de la

part de partenaires industriels ou institutionnels sont internationaux.

Vitrine Avec 6000 visiteurs en moyenne chaque année sur le site d’INES depuis 2011, l’institut participe au

rayonnement de la France, de sa recherche et de ses industriels.

Brune Poirson, ministre de la transition écologique et

solidaire à l’INES. A cette occasion, le CEA annonce de

nouveaux records dans le cadre de ses recherches sur les

cellules photovoltaïques à hétérojonctions, dont un

rendement proche de 24 % atteint sur la ligne pilote

industrielle et un module hétérojonction d'une puissance

crête de 348 W utilisant 120 demi-cellules à hétérojonction

». Janvier 2019

Coopération internationale INES participe aux grands programmes de coopération initié par le gouvernement et représente la France

au sein de l’Alliance Solaire international pour le programme Applications solaires décentralisées.

3 partenariats phares ont éclairé 2018-2019 pour accompagner la coopération entre l‘Inde et la France.

• Convention de collaboration avec le NISE (National Institute of Solar Energy)

• Accord tripartite avec SECI (Solar Energy Corporation of India) et Blue Solutions (groupe Bolloré)

• Partenariat avec l’industriel Vikram qui dispose d’une capacité de production de panneaux photovoltaïques de 1 GW en Inde.

Session plénière de chefs d’États coprésidée par le

Premier Ministre indien Modi et le Président de la République

Française Macron, Sommet de ASI en Inde, mars 2018

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Depuis 2016, INES accompagne, conseille et forme les personnels du gouvernement Indonésien en matière de technologie solaire et de stockage de l’énergie ; il contribue aussi à la construction de la politique EnR en Tunisie en collaboration avec la STEG, en Indonésie avec les ministères compétents.

Dans le cadre du projet Atamos-TEC, INES est impliqué, en collaboration avec ISC Konstanz et le Fraunhofer GH, au développement d’un institut de recherche et d'une filière solaire photovoltaïque au Chili. Enfin, l’ITE est présent au Japon via la représentation du CEA de Tokyo

et va régulièrement à la rencontre de ses partenaires académiques et

industriels Japonais. Un rapprochement et un partenariat fort est en

cours de construction avec l’AIST (National Institute of Advanced

Industrial Science and Technology).

Événements

Avec 7 colloques organisés en 2018 pour plus de 1000 participants (sur des thèmes tels que

photovoltaïque et bâtiment, photovoltaïque et agriculture, stockage pour l’intégration des EnR etc.)

INES s’attache aussi à animer la filière et à faire rayonner les bonnes pratiques et les connaissances. Ses

experts participent à de nombreux événements chaque année

La 6ème édition de Sustainable Places,

Colloque européen ciblant les entreprises,

centres de recherches, institutions travaillant

dans des projets européens sur la thématique

de l’efficacité énergétique des bâtiments et les

smart-grids.

Projets européens Depuis 2014, INES a participé à 91 projets européens représentant un financement de 19 M€ pour

l’institut sur la période.

CORDIS, service d’information sur la recherche et le

développement de la Commission européenne met à

l’honneur 10 projets financés par l’UE dans le cadre

d’Horizon 2020, projets en cours ou venant de se

terminer, qui s’attaquent aux défis techniques et

scientifiques auxquels l’énergie solaire est aujourd’hui

confrontée. INES est partenaire de 5 de ses 10 projets

phares qui font rayonner l’Europe du solaire.

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Comité stratégique

Le comité stratégique est l’organe décideur d’INES.2S. Il réunit les 8 signataires de l’accord de consortium fondateur.

Le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies

alternatives (CEA – 16 000 salariés) est un organisme

public de recherche à caractère scientifique, technique

et industriel (EPIC). Expert reconnu dans ses domaines

de compétences, le CEA est pleinement inséré dans

l’espace européen de la recherche et exerce une

présence croissante au niveau international.

Le CEA est le seul organisme de recherche français à

figurer dans le classement Clarivate 2018 et est le 2ème

déposant français de brevets en Europe, d’après le

classement de l’Office européen des brevets (OEB)

2018. Il intervient dans quatre domaines : la défense et

la sécurité, les énergies bas carbone (nucléaire et

renouvelables), la recherche technologique pour

l'industrie et la recherche fondamentale (sciences de la

matière et sciences de la vie).

C’est à travers de son institut LITEN (1000 salariés)

dédié aux technologies des énergies renouvelables, à

leur stockage et à l’efficacité énergétique, que le CEA

est le pilote des activités recherche, développement et

innovation d’INES depuis sa création en 2005. Il est

également le porteur de l’ITE INES.2S.

