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Lalou Moncef Justin

Professeur HES associé

Main skills

Professeur HES associé

Phone: +41 26 429 65 94

Desktop: HEIA_C20.11

Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg
Boulevard de Pérolles 80, 1700 Fribourg, CH

BA HES-SO en Architecture - Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg

Electricité générale
Réglage automatique
Electromécanique

Ongoing

Micro-réseau électrique expérimental (MGAD)

Role: Main Applicant

Description du projet :

Dans le but de gérer les flux de puissance électrique au niveau local (logement, quartier) en intégrant différentes sources d'énergie, l'état de l'art consiste à constituer un micro-réseau électrique, avec les charges, les sources (renouvelables ou non), les éléments de stockage et un onduleur/chargeur permettant de répartir la puissance entre ces éléments ; le tout pouvant être connecté ou non au réseau public.
A part favoriser la consommation d'énergie produite localement (autoconsommation), d'autres objectifs d'optimisation fonctionnelle sont susceptibles d'être poursuivis au niveau du micro-réseau. Il s'agit de minimiser le coût de l'énergie, l'emprunte carbone, etc. Cette optimisation se fait de manière prédictive à l'aide d'algorithmes exploitant les prévisions de production et de consommation.
La filière GE de la HEIA-FR possède un micro-réseau en cours de développement dont les organes actifs (un onduleur mais aussi un convertisseur DC-DC pour la recharge de batterie) sont pilotés à l'aide d'une carte PLC programmée dans l'environnement de développement LabView. L'objectif de ce projet est de mettre en 'uvre un algorithme de gestion énergétique de micro-réseau à l'aide de ce système. Il s'agit de tester/adapter les drivers LabView de l'onduleur et du convertisseur DC-DC, et de programmer/tester l'algorithme de gestion d'énergie d'un bâtiment complètement autonome en énergie solaire PV (bâtiment « NeighborHub » développé à l'occasion de Solar Decathlon 2017, Denver).

Research team within HES-SO: Lalou Moncef Justin , Di Domenico Diego

Durée du projet: 01.06.2019 - 30.04.2020

Statut: Ongoing

Completed

Optimisation de chaîne de conversion éolienne (Expéol II)

Role: Main Applicant

Description du projet :

Dans le cadre de ses activités en énergies renouvelables, la HEIA-FR développe dans ce projet un démonstrateur de système de conversion éolien à vitesse variable spécialement adapté à la petite puissance (< 20 kW), avec injection de la puissance électrique dans le réseau distribution. La chaîne de conversion comprend une génératrice synchrone à aimants permanents, un redresseur à diodes, un convertisseur DC-DC, un onduleur triphasé lequel est séparé du réseau par un filtre de puissance. Ce projet porte particulièrement sur ce dernier ainsi que sur le convertisseur DC-DC.

Research team within HES-SO: Lalou Moncef Justin

Durée du projet: 05.02.2018 - 31.07.2018

Statut: Completed

Réglage des réseaux de transport maillés à haute tension continue et leur utilisation pour améliorer la gestion des réseaux conventionnels à tension alternative (DCGrid)

Role: Main Applicant

Description du projet :

L'objectif principal de ce projet est de mettre au point et d’expérimenter les modèles de commande et de réglage de réseaux
de transport maillés à haute tension continue (HVDC grid). Ce type de réseau est de plus en plus évoqué notamment pour
relier les champs d’éoliennes off-shore au nord de l’Europe car il présente, par rapport au réseau AC conventionnel, de
nombreux avantages aussi bien technologiques qu’énergétiques.
D’autre part, en cas de réseaux maillés mixtes AC/DC, la qualité du réseau AC – notamment les flux de puissance - pourra
être améliorée en utilisant les convertisseurs de puissance du réseau HVDC. Le deuxième objectif de ce projet est de le
démontrer.
L’EIA-FR possède une expertise dans les réseaux de transport portant principalement sur le calcul et l’optimisation des flux
puissance, la stabilité et les WAMs (Wide Area Monitoring Systems). Elle s’appuie pour cela sur un simulateur analogique
(mini-réseau) équipé de FACTS [1]. Ce simulateur sera étendu pour comprendre un réseau HVDC maillé, ce qui permettra
d’expérimenter aussi bien les réseaux DC, AC ou mixtes.
Après avoir spécifié et modélisé les convertisseurs de puissance, on établira un modèle de réglage des flux de puissance
dans un réseau-prototype HVDC et on mettra au point les principes de protection. On étendra ensuite le modèle de calcul
des flux au réseau mixte AC/DC. Pour ce type de réseau, on démontrera enfin la faisabilité d’utiliser la puissance réactive
produite par les convertisseurs pour optimiser les flux de puissance du côté alternatif.

Research team within HES-SO: Lalou Moncef Justin

Durée du projet: 01.03.2012 - 31.12.2013

Statut: Completed

2017

Positive energy building with PV facade production and electrical storage designed by the Swiss team for the U.S. Department of Energy Solar Decathlon competition 2017 Denver Colorado

Scientific paper

Distributed Urban Energy Systems (Urban Form, Energy and Technology, Urban Hub)

Couty Philippe, Lalou Moncef Justin

Energy procedia, 2017 , vol. 122, pp. 919-924

Summary:

In the framework of the Solar Decathlon 2017 in Denver, Colorado, the Swiss team will propose a community house powered by solar energy and smart grid interaction. Thanks to an integrated design with multi-oriented façades, which were boosted by customized opening gates equipped with c-Si PV panels and power optimizers, a net positive energy building has been realized. An energy management system has been implemented to monitor and control the 9.715 kWp PV system and the electrical storage of 10.8 kWh capacity. The realized microgrid has been modelled and simulations have been performed using hourly meteorological data. As first results, measured BIPV production during the building commissioning has been compared with the simulated production at Fribourg.

