Stage M2 : Observation et commande d’une batterie thermochimique / M2 internship Estimation and control in a thermochemical battery

Type de recrutement

Stage

Durée

6 mois

Rattachement

LAGEPP

Fin de l'affichage

31-03-2026

Détails (site web)

https://lagepp.univ-lyon1.fr/les-equipes/dycop

Détails (fichier)

CETHIL LAGEPP stage M2 printemps 2026 EN FR.pdf

In english first, et ensuite en français

Université Claude Bernard Lyon 1 - INSA de Lyon

Year 2025-2026

Within the framework of the project: CLIC (High-tech, low-cost control of the integration of a thermochemical storage system)

Final-year internship opportunity, Master's level (Bac+5) in Automation,

from March 2026 to the end of July 2026

“Stage M2 : Observation et commande d’une batterie thermochimique /

M2 internship Estimation and control in a thermochemical battery”

Stagiaire francophone bienvenue

English speaking trainee welcome

Keywords: continuous automatic control, thermochemical battery, dynamic model, observer design, artificial intelligence, state of charge, state of health

Contacts : frederic.kuznik@insa-lyon.fr (CETHIL) , madiha.nadri-wolf@univ-lyon1.fr (LAGEPP), pascal.dufour@univ-lyon1.fr (LAGEPP)

Skills developed during this internship:

Development of a software sensor (observer) for online estimation of the state of charge and health of a thermochemical battery
Application of automation tools to a laboratory pilot process
Use of artificial intelligence tools
Dynamic simulation
Performance of tests on a laboratory test bench

Context and objectives :

This project involves two laboratories and focuses on the automation (LAGEPP) of a pilot energy storage process (CETHIL). This initial internship, related to the online estimation of key parameters, is the first step towards the online optimization of this process.

LAGEPP [1] is a laboratory at Claude Bernard University Lyon 1 (UMR 5007 CNRS) located on the Doua campus in Villeurbanne. It comprises 70 permanent staff and 50 students. One of LAGEPP's three main research themes is automatic control, which encompasses work related to the properties of processes, their models, and their control. These dynamic models are often highly nonlinear and/or infinite-dimensional (or distributed-parameter systems, i.e., composed of partial differential equations). These characteristics pose significant challenges for solving automatic control problems. The main themes addressed at LAGEPP are: 1/ the development of online estimation techniques for unmeasured quantities (observer technique); 2/ the synthesis of control laws. Based on the chosen model, we deduce its fundamental properties such as controllability, observability, and system stability.

CETHIL [2] is the laboratory (UMR 5008) of INSA Lyon, the CNRS, and Claude Bernard University Lyon 1, also located on the Doua campus in Villeurbanne. The research conducted is varied, spanning sectors such as aeronautics, space, automotive, electronics, housing, nuclear energy, and renewable energies. It is often linked to the needs of the energy transition. For example, buildings account for 46% of total energy consumption in France and 19% of greenhouse gas emissions. As part of the energy transition, heat storage in buildings is therefore essential in order to: 1/ streamline energy management at the building/neighborhood/city level, and 2/ increase the share of renewable energy used in buildings. Energy storage systems frequently arise from assemblies of innovative materials and functional systems, giving rise to increasingly complex technologies. Thus, we must develop a multiphysics (experimental and numerical) and multiscale characterization approach for heat storage systems to meet the significant and growing needs in this field from an innovation and optimization perspective.

This internship is part of the CLIC project (High-tech, Low-cost Control of Thermochemical Storage Integration) between CETHIL and LAGEPP, which aims to streamline heat storage management using a thermochemical battery, thereby contributing to the promotion of renewable energies and the improvement of building energy performance, in accordance with European directives [3] and [4]. By exploiting the hydration/dehydration reaction of ettringite, a component of the material, this project aims to develop a more efficient thermal storage system [5, 6, 7]. A pilot system has been installed since 2025 on the Grid4mobility platform at INSA Lyon to test the system.

The challenge in CLIC concerns the estimation [8] and control (both online) [9] of key parameters to optimize the operation of the thermochemical battery: state of charge (fast dynamics) and state of health (slow dynamics). Artificial intelligence-based approaches [10] could be explored.

This initial study will address the following points:

Study of existing thermochemical battery models (leader: CETHIL)
Bibliography on online estimation techniques for the state of charge and health of a thermochemical battery (leader: LAGEPP)
Thermochemical battery model: study, simplification for observation, observer design (leader: LAGEPP)
Implementation on the pilot plant and testing (leader: CETHIL)

References :

[1] https://lagepp.univ-lyon1.fr

[2] https://cethil.insa-lyon.fr/

[3] Directive (EU) 2018/2001 of the European Parliament and of the Council of 11 December 2018 on the promotion of the use of energy from renewable sources (recast) (Text with EEA relevance.)

[4] Directive (EU) 2024/1275 of the European Parliament and of the Council of 24 April 2024 on the energy performance of buildings (recast) (Text with EEA relevance)

[5] K.E. N'Tsoukpoe, F. Kuznik "A reality check on long-term thermochemical heat storage for household applications", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 139, 110683, 2021.

[6] C. Chen, K. Johannes, M. Horgnies, V. Morin, F. Kuznik "Characterization of an ettringite-based thermochemical energy storage material in an open-mode reactor", Journal of Energy Storage, vol. 33, 102159, 2021.

[7] C. Chen, K. Johannes, L. Ratel, M. Horgnies, V. Morin, F. Kuznik "Investigation on ettringite as a low-cost high-density thermochemical heat storage material: thermodynamics and kinetics", Solar Energy Materials and Solar Cells, vol.221, 110877, 2020.

