TotalEnergies et le CERFACS, un partenariat stratégique

Les partenariats stratégiques sont pour TotalEnergies des leviers d’accélération de la transition vers une énergie plus propre et un soutien de son ambition à devenir un acteur majeur dans le domaine des énergies renouvelables. Ces collaborations permettent d’innover et d’accéder à de nouvelles technologies et marchés, en local ou à l’international.

TotalEnergies, notamment via le CSTJF à Pau, est un associé du CERFACS - Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique - depuis 2008. Créé en 1987 à Toulouse, le CERFACS est un centre de recherche, de développement, de transfert et de formation en simulation, modélisation et calcul haute performance (HPC). Par ses moyens et savoir-faire, il traite des grands problèmes scientifiques et techniques de recherche publique et industrielle.

Les équipes du CERFACS développent des méthodes et solutions logicielles innovantes répondant aux besoins des secteurs de l'aéronautique, du spatial, du climat, de l'énergie et de l'environnement. Impliqué dans des projets d’envergure nationale et internationale, il travaille en forte interaction avec six autres associés : Airbus, Cnes, EDF, Météo France, Onera, Safran.

Une association aux multiples facettes, unique en son genre

L’intérêt et la particularité de ce partenariat est d’abord de mutualiser des compétences très pointues applicables à nos différents cas d’usage. D’autre part, il permet d’accéder de façon privilégiée aux outils logiciels d’avant-garde développés en interne du CERFACS. On peut citer par exemple le logiciel AVBP (un des meilleurs outils de simulation de combustion au monde). Chez TotalEnergies il est utilisé pour la modélisation de la combustion des torches, pour estimer les risques liés aux explosions de lieux de stockage de carburant, ou encore d’emballement thermique pour les batteries.

Le statut d’associé du CERFACS permet de définir avec les autres associés le plan de recherche stratégique du CERFACS révisé tous les 5 ans :  une opportunité de proposer des sujets innovants pouvant bénéficier à plusieurs partenaires. En outre, il fait bénéficier les associés de ses formations et multiples connexions notamment avec des universités prestigieuses mais aussi avec d’autres partenaires pour répondre au besoin d’expérimentation nécessaire pour calibrer et valider les développements de modèles numériques. 

Des réalisations significatives pour toutes les activités de la Compagnie

Récemment, le CERFACS a travaillé avec la filiale SAFT de TotalEnergies (en Nouvelle-Aquitaine), acteur majeur dans le domaine des batteries, pour améliorer la modélisation de l’emballement thermique de celles-ci. Pour assurer la fiabilité des systèmes de sécurité, une bonne connaissance des causes du comportement défaillant de la batterie est nécessaire.

Après une phase de compréhension des réactions chimiques en jeu, le CERFACS a pu identifier la réaction chimique minimale et simuler ce phénomène grâce à leur simulateur AVBP et ARCANE (Analytical Reduction of Chemistry : Automatic, Nice and Efficient). L’étape suivante a été de prendre en compte la géométrie des cellules de batterie pour intégrer cette contrainte dans le code de simulation. Les résultats issus du simulateur AVBP ayant été corrélés par des expériences, le simulateur a été validé, et SAFT a décidé de l’utiliser pour les études d’ingénierie, toute cette R&D va donc être transférée aux équipes opérationnelles. 

Autre exemple de collaboration en cours : la minimisation des émissions de méthane des torches nécessitant l’amélioration de la modélisation de la combustion dans les grands objets en milieu ouvert. Chez TotalEnergies, on mise sur la modélisation pour mieux comprendre les mécanismes de combustion et minimiser les gaz imbrulés par les torches. Le challenge pour les chercheurs du CERFACS va être d’utiliser l’outil de simulation avancé AVBP non plus sur des objets de type « moteur » pour lesquels la combustion a lieu dans un environnement clos et maitrisé, mais sur une flamme de torche dans un milieu ouvert dont la combustion dépend par exemple des conditions climatiques (vent principalement), du débit et de la composition du gaz à bruler.

Compte tenu des compétences transverses et fondamentales en simulation avancée présente au CERFACS, de nombreux autres axes de collaboration émergent tels que l’étude des effets sur le changement climatique des composés azotés (appelés NOX), générés lors de la combustion de SAF (Sustainable Aviation Fuel), carburant biosourcé utilisé par l’aéronautique.

D’autres actions sont envisageables, par exemple l’étude des effets de sillage dans les champs d’éoliennes, ou encore le renforcement de nos actions de recherche autour des moyens de calcul haute performance et calcul quantique.