1 000 salariés

dont 420 chercheurs à INES

Portefeuille de 1500 brevets

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L’Université Savoie Mont Blanc est un établissement à taille humaine qui conjugue la proximité avec ses territoires, l’appartenance au PRES Université de Grenoble en qualité de membre fondateur et une large ouverture sur l’Europe et le monde. Elle propose des cursus courts (Diplômes d’université, Diplômes universitaires de technologie) et longs (Licences, Masters, Doctorats et aussi Diplômes d’ingénieurs), que ce soit en formation initiale, en formation continue, en alternance ou en Validation des Acquis de l’Expérience (VAE), sur place ou à distance.

L’Université Savoie Mont Blanc a su tisser des liens étroits et constructifs avec les acteurs socio-économiques locaux, régionaux, et au-delà, qui en font aujourd’hui un élément incontournable de la dynamique rhônalpine, notamment celle des pôles de compétitivité.

La recherche est portée par des laboratoires reconnus, labellisés et distingués, acteurs de partenariats étroits avec de grands organismes (CNRS, CEA, INRA), des organisations internationales (CERN) ou d’autres structures (Institut de la Montagne) également à la pointe de l’innovation. Ses chercheurs sont fortement impliqués dans quelques domaines qui accompagnent les dynamiques territoriales : la montagne, la mécatronique, les secteurs des organisations, du tourisme, de l’image et de l’énergie.

L’USMB est acteur d’INES et de l’ITE depuis leur création par l’installation du LOCIE, laboratoire spécialisé sur les bâtiments, au sein de l’institut et par le développement de formations initiales portées par l’IUT Génie civil Chambéry et Polytech Annecy-Chambéry.

1 287 salariés

19 laboratoires

522 enseignants-chercheurs

303 doctorantes et doctorant

14 510 étudiantes et étudiants

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L’INES, Institut National de l’Energie Solaire, est un centre de recherche et développement de premier plan au niveau mondial. Il est également un véritable observatoire des tendances actuelles, réflexions, réglementations sur l'énergie solaire. Centre de ressources, l’INES anime le réseau des acteurs de la filière et fédère les experts de l'écosystème.

Au sein de son centre de formation, une trentaine d'experts intervient auprès de professionnels, de formateurs et de représentants de la filière en France et à l'international. La Plateforme Formation & Evaluation de l’INES se positionne comme le 1er organisme français qui délivre des formations qualifiantes et certifiantes dans le domaine de l'énergie solaire.

Afin de participer au développement des missions de R&D, de formation et d’évaluation, l’INES déploie des actions pour augmenter son rayonnement en France et à l'international.

A ce titre, il organise et/ou participe à des conférences d'experts, des colloques et des salons afin de :

▪ Assurer la visibilité d’INES dans un contexte national et international très concurrentiel,

▪ Représenter la palette d’activités d’INES dans différentes instances : associations, syndicats, alliances, groupes de travail,

▪ Favoriser les échanges et les partenariats entre les chercheurs et les industriels, les acteurs du bâtiment et de l’énergie,

▪ Accompagner les industriels partenaires présents au sein du collectif INES,

▪ Faciliter les échanges des experts de l’INES (R&D, formation, expertise, audit…) avec les exposants et les visiteurs.

500 chercheurs, experts et techniciens

14 laboratoires

1 plateforme de formation

80 brevets par an

1200 professionnels formés par an

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Créée en 2000 et située à Arlanc (63), 2CA (groupe REXIAA) est une

PME spécialisée dans la conception et la fabrication conçoit de

solutions techniques en matériaux composites pour les marchés

suivants :

• Transport/Industrie : pièces industrielles en composite pour des applications ferroviaires et autres transports terrestres.

• Bâtiment : sécurité incendie à travers une gamme de produits propres (marque Dôme du Puy), certifiée CE et exportée dans plusieurs pays.

• Aéronautique : pièces aéronautiques en sous-traitance. Cela lui apporte une connaissance maîtrisée du drapage des tissus pré-imprégnés et des contraintes qualités.

• Défense : Depuis 2013, 2CA se diversifie sur le marché défense, pour des applications terrestres, navales et aéronautiques. L’entreprise est certifiée EN9100, qualifiée partenaire stratégique par la DGA et travaille pour de grands acteurs de la défense et de l’aérospatial.

2CA démontre chaque jour que PME et innovation vont de paire

et collabore avec INES depuis 2014 pour développer OPERASOL

une technologie innovante de modules PV légers haute

performance. Ce module est aujourd’hui protégé par un brevet en

copropriété et est commercialisé par la société 2CA.

