24 août 2026
Comment produire de l’énergie renouvelable dans un environnement nordique? Comment maintenir une éolienne en fonctionnement malgré le givrage? Comment réduire la consommation de diesel dans une communauté isolée sans compromettre la fiabilité de son réseau électrique? Et comment stocker l’énergie renouvelable lorsqu’elle est produite en surplus?
Ces questions, en apparence très différentes, ont un point commun : elles se trouvent au cœur des travaux d’Adrian Ilinca, professeur à l’ÉTS. Spécialiste des énergies renouvelables, de la dynamique des fluides et de l’optimisation des systèmes énergétiques, il développe des solutions qui visent à réduire les émissions de gaz à effet de serre tout en tenant compte des contraintes bien concrètes de leur environnement.
Son champ de recherche est particulièrement vaste. Énergie éolienne et solaire, hydrogène, stockage, réseaux isolés, moteurs diesel, dynamique des fluides, intelligence artificielle, adaptation aux changements climatiques : les projets se multiplient, mais poursuivent une même ambition, celle de concevoir des systèmes énergétiques plus efficaces et mieux adaptés aux réalités du terrain.
Faire fonctionner les éoliennes malgré la glace
Parmi les domaines qui ont marqué sa carrière figure le givrage des éoliennes. Dans les régions froides, la glace peut s’accumuler sur les pales et transformer complètement leur profil aérodynamique. Cette modification réduit la performance de l’éolienne et peut provoquer des vibrations, en plus de créer un risque lorsque des morceaux de glace sont projetés par les pales en rotation.
Le phénomène est particulièrement complexe, car la quantité et la forme de la glace dépendent de nombreux facteurs : température, conditions météorologiques, teneur en eau liquide, diamètre des gouttelettes, forme des pales et régime de fonctionnement de l’éolienne.
Pour comprendre et prédire ce comportement, l’équipe d’Adrian Ilinca combine notamment la simulation numérique de la dynamique des fluides, les modèles de transfert de chaleur et de masse et l’analyse des performances aérodynamiques. L’objectif est de déterminer non seulement la quantité de glace qui peut s’accumuler, mais aussi l’endroit où elle se forme et la manière dont elle modifie le comportement de la pale.
L’enjeu est aussi économique. Pour déterminer si un système de dégivrage vaut la peine d’être installé, il faut être capable d’évaluer les pertes de production causées par la glace et de les comparer au coût de la technologie de dégivrage.
Quand le diesel devient un allié des énergies renouvelables
Un autre axe particulièrement original des travaux d’Adrian Ilinca concerne les réseaux électriques isolés. Dans les mines, les communautés nordiques ou certains sites éloignés, le diesel demeure souvent indispensable pour assurer une alimentation électrique fiable. Mais lorsque l’on ajoute de l’éolien ou du