“Avec le soleil comme seule source d’énergie”

Professional paper

Développement de l’installation électrique d’une habitation zéro énergie

Couty Philippe, Lalou Moncef Justin

bulletin.ch, 2017 , vol. 3.10

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Summary:

Thèmes : Autoconsommation , Énergies renouvelables

La conception de l’habitat du futur, dont les besoins énergétiques doivent pouvoir être couverts uniquement par le soleil, fait l’objet du concours académique Solar Decathlon US 2017 organisé en octobre à Denver. L’équipe suisse y participera avec son bâtiment NeighborHub conçu et réalisé par une cinquantaine d’étudiants.

2015

Système de conversion simplifiée pour éolienne équipée de génératrice synchrone à aimants permanents

Professional paper ArODES

Moncef Justin Lalou

Revue des énergies renouvelables, 2015, vol. 18, pp. 469-477

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Summary:

As part of a variable speed, wind energy conversion system (VS-WECS), this paper proposes a new power electronics solution in order to inject the generated energy in the utility grid, especially dedicated to small power wind turbines (<100 kW). The conversion chain includes, in series, a permanent magnet synchronous generator (PMSG) operating in variable speed, a diode rectifier, a DC-DC converter and a voltage source inverter (VSC). Compared to a standard solution with two VSC, the proposed solution allows to reduce the necessary hardware and to simplify the control software. The control of the conversion system relies on two control loops. On one hand, the speed control of the GSAP in order to track the maximum power point (MPPT) and on the other hand DC side voltage control of the inverter. The speed control requires as inner loop to control the active power injected in the utility grid, controlled by means of a state space vector control. The obtained simulation results allow validating the proposed solution and show, in case of variation of the wind speed, a fast and precise adaptation of the PMSG speed.

Système de conversion simplifié pour éolienne équipée de génératrice synchrone à aimants permanents

Scientific paper

Lalou Moncef Justin

Rеvuе des Energies Renouvelables (CDER, Algérie) Volume 18, Numéro 3, Pages 469-477, 2015

Summary:

Dans le cadre de la conversion à vitesse variable d’énergie éolienne (VS-WECS : Variable Speed, Wind Energy Conversion System), cet article propose une électronique de puissance simplifiée pour injecter l’énergie produite dans le réseau, spécialement dédiée aux éoliennes de petite puissance
(<100 kW). La chaîne de conversion comprend en série une génératrice synchrone à aimants permanents (GSAP) fonctionnant à vitesse variable, un redresseur à diodes, un convertisseur DC-DC et un convertisseur en source de tension (VSC : voltage source converter) en fonctionnement onduleur.
Par rapport à une réalisation standard à deux VSC, la solution proposée permet de réduire le matériel nécessaire et de simplifier la commande. Le contrôle du système de conversion repose sur deux boucles de réglage. D’une part, la boucle de réglage de la vitesse de la GSAP permettant de suivre le
point de fonctionnement à puissance maximale et d’autre part le réglage de la tension continue de l’onduleur. Le réglage de la vitesse requiert de contrôler en temps réel la puissance active injectée dans le réseau, ce qui est fait à l’aide d’un régulateur d’état avec commande vectorielle. Les résultats de
simulation obtenus permettent de valider la solution matérielle proposée et montrent, lors de variation de la vitesse du vent, une adaptation rapide et précise de la vitesse de la GSAP.

2010

Gestion des réseaux électriques à grande échelle :

Professional paper ArODES

contrôle des flux de puissance d'un réseau électrique

Moncef Justin Lalou, Jean-François Affolter

Bulletin VSE/AES, 2010, no. 4, pp. 36-39

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Summary:

La sécurité de l'approvisionnement en énergie électrique est un défi industriel du futur, aussi bien au niveau de la production que du transport et de la distribution. Dans ce contexte, la gestion du fonctionnement d'un réseau de plus en plus saturé est un enjeu majeur. Cet article présente une méthode de gestion optimale et en temps réel, des flux de puissance dans un réseau électrique équipé de Facts et de mesureurs de phase.

2020

Using floating-interleaving boost converters for small wind energy conversion

Conference ArODES

Moncef Justin Lalou, Michele Capone

Proceedings of ECRES 2020 : 8th European Conference on Renewable Energy Systems, 24-25 August 2020, Istanbul, Turkey

Link to the conference

Summary:

Small Wind Energy Conversion System (SWECS), based on two back-to-back voltage source converters (VSC), with transformerless power injection into the utility grid, prove to be quite effective and reliable, but its efficiency and the compactness of its implementation can be improved. For this purpose, a modified topology, by introducing a floating-interleaving boost converter (FIBC), is proposed and evaluated. In this paper, theoretical and practical aspects related to the development of a FIBC dedicated to small wind power conversion, are presented. For a given rated values of power and voltage at the injection point into the grid, and a range of generator voltage, a FIBC converter is selected and sized, then realized and tested in stand alone operation and as element of a SWECS prototype. Experimental results confirm the suitability of the modified topology to achieve a very high efficiency of the wind energy conversion.

Using floating-interleaving boost converters for small wind energy conversion

Conference

Lalou Moncef Justin, Michele Capone

ECRES 2020 : 8th European Conference on Renewable Energy Systems, 24.08.2020 - 25.08.2020, Istanbul, Turkey

Link to the conference

Summary:

In this paper, theoretical and practical aspects related to the development of a FIBC dedicated to small wind power conversion, are presented. For a given rated values of power and voltage at the injection point into the grid, and a range of generator voltage, a FIBC converter is selected and sized, then realized and tested in stand alone operation and as element of a SWECS prototype. Experimental results confirm the suitability of the modified topology to achieve a very high efficiency of the wind energy conversion.

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