L’entreprise investit pour créer un nouveau site et s’équiper d’une

ligne industrielle d’assemblage de modules pour sa nouvelle

activité de modules à façon, légers ou ultra légers destinés aux

marchés de petite série ou de niche à haute valeur ajoutée non

adressables par le PV classique.

Elle est présente sur site à INES avec une équipe dédiée de 4

personnes qui assure les travaux de R&D avec les équipes du CEA.

123 collaborateurs

Chiffre d’affaires 2018 : 8M€

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Le constructeur automobile français est un acteur incontournable

de l’innovation dans son domaine et a pris depuis 2008 la route de

la transition énergétique. Avec 38% de part de marché, il est leader

mondial dans les véhicules électriques et affiche des ambitions

fortes dans les véhicules autonomes et connectés en visant 40

véhicules lancés entre 2018 et 2022 et l’exploitation de robots-

taxis en 2022.

Afin de développer la mobilité de demain, le Groupe Renault

travaille autour de quatre axes majeurs d’innovation. Ces champs

stratégiques essentiels pour transformer l’industrie sont :

• la mobilité électrique,

• la mobilité connectée,

• la mobilité autonome et,

• le développement de nouveaux services de mobilité.

Pour mieux innover, développer et tester ces technologies et ces

services, le Groupe Renault s’appuie sur les synergies Renault-

Nissan-Mitsubishi mais s’ouvre également vers l’extérieur en

allant chercher les talents là où ils se trouvent.

Renault est partenaire de l’ITE depuis de nombreuses années sur

des sujets en lien avec la mobilité électrique.

183 000 collaborateurs

dans 37 pays

Chiffre d’affaires 2018 : 57,4 Mds €

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Démographie et urbanisation croissantes, transition énergétique,

révolution numérique… Face à ces enjeux, l’un des grands défis du

monde d’aujourd’hui est d’inventer de nouvelles formes de

mobilité intégrant les attentes sociales, sociétales et

environnementales des parties prenantes.

Colas s’inscrit pleinement dans cette démarche en explorant

toutes les voies de la mobilité responsable de demain.

Pour concevoir et réaliser des solutions d’infrastructure de

mobilité ainsi optimisées, les 60 000 collaborateurs du Groupe, à

l’œuvre sur les cinq continents, s’appuient sur l’intelligence

collective presque centenaire de Colas et sur sa forte dynamique

d’innovation.

En témoignent par exemple la route solaire Wattway ou la solution

de signalisation dynamique Flowell, deux innovations de rupture

créées par Colas pour faire avancer la Smart Mobility, en

partenariat avec l’INES.

Colas, filiale du groupe Bouygues, est un leader mondial dont la

mission est de promouvoir des solutions d’infrastructure de

transport pour une mobilité responsable. Implanté dans plus de

50 pays sur les cinq continents, à travers un réseau de 800 unités

d’exploitation de travaux et 2 000 sites de production et de

recyclage de matériaux, le Groupe rassemble 58 000

collaborateurs et réalise chaque année 85 000 chantiers de

construction et de maintenance.

58 000 collaborateurs

dans 50 pays

Chiffre d’affaires 2018 : 13 Mds €

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Premier producteur français d’énergie exclusivement

renouvelable et le concessionnaire du Rhône pour la production

d’hydroélectricité, le transport fluvial et les usages agricoles, CNR

se distingue par sa vocation d’aménageur de territoires.

Premier énergéticien français 100 % renouvelable (eau, vent,

soleil), CNR a conçu autour de la concession du fleuve Rhône

un modèle redistributif dans lequel la production d’électricité

verte se conjugue avec l’aménagement des territoires.

Participant activement à la transition énergétique, CNR prévoit de

tripler, d’ici 2020, sa puissance installée en éolien et

photovoltaïque (600 MW supplémentaires en France et 300 MW

en Europe). Pour conforter sa position de leader européen des

énergies renouvelables, CNR mise sur l’innovation.

Parmi les projets déjà expérimentés par CNR : la filière électrique

hydrogène, les hydroliennes marines et fluviales et les réseaux

intelligents (smart grid) pour l’optimisation et le stockage des

énergies intermittentes.

Société anonyme d’intérêt général au capital majoritairement

public, CNR s’appuie sur un actionnariat équilibré entre les

collectivités locales, le Groupe Caisse des dépôts et ENGIE, son

actionnaire industriel de référence, acteur mondial de l’énergie.

