Stage – Conception d’un jumeau numérique d’une installation Power-to-Gas pour la détection de fuite

Contexte du stage

Au sein de l’Institut de Recherche Technologique SystemX, situé au cœur du campus scientifique d’excellence mondiale de Paris-Saclay, vous prendrez une part active au développement d’un centre de recherche technologique de niveau international dans le domaine de l’ingénierie numérique des systèmes. Adossé aux meilleurs organismes de recherche français du domaine et constitué par des équipes mixtes d’industriels et d’académiques, ce centre a pour mission de générer de nouvelles connaissances et solutions technologiques en s’appuyant sur les percées de l’ingénierie numérique et de diffuser ses compétences dans tous les secteurs économiques.Vous serez encadré par un ingénieur-chercheur SystemX du domaine Ingénierie Systèmes.Vous travaillerez au sein du projet « Jumeaux Numériques pour la Maintenance Prédictive et les Indicateurs de Santé »[1] dont les partenaires sont NaTran, Airbus Protect, Cosmo Tech, RTE, Safran, Sector Group, CentraleSupélec, Polytechnique et l’Université d’Edimbourg. Plus spécifiquement, le sujet de ce stage concerne le cas  d’usage d’un Jumeau Numérique Industriel pour l’installation Power-to-Gas Jupiter 1000, dont le partenaire industriel est NaTran.

Présentation du sujet

Contexte

Jupiter 1000 est une installation de l’industriel NaTran orientée Power-to-Gas, c’est-à-dire qu’elle a vocation à stocker de l’énergie électrique sous forme de gaz, notamment de l’hydrogène et du méthane. Il s’agit aujourd’hui d’une expérimentation bas carbone qui s’inscrit dans le plan national pour la neutralité carbone à l’horizon 2050. Ce démonstrateur industriel fait l’objet de campagnes de test et d’instrumentation de capteurs pour en optimiser l’usage. Sur le site industriel sont présents un circuit de distribution de dihydrogène (H2) ainsi que des compresseurs à rebours, qui ont en charge de comprimer le gaz à différents niveaux de pression avant stockage dans des cuves. Dans le cadre du cas d’usage de Jupiter 1000, nous nous intéressons à la modélisation du circuit de H2. Ce circuit, équipé de divers capteurs (débitmètre, capteur de pression, capteur de température), est susceptible de connaître des fuites de diverses intensités (de la micro-fuite jusqu’à la macro-fuite qui résulte d’un endommagement d’un composant du circuit). Il convient bien sûr de détecter ces phénomènes pour s’assurer du bon acheminement du gaz aux clients finaux. Les travaux s’appuient sur l’utilisation de données synthétiques et/ou réelles de capteurs fournis par NaTran. Le Jumeau Numérique pour ce cas d’usage est basé sur la brique « Gas LEAK » qui est un package développé en Python. Il permet de modéliser des systèmes de circuit de distribution de gaz et de modéliser les flux et fuites de gaz dans différents composants du circuit de distribution. La catégorie de fuite inclut les fuites internes et externes. Le package a vocation à intégrer le modèle de fuite dans l’analyse de risque et dans le Jumeau Numérique.

Objectifs du stage

Vos missions seront les suivantes :

• Se familiariser avec la littérature scientifique basée sur la méthode de la détection de fuite, la création de donnée synthétique, et le jumeau numérique sur le circuit de conduit du gaz orienté sur la problématique de fuite.
• Générer des données à partir du modèle de fuite basé sur la brique technologique GASLEAK ;
• Générer des données synthétiques pour le modèle sur la base des données capteurs actuellement fournie s ;
• Réaliser un modèle IA pour augmenter les données ;
• Contribuer à concevoir et développer le jumeau numérique pour la détection de fuite basée sur les données synthétiques et/ou réelles.

Références bibliographiques :

• [1] Abdelhadi Belfadel, Stephen Creff, Amira Ben Hamida. Advancing Industrial Digital Twins: Towards An Open Platform Aligned with Standards. 21st International Conference on Product Lifecycle Management, Jul 2024, Bangkok, Thailand. ⟨hal-04612160⟩
• [2] Florent Brissaud, Kévin Gault, Sara Soual. Le Power-to-Gas et la maîtrise des risques en exploitation : retour d’expérience de Jupiter 1000. Congrès Lambda Mu 24 « Les métiers du risque : clés de la réindustrialisation et de la transition écologique », Institut pour la Maîtrise des Risques (IMdR), Oct 2024, Bourges, France. ⟨hal-04901211⟩
• [3] Jupiter 1000 : démonstrateur industriel de Power-to-Gas – Août 2024 – Support PDF
• [4] Al‐Ammari, W. A., Sleiti, A. K., Hamilton, M., Ferroudji, H., Gomari, S. R., Hassan, I., … & Rahman, M. A. (2025). Development of Digital/Visual Twin for Real‐Time Leak Detection in Gas Pipelines Under Multiphase Flow Conditions. Greenhouse Gases: Science and Technology, e2379.
• [5] Bichis Constantin Dorin and Dragomir Toma-Leonida. On modelling and simulating natural gas transmission systems (part i). Journal of Control Engineering and Applied Informatics, 10(3):27–36, 2008.

Profil et compétences

De formation : BAC +5 / école d’ingénieur ou master d’université, dans le domaine de l’IA et de l’ingénierie système.

Compétences souhaitées :

• Ingénierie logicielle avec connaissances IA
• Expérience en Python
• Modélisation et simulation numérique
• Connaissances jumeaux numériques est un plus
• Familiarité avec les outils de versionnage et de CI (Git, Gitlab, Jenkins, …).

Aptitudes personnelles :

• Bon relationnel
• Curiosité, proactivité, capacité d’analyse et rigueur
• Capacité de s’adapter aux changements
• Apte à alterner entre travail en autonomie et travail collaborative
• Aptitude à communiquer en Anglais, aussi bien à l’oral qu’à l’écrit (obligatoire pour les communications scientifiques)

Merci de joindre CV, lettre de motivation, relevé de notes et autres documents utiles comme une lettre de recommandations.