[8] L Bako, M Nadri, V Andrieu, Q Zhang, Proximal observers for secure state estimation, arXiv preprint arXiv:2401.06098

[9] F Galuppo, T Reiche, V Lemort, P Dufour, M Nadri, Organic Rankine Cycle based waste heat recovery modeling and control of the low pressure side using direct condensation and dedicated fans, Energy 216, 119074

[10] J Peralez, M Nadri Deep model-free KKL observer: A switching approach, 6th Annual Learning for Dynamics & Control Conference, 929-940

Offre de stage de fin d'études, niveau bac+5 automatique,

de mars 2026 à fin juillet 2026

“Stage M2 : Observation et commande d’une batterie thermochimique /

M2 internship Estimation and control in a thermochemical battery”

Stagiaire francophone bienvenue

English speaking trainee welcome

Mots clefs : automatique continue, batterie thermochimique, modèle dynamique, design d’observateur, intelligence artificielle, état de charge, état de santé

Encadrants : frederic.kuznik@insa-lyon.fr (CETHIL) , madiha.nadri-wolf@univ-lyon1.fr (LAGEPP), pascal.dufour@univ-lyon1.fr (LAGEPP)

Compétences développées pendant ce stage :

Développement d’un capteur logiciel (observateur) pour les estimations en ligne de l’état de charge et de l’état de santé d’une batterie thermochimique
Application des outils de l’automatique sur un procédé pilote de laboratoire
Utilisation d’outils de l’intelligence artificielle
Simulation dynamique
Réalisation de tests sur un banc d’essais de laboratoire

Contexte et objectifs :

Ce projet concerne 2 laboratoires et porte sur l’automatisation (LAGEPP) d’un procédé pilote de stockage d’énergie (CETHIL). Ce premier stage lié à l’estimation en ligne de paramètres majeurs est la première étape vers l’optimisation en ligne de ce procédé.

Le LAGEPP [1] est un laboratoire de l’Université Claude Bernard Lyon 1 (UMR 5007 CNRS) sur le campus de la Doua, Villeurbanne. Il est composé de 70 permanents et 50 étudiants. Une des 3 grandes thématiques du LAGEPP est l’automatique, qui concerne des travaux en relation avec les propriétés des procédés, de leurs modèles et de leur commande. Ces modèles dynamiques sont souvent fortement non linéaires et/ou de dimension infinie (ou systèmes à paramètres distribués, à savoir constitués d’équations aux dérivées partielles). Ces caractéristiques posent d’extrêmes difficultés pour la résolution des problèmes d’automatique. Des thèmes principaux sont abordés au LAGEPP : 1/ la mise au point de techniques d’estimation en ligne de grandeurs non mesurées (technique des observateurs) ; 2/ la synthèse de lois de commande. En nous fondant sur le modèle choisi, nous en déduisons les propriétés fondamentales comme la contrôlabilité, l’observabilité et la stabilité du système.

Le CETHIL [2] est le laboratoire (UMR 5008) de l'INSA Lyon, du CNRS et de l'Université Claude-Bernard Lyon 1, également sur le campus de la Doua, Villeurbanne. Les travaux menés sont variés, dans des secteurs tels que l'aéronautique, le spatial, l'automobile, l'électronique, l'habitat, le nucléaire et les énergies renouvelables. Ils sont souvent liés aux besoins de la transition énergétique. Par exemple, le bâtiment représente 46% de la consommation d’énergie totale produite en France et 19% des émissions de gaz à effet de serre. Dans le cadre de la transition énergétique, le stockage de chaleur dans les bâtiments s’avère donc indispensable afin de : 1/ rationaliser la gestion de l’énergie à l’échelle du bâtiment / quartier / ville, 2/ augmenter la part des énergies renouvelables utilisées dans le bâtiment. Les systèmes de stockage d’énergie naissent fréquemment d’assemblages de matériaux innovants et de systèmes fonctionnels donnant naissance à des technologies de plus en plus complexes. Ainsi, nous devons développer une approche de caractérisation multiphysique (expérimentale et numérique) et multiéchelles des systèmes de stockage de chaleur pour répondre à des besoins importants et grandissants sur ce domaine d'un point de vue innovation et optimisation.

Ce stage s’inscrit dans le projet CLIC (Contrôle hi-tech Low-cost de l’Intégration d’un stockage thermo-Chimique) entre le CETHIL et le LAGEPP, qui aspire à rationaliser la gestion du stockage de chaleur via une batterie thermochimique, contribuant ainsi à la promotion des énergies renouvelables et à l'amélioration de la performance énergétique des bâtiments, en accord avec les directives européennes [3] et [4]. En exploitant la réaction d'hydratation/déshydratation de l'ettringite, composant du matériau, ce projet vise à développer un système de stockage thermique plus efficace [5, 6, 7]. Un pilote est installé depuis 2025 sur la plateforme Grid4mobility de l'INSA de Lyon pour tester le système.

La problématique dans CLIC concerne l’estimation [8] et le contrôle (tous deux en ligne) [9] de grandeurs clés afin d’optimiser le fonctionnement de la batterie thermochimique : état de charge (dynamique rapide) et état de santé (dynamique lente). Des approches à base d’intelligence artificielle [10] pourront être explorées.

Dans cette première étude à réaliser, il s’agit ici d’aborder les points suivants :

étude des modèles existants de batterie thermochimique (leader : CETHIL)
bibliographie sur les techniques d’estimation en ligne de l’état de charge et de l’état de santé d’une batterie thermochimique (leader : LAGEPP)
modèle de batterie thermochimique : étude, simplification pour l'observation, design de l’observateur (leader : LAGEPP)
implémentation sur le pilote et test (leader : CETHIL)

Références :