1 493 collaborateurs

Chiffre d’affaires 2018 : 1,38 Mds €

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Conseil scientifique

Le conseil scientifique d’INES.2S est composé de grands noms du monde scientifique et de la recherche

au plan international. Il oriente et conseille le comité stratégique et enrichit les feuilles de route.

Jean-Pierre JOLY / Solaire photovoltaïque - France

Jean-Pierre Joly est diplômé de Grenoble INP et spécialiste des matériaux semi-conducteurs et de leur mise en œuvre dans les composants électroniques et les cellules photovoltaïques. Il a dirigé l’Institut National de l’Energie Solaire (INES) de 2008 à 2015. Il a été membre de nombreux comités d’experts dédiés à l’analyse et au développement de la filière Energie Solaire tant au niveau national qu’international.

Jean-Jacques ROUX / Solaire et bâtiment - France

Jean-Jacques Roux est Professeur à l’INSA de Lyon et au CETHIL où il est notamment Responsable du laboratoire commun CETHIL-EDF. Il a par exemple reçu le grade de « IBPSA Fellow » pour sa contribution scientifique majeure au domaine de la simulation des Transferts de Chaleur et de Masse dans les Bâtiments et pour son implication dans l’association. Il est président du comité scientifique de IBPSA France.

Alfred RUFER / Electronique de puissance et systèmes de stockage - Suisse

Alfred Ruger est professeur titulaire à l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) depuis 1996 où il dirige également le Laboratoire d’Electronique Industrielle. Son laboratoire est en pointe sur l’électronique de puissance utilisées pour la conversion et le stockage de l’énergie ainsi que sur modélisation – simulation de systèmes Il est l’auteur de nombreuses publications dans ces domaines et détenteurs de plusieurs brevets.

Ilhem SLAMA-BELKHODJA / Smart-grid et systèmes électriques / Tunisie

Ilhem Slama-Belkhodja est Professeur à l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de l’Université de Tunis El Manar où elle où elle est chef d’équipe au sein du laboratoire des Systèmes Electriques. Elle est une experte reconnue des systèmes électriques, en connexion au réseau ou en sites isolés, ou encore en intégration au bâtiment et inscrit ses travaux dans la perspective des smart grids.

Mario TUCCI / cellules et modules photovoltaïques / Italie

Mario Tucci dirige les laboratoires photovoltaïques du centre R&D Casaccia de ENEA à Rome où il mène des travaux de recherche sur les cellules solaires innovantes, la modélisation numérique et la caractérisation des matériaux. Il a reçu la qualification italienne de professeur titulaire en physique des matériaux en 2017 et en électronique en 2018. Il est l’auteur de près de 200 publications et détenteur de plusieurs brevets dont un international.

Koichi YAMADA / Matériaux, chimie et ingénierie de l’environnement / Japon

Après avoir été pendant 26 ans le directeur de la division recherche en matériaux inorganiques chez Sumimoto Chemical ; Koichi Yamada est devenu professeur à l’université de Tokyo. Il a été Directeur Général Adjoint du Centre Low Carbon Society Strategy au JST Japan Science and Technology Agency de 2009 à 2019, où il est toujours conseiller-expert senior en matière de recherche. Il a à son actif 190 publications et plus de 10 ouvrages qui couvre un vaste éventail de sujets de l’ingénierie photovoltaïque au sujets de prospectives énergétiques.

Programmes

INES.2S s’est donné pour mission de développer des solutions favorisant l’intégration massive du

solaire, en permettant sa diffusion vers les applications émergentes notamment vers le bâtiment

et la mobilité, deux secteurs puissants aux forts enjeux pour la transition énergétique.

Son activité est organisée au sein de 4 programmes :

Intégration technologique aux applications émergentes

pour développer des modules et systèmes intégrables dans le bâtiment ou sur des véhicules

Intégration électrique et numérique aux systèmes et réseaux

en développant des technologies de conversion et de stockage et des algorithmes de gestion

intelligente

Intégration économique et bancabilité des systèmes photovoltaïques en améliorant fiabilité, durabilité et productible des systèmes photovoltaïques et élaborant des modélisations économiques

Formation et rayonnement :

pour le partage des connaissances et la formation.

