La physique de l'énergie s’enrichit des outils de la synthèse d'image pour ouvrir de nouveaux services climatiques.

Tous les professionnels des systèmes énergétiques l'expriment dans leur cœur d'activité : faire mieux que produire des prédictions qualitatives de comportements thermiques relève du défi quasi-inextricable.

Du millimètre d'un joint thermique ou de l'épaisseur d'une vitre à la dizaine de kilomètres de l'extension d'une zone urbaine ; de la minute de la fluctuation du vent ou de l'ensoleillement aux cinquante années de durée de vie d'une installation : lorsqu'un système énergétique implique de tels rapports d'échelles, son analyse, son dimensionnement, son optimisation sont réputés impossibles. On est alors amené à faire des compromis descriptifs dont seuls les experts mesurent l'impact. Ces difficultés sont au cœur des tentatives actuelles de développement des services climatiques qui, déclinés dans le secteur de l'énergie, doivent faire le lien entre la prévision du changement climatique et les choix politiques d'installation de systèmes anticipant les conditions environnementales futures.

Dans cet article de perspective, RAPSODEE propose un nouveau paradigme pour la modélisation des systèmes énergétiques sous un climat changeant : le "teapot in the city".

"City", car la démonstration de ce paradigme porte sur la ville qui est un enjeu phare de l'adaptation au changement climatique; "teapot" en référence au concept du "teapot in the stadium" en synthèse d'image, une communauté qui, pour l'industrie du cinéma et du jeu vidéo, a attaqué et résolu la question de la gestion de grands rapports d'échelles pour la modélisation de la propagation de la lumière dans des scènes virtuelles détaillées à l'infini.

Cette révolution informatique est à l'origine de la proposition qui s'enrichit ensuite de deux éléments : d'une part des avancées théoriques majeures en physique statistique permettant, au delà de la seule lumière, d'étendre les outils de la synthèse d'image à la propagation de l'énergie au sens large; d'autre part l'intégration de données issues des simulations climatiques permettant de tenir compte des fluctuations des conditions météorologiques à toutes leurs échelles.

Mouna El Hafi, Professeure et Responsable du groupe Energétique-Environnement, partage son ressenti suite à cette publication dans Science Advances :

portrait_mouna_el_hafi.jpg, par admin-adelagnes

C’est un rêve qui se réalise : pouvoir publier dans une revue prestigieuse nos résultats de recherche que nous développons depuis 25 ans est une réelle reconnaissance par nos pairs. Le collectif EDSTAR d’une cinquantaine de personnes, réunit chaque année des stagiaires, techniciens et personnel administratif, puis des chercheurs, doctorants,  venant de plusieurs disciplines, biologie, météo, physique, génie des procédés, thermique, sciences de l’éducation, ce qui permet des échanges d’une grande richesse. Cette publication est multi-sites et est le reflet d’une collaboration pérenne et pluri-disciplinaire.

Ce qui est encore plus enthousiasmant c'est de sentir qu'on contribue à faire avancer des questions sociétales liées à l'énergie et au climat.

 

Titre de l’article paru : « The “teapot in a city”: a paradigm shift in urban climate modeling »
Science Advances : https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abp8934

scienceadvancesrapsodee-fig-1.jpg, par admin-adelagnes

Grands rapports d'échelles spatiales en milieux urbains, images de synthèse physiquement réalistes extraites du film " The Teapot in a City under Cumulus Clouds" © CNRS / Sorbonne Univ

Les acteurs partenaires du projet

Zoom sur EDSTAR, collectif de chercheurs à l'origine de la plateforme de calcul

Le groupe EDSTAR est une plateforme de calcul scientifique pour l’analyse et le dimensionnement de systèmes énergétiques. Elle dispose de moyens humains et logiciels nécessaires à la reproduction dans le domaine énergétique sur des temps courts, des succès récents de l’informatique graphique lors de sa transition du déterministe vers le statistique. Les méthodes utilisées du monde de la synthèse d’images dans l’industrie du cinéma permettent de rendre compte de la quasi-infinité des rapports d’échelles spatio-temporels.

Meso-Star

Mouna El Hafi, Professeure et Responsable du groupe Energétique-Environnement, est la représentante scientifique d'IMT Mines Albi auprès de la société Meso-Star avec laquelle l'établissement développe un fort partenariat (formation, contrats ANR et industriels) avec les 4 chercheurs de cette startup, 2 informaticiens du monde de la synthèse d’images, des jeux vidéos et 2 physiciens.

Depuis plus de 25 ans, RAPSODEE développe des méthodes statistiques dans le domaine du rayonnement thermique, la thermique, le génie des procédés et tout récemment la chimie pour des applications très diverses (combustion, solaire thermodynamique, thermique des procédés). Plus d’une vingtaine de thèses ont été co-dirigées avec plusieurs membres d’EDSTAR. De plus, plusieurs doctorants formés à IMT Mines Albi sont maintenant chercheurs ou enseignants-chercheurs dans ce collectif pour développer ces techniques dans leur structure. Ce collectif se réunit une semaine par an pour partager les avancées et les outils  de calcul, avec 5 à 10 participants du laboratoire RAPSODEE.