La production, la conversion et le stockage de l’énergie électrique, soutenus par une optimisation avancée de la conception et un contrôle intelligent, sont des thèmes centraux des activités du génie électrique. Ces thèmes sont abordés par le biais d’activités de recherche et d’enseignement dans des domaines clés : les systèmes électriques modernes, la conversion de l’énergie électrique et les semi-conducteurs.

Le premier domaine couvre le développement de solutions conceptuelles de réseaux intelligents afin de fournir efficacement un approvisionnement en électricité durable, économique et sûr. Ces solutions visent à intégrer intelligemment les actions de tous les utilisateurs connectés au réseau électrique, qu’il s’agisse de producteurs ou de consommateurs. Elles s’appuient sur des produits et des services innovants ainsi que sur des technologies intelligentes de surveillance, de contrôle, de communication et d’auto-réparation. Le stockage de l’énergie joue un rôle extrêmement important dans ce domaine, compte tenu du caractère stochastique des sources d’énergie modernes (par exemple, l’énergie photovoltaïque et l’énergie éolienne).

Le second domaine, lié aux technologies modernes de conversion de l’électronique de puissance, fournit le soutien nécessaire aux systèmes d’alimentation modernes, afin de les faire évoluer vers le niveau suivant, en termes d’efficacité, de fiabilité, de flexibilité et de durabilité. Cela est possible grâce à la modélisation, aux simulations, au contrôle et à l’optimisation de nouvelles topologies de convertisseurs à haute performance, ainsi qu’à la maximisation des performances de leurs composants essentiels, tels que les semi-conducteurs de puissance et les composants passifs. La combinaison des technologies existantes et l’utilisation de nouveaux matériaux intelligents conduisent à de nouveaux dispositifs innovants qui facilitent la conversion de l’énergie électrique en énergie mécanique, que ce soit au niveau des micro-actionneurs ou au niveau des grandes machines électriques.

Enfin, le troisième domaine apporte un soutien essentiel au secteur de l’énergie électrique, grâce au développement de dispositifs semi-conducteurs supérieurs à large bande interdite. Grâce à l’innovation dans la conception à l’échelle nanométrique de matériaux à haute performance, il exploite leurs propriétés uniques et conçoit de nouveaux dispositifs radicalement plus efficaces qui surpassent l’état de l’art. Il traite également de la conception des matériaux et de l’interface des cellules solaires photovoltaïques avancées, en visant une efficacité accrue grâce à l’utilisation de cellules solaires à jonction multiple, de systèmes optiques optimisés et d’une plus grande fiabilité des dispositifs.

Principaux thèmes de recherche

• Réseaux intelligents : phénomènes dynamiques (modélisation et contrôle) dans les systèmes électriques ; intégration dans les réseaux de distribution des technologies de production distribuée et de stockage de l’énergie ; surveillance des réseaux de distribution et comptage avancé ; exploitation et contrôle en temps réel des réseaux électriques, en particulier des réseaux de distribution d’électricité ; techniques de protection avancées ; intégration des TIC dans les réseaux intelligents : de la production aux appareils ; déréglementation du marché de l’électricité ; couplage sectoriel : défis en matière de planification et d’exploitation.
• Électronique de puissance : production, conversion et stockage de l’énergie électrique ; applications à moyenne tension ; convertisseurs électroniques de haute puissance : modélisation, simulation, conception, optimisation et contrôle ; semi-conducteurs de puissance et magnétiques avancés ; entraînements à vitesse variable à haute performance, structures et topologies de convertisseurs ; conversion de l’énergie, y compris la gestion et le stockage.
• Transmission et distribution de l’énergie électrique : libéralisation du marché de l’électricité ; vulnérabilité du système électrique, production et stockage distribués ; compatibilité électromagnétique, décharge de la foudre, modélisation, simulation.
• Systèmes électromécaniques : modélisation et optimisation de machines électriques de petite à grande taille, de moteurs linéaires et d’actionneurs, analyse et simulation de systèmes d’alimentation électrique et de variateurs de vitesse.
• Dispositifs semi-conducteurs avancés : conception, modélisation, caractérisation et optimisation de dispositifs semi-conducteurs, synthèse de cellules de commutation, circuits intégrés de puissance, refroidissement à haute performance, applications MHz et densité de puissance élevée.
• Cellules et modules solaires avancés : silicium cristallin, pérovskite, modules, nouveaux semi-conducteurs, interfaces à faibles défauts, revêtements, fiabilité, rapport de performance et rendement énergétique.