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Intégration technologique

aux applications émergentes Le développement du solaire demande d’utiliser le plus de surfaces disponibles tout en limitant l’impact

sur les espaces naturels. Son intégration passe donc par son adaptation aux exigences de surfaces

existantes, grâce au développement de technologies/procédés spécifiques. Les défis sont multiples et

interdisciplinaires : de l’utilisation des cellules photovoltaïques de différentes technologies (Silicium, III-

V, couches minces), à l’analyse du cycle de vie, en passant par le choix et le développement de matériaux

nouveaux, par des formats géométriques variés, des composants et architectures électriques dédiés, tout

en recherchant l’esthétique. L’industrie photovoltaïque découvre des contraintes nouvelles qui tiennent

parfois au poids, à des conditions extrêmes d’utilisation ou encore à l’acceptabilité par l’utilisateur final.

INES.2S se concentre particulièrement sur l’intégration technologique du photovoltaïque dans deux domaines de l’industrie: le bâtiment et la mobilité, deux secteurs à la fois stratégiques pour l’économie française et rencontrant des enjeux clés avec la transition énergétique.

Le secteur du bâtiment dispose de différents types de surfaces exploitables : les toitures des bâtiments résidentiels et industriels, les façades opaques et transparentes de bâtiment. Les développements devront intégrer, à différents niveaux d’importance selon l’application visée, des critères de design du module, de facilité d’installation, de coût, de bilan carbone, de durabilité, de compatibilité aux normes et de performance en conditions réelles. Afin de convaincre les acteurs du secteur, encore plus que dans un autre secteur, la technologie doit être ici portée et vérifiée à l’échelle de démonstrateur.

Les développements de la mobilité préparent l’évolution à venir de ce secteur. Le développement du véhicule électrique, associé à son allégement, va rendre de plus en plus pertinent l’intégration de photovoltaïque pouvant apporter une autonomie de plusieurs kilomètres supplémentaires par jour. L’industrie automobile étudie déjà le sujet. Il faut ici lever des verrous tels que performance en conditions réelles, interface pour la conversion de puissance, adaptation à une surface courbe, tenue normative, bilan carbone, et coût. L’un des défi d’INES.2S est de développer un procédé compatible avec l’industrie automobile répondant à ces spécifications.

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Les chercheurs de l’ITE INES.2S travaillent depuis des années à l’allègement des panneaux photovoltaïques pour répondre à de nouveaux besoins. Un panneau photovoltaïque classique pèse environ 12 kg au m² et 80% de ce poids s’explique par le verre et le cadre aluminium qui entrent dans sa composition. L’alléger signifie donc pouvoir remplacer ces matériaux tout en assurant la performance recherchée et sa durée de vie dans l’environnement visé.

En application dans le secteur du bâtiment commercial

Les bâtiments industriels et commerciaux existant offrent un potentiel important de surface disponibles mais leur structure n’est pas toujours compatible avec le surpoids engendré par l’installation d’une installation photovoltaïque.

SOLIGHTTM, module développé en partenariat avec EDF Photowatt (38), et protégé par un brevet, divise son poids par deux avec 6 kg du m² grâce à la mise en œuvre de composites et de verre ultrafin.

Pour des modules à façon destinés à des applications spécifiques

Pour certaines utilisations, comme celles de la Défense par exemple, l’évolution du design du module peut permettre de répondre à des contraintes de compacité, légèreté, robustesse et facilité de pose.

OPERASOLTM, technologie brevetée, répond aux besoins des armées et va plus loin en légèreté. Sans verre, ce panneau, développé avec la PME Concept Composites Auvergne - 2CA (63) atteint 4 kg au m². 2CA investit en 2019 dans une ligne d’assemblage qui va lui permettre de poursuivre la croissance de cette nouvelle activité.

L’ultra-léger pour l’aérospatial

Mi-drône, mi-satellites, le STRATOBUS développé par Thalès Alenia Sace et ses partenaires a pour objectif de remplir des missions d’information et de télécommunication. Ce véhicule inédit nécessite de nombreuses innovations de rupture dont fait partie les modules photovoltaïques qui seront sa seule source d’énergie.

Les modules photovoltaïques développés pour le STRATOBUSTM sont ultra légers avec moins de 800 g/m2, d’une surface hors norme (> 4 m²), flexibles et d’une puissance supérieure à 200 W/m2. Les tests ont démontré une haute stabilité des matériaux d’encapsulation sous ultraviolet et ozone, et de faibles pertes de puissance relatives après les cycles thermiques. Ils seront intégrés sur le modèle à échelle 1 de StratobusTM dont les premiers essais en vol sont prévus pour 2022.

STRATOBUS ballon dirigeable mi-drône, mi-satellite - © Thalès Alenia Space

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Intégration électrique et numérique

aux systèmes et réseaux

INES.2S s’attaque à deux grands défis de la transition énergétique avec les développements rapides et

massifs de la production photovoltaïque et du véhicule électrique. Les enjeux associés sont économiques,

pour maîtriser les coûts, et techniques, pour rendre possible une telle évolution du mix énergétique et

l’intégration au réseau électrique.

Les recherches menées au sein de l’institut portent sur les

différents composants d’une centrale photovoltaïque, sur les

batteries et autres solutions de stockage de l’électricité ainsi

que sur les outils numériques et logiciels pour tendre vers des

systèmes et réseaux électriques intelligents, à toutes les

échelles pertinentes.

Ainsi INES.2S développe des technologies telles que :

Onduleurs de nouvelles générations avec des coûts

optimisés et une meilleure compacité qui réduit d’autant plus

les coûts d’installation ;

Systèmes de stockage performants, fiables, sécurisés et à

coûts maîtrisés

Outils de modélisation et de prévision de la production ou de

la demande, solutions de diagnostic

Outils de simulation et de pilotage intelligent pour

dimensionner au mieux les systèmes électriques pour chaque

application, mais aussi les gérer de manière optimale.

Les développements couvrent différentes échelles et applications : les grandes centrales

photovoltaïques, les systèmes hybrides avec batteries, les micro-réseaux, les systèmes insulaires, les

stations de recharge mais aussi les réseaux de distribution et les services-système à l’échelle du réseau

de transport.

Ils permettent de mettre en œuvre des objectifs d’autoconsommation, ou toute autre stratégie

souhaitée.

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Exemples Électronique de puissance : un onduleur ultracompact et

robuste pour réduire les coûts de l’énergie produite par les

centrales solaires

Le photovoltaïque vise toujours plus de compétitivité et cherche à

réduire ses coûts d’installation et de maintenance en améliorant

notamment la durée de vie des convertisseurs, en les faisant toujours

plus compacts et à rendements élevés.

Dans le mouvement de l’arrivée des interrupteurs en Carbure de

Silicium, INES.2S a conçu un nouvel onduleur qui utilise une topologie

simplifiée appelée commutateur de courant. Dans cette topologie la

conversion d’énergie se fait en un seul étage élévateur de tension ce

qui permet plus de robustesse et de compacité et d’améliorer la

chaine de conversion photovoltaïque.

L’onduleur développé présente une puissance de 80 kW, une tension

d’entrée maximale de 1000 VDC, et une tension de sortie de 690 V

triphasé. Un très haut rendement de 98,5% est atteint avec une

fréquence de commutation de 60kHz ce qui est élevé pour cette

gamme de puissance.

Stockage de l’électricité : un logiciel pour analyser les

performances des systèmes de stockage connectés au réseau

Les systèmes de stockage présentent encore trop souvent des

défauts liés, entre autres, aux rendements des convertisseurs ou à

une gestion inefficace de la batterie.

INES.2S a développé un logiciel pour analyser et comparer la performance en

opération des systèmes de stockage couplés à des centrales solaires. L’outil peut

traiter le « système batterie » seul ou aller jusqu’au bilan énergétique du

système complet. Ce logiciel rend possible une analyse fine, détecte les défauts,

indique le rendement de chaque composant et les pertes relatives, et la

comparaison des systèmes « PV + stockage » entre eux.

Intelligence pour le SMARTGRID : un dispositif de contrôle à distance des centrales solaires pour

rendre des services au réseau électrique

Le photovoltaïque devra tenir son rôle de grande source d’électricité et contribuer à l’équilibre du réseau. L’enjeu

est pour son avenir aussi d’ordre économique (rémunération de service, pénalités).

Des dispositifs de contrôle à distance, développés par INES.2S sont déployés sur une vingtaine de centrales

photovoltaïques. Ils permettent de les agréger en une seule centrale virtuelle et de fournir un service de réglage de

fréquence au réseau. Le réglage de la fréquence est assuré à travers les réglages primaire, secondaire et tertiaire

mis en œuvre par le gestionnaire du réseau de transport (RTE en France). La participation au réglage primaire

comprend à la fois un engagement anticipé de réserve de puissance, puis, en temps réel, une modulation de la

puissance active en fonction de la variation de fréquence instantanée et de la réserve engagée.

Les travaux ont permis, à ce stade, le développement d’algorithmes d’engagement de réserve, du système

d’information pour le pilotage à distance, de caractériser le comportement des onduleurs. L’ensemble a été vérifié

par émulation sur le site d’INES avant déploiement.

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Intégration économique et bancabilité

Ce nouveau programme a pour objectif d’étudier et d’améliorer la bancabilité

du photovoltaïque en étudiant et innovant en matière de :

1. De performance et fiabilité de la production électrique des centrales PV

afin notamment de renforcer son attractivité économique et faciliter son

financement. L’enjeu est de réduire le coût complet du MWh

photovoltaïque vendu sur le marché, tout en minimisant les risques et

incertitudes pour l’exploitant et l’investisseur.

2. De modélisation économique. Ce dernier doit permettre de comprendre

et analyser les modèles de coûts de l’énergie photovoltaïque et de chacun

de ses constituants – du composant au système complet. Il doit

également permettre de préparer l’industrialisation des solutions.

Exemple

Les travaux ont notamment porté sur la mise en place d’un banc de

comparaison des performances de différents modules PV bifaciaux en

conditions réelles, notamment dans une perspective de caractérisation des

facteurs influençant la production et de sélection de la meilleure référence en

termes de production. Les résultats sont les gains en productible annuel avec

les modules bifaciaux, qui varient entre 10% et 19% selon a configuration de

montage des modules.

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Formation et rayonnement

Le quatrième programme concerne

- la formation pour répondre aux besoins de la partie avale de la filière solaire tant sur

le plan de la formation initiale que de la formation continue. Une offre de formation à

distance a été plus particulièrement développée.

- le rayonnement grâce à l’organisation de nombreux workshop et séminaires de niveau international et d’une action intense de diffusion des savoir-faire et des technologies.

Actions de développement de la formation

▪ Renforcer, diversifier et qualifier notre offre (PV,

thermique, bâtiment, mobilité solaire, réseaux)

▪ Continuer à déployer l’approche numérique

@learning

▪ Moderniser les plateaux techniques

▪ Renforcer la formation des enseignants de

l’éducation nationale

▪ Accélérer l’offre de formation, d’accompagnement

et de support à l’international

Actions de développement de l’évaluation

▪ Déployer et améliorer les outils de calculs,

dimensionnement et mesures (PV, thermique,

bâtiment)

▪ Développer un observatoire de suivi (PV, thermique,

mobilité solaire, bâtiment)

▪ Initier et piloter un audit national du parc solaire

français

▪ Initier une offre de service (outils et matériel

pédagogiques)

Actions de rayonnement et de promotion

▪ Pérenniser les accords nationaux et internationaux

▪ Accompagner les partenaires

▪ Promouvoir les industriels français à l’international

Exemple La plateforme e-learning développée par les

experts de l'INES propose des contenus

multimédias variés et complémentaires. Elle

permet un suivi personnalisé de chaque

utilisateur ainsi qu’une mise en relation des

utilisateurs entre eux au travers d’outils

collaboratifs.

La formation en ligne, ce sont des contenus

multiples qui s'adaptent aux besoins des

apprenants : vidéos, tutoriels, modules

interactifs ou contenus graphiques animés

(motion design) pour les aider à apprendre, les

remettre à niveau et les entrainer à

mémoriser.

www.ines-solaire.org/fr/formation/e-learning

En chiffres : + de 2000 personnes formées en

ligne sur la plateforme d'e-learning et 1200

professionnels formés par an en présentiel.

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FE

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Plateformes d’excellence

Les plateformes d’INES.2S placent l’ITE avec le Campus INES au meilleur niveau mondial des

infrastructures technologiques.

Elles réunissent des équipements d’excellence et des compétences et expertises spécifiques et

s’appuient sur une fine connaissance des domaines d’application. Leur évolution est rapide pour

rester en permanence en cohérence avec les besoins industriels et sociétaux.

Ces plateformes technologiques sont le support des activités de recherche et des outils essentiels à

la qualité d’exécution des programmes de R&D. Elles permettent la maîtrise de la montée en

maturité des procédés technologiques pour aller jusqu’à démonstration à échelle réelle.

Elles s’appuient enfin sur une infrastructure et des moyens performants, maintenus à l’état de l’art,

qui permettent de réaliser les preuves de concept à l’échelle laboratoire comme les prototypes

préindustriels.

Les plateformes R&D d’INES.2S sont détaillées dans le tableau ci-après. Le « i » du nom de chaque

plateforme rappelle la vocation de l’institut qui est la recherche et développement de solutions pour

l’intégration du solaire.

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Gu

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CEA

Plateforme Equipements

iFab

Fabrication expérimentale de

modules photovoltaïques à

façon et intégrables aux

bâtiments et aux véhicules

▪ Ligne industrielle complète d’assemblage des modules PV de format variable (de

0,04 à 4 m²) permettant l’intégration des différentes technologies existantes (c-Si,

III-V, couche minces)

▪ Equipement de lamination adapté à différentes structures de modules dont les

panneaux verre/verre

▪ Interconnexion par soudure, et par collage à basse température

▪ Equipements de caractérisation spécifiques : 2 Simulateurs solaires pour mesure

précise de la puissance des modules, banc d’illumination de stabilisation,

électroluminescence, mesure LID, PID, banc de stress mécanique

▪ 12 chambres climatiques pour étude de la fiabilité des modules par vieillissement

accéléré : cyclage thermique, chaleur humide, UV, gel

iBat

Recherche et développement

d’architectures système pour

l’intégration du solaire dans le

bâtiment

▪ Équipements expérimentaux à échelle 1 en climat extérieur : 4 maisons

expérimentales de 100 m², 14 toitures modulaires pour l’intégration de composants

solaires, 2 cellules adiabatiques, un bâtiment de 3 étages pour le test de façades

actives

▪ De nombreux bâtiments démonstrateurs occupés ou habités en France

iStock

Recherche et développement

sur la performance des

batteries et leurs algorithmes

de contrôle avancé

▪ Bancs de caractérisation des technologies de stockage électrochimique, de la cellule

au pack batterie : 40 enceintes climatiques, plus de 300 voies, jusqu’à 250 kW,

▪ Chambre tests abusifs pour les batteries permettant de réaliser des essais en

surcharge, court-circuit, et emballement thermique

iGrid

Recherche et développement

des algorithmes de gestion

pour l’intégration PV dans des

réseaux et systèmes

électriques

▪ Micro-réseau basse tension, équipé d’un SCADA, disposant de 6 sous-réseaux

indépendants, 150 kW de champs solaires configurables, 120 kVA/160 kWh de

capacité de stockage, de groupes électrogènes pour une puissance de 130 kVA

▪ Plateforme Power Hardware-In-the-Loop : 4 cibles temps réels, simulateurs

photovoltaïque (200 kW), stockage (250 KVA), réseau (45 kVA), et charge (130 kVA)

▪ 20 points de recharge pour véhicules électriques

▪ Plateforme numérique de simulation et optimisation de gestion des systèmes

complexes

iPower

Laboratoire de conception de

convertisseurs statiques basse

et moyenne tension

▪ 4 zones de R&D en conversion statique innovante, jusqu’à 4000 V et 250 kW

▪ Mesures calorimétriques, 2 bancs de caractérisation double impulsion :

interrupteurs SiC & GaN jusqu’à 10 kV, caractérisation MPPT

▪ Installation photovoltaïque en haute tension DC (3000 VDC)

iPerf

Tests et qualification des

modules photovoltaïques et

performance en conditions

réelles

▪ 10 000 m² de terrain équipés de champs photovoltaïques,

▪ Base de données et outil numérique pour le suivi et diagnostic de 60 centrales PV en

temps réel (200 MW à travers le territoire français)

▪ 15 systèmes photovoltaïques pour le suivi performance des modules innovants

▪ 1 banc caractérisation onduleur

Accélérateur d’innovation

L’ITE INES.2S est un outil d’excellence dédié à fédérer, structurer, amplifier la recherche et

l’innovation pour l’intégration du solaire et sa diffusion vers l’industrie et la société dans

l’optique de la transition énergétique. Il est au service de ses partenaires fondateurs et des

entreprises et organismes utilisateurs de son offre de R&D et de formation.

INES.2S est un accélérateur d’innovations solaire tout au long du cycle de recherche et

développement pour les industriels partenaires et parties prenantes en France et à

l’international. Ses actions permettent de :

- Résoudre les verrous scientifiques et techniques, et augmenter les connaissances

et la compréhension

- Réaliser les preuves de concept, expérimentations, prototypes, démonstrateurs,

- Préparer l’industrialisation,

- Protéger la propriété intellectuelle

- Faciliter le transfert de technologie,

- Préparer et accompagner l’industrialisation

- Former et aider la montée en compétences

- Partager les connaissances,

- Fédérer les acteurs autour des technologies et des usages

Ses programmes de recherche et de formation sont soit collaboratifs dans le cadre d’appel

à projets nationaux ou européens, et/ou définis sur mesure et financés par les industriels

intéressés.

Nous trouver

INES est installé près du Lac du Bourget sur le Technopôle Savoie Technolac à : ▪ 1h de Lyon et de Genève et de leurs aéroports par autoroute, ▪ 3 heures par TGV de Paris, ▪ 15 minutes en bus des gares TGV de Chambéry et d'Aix-les-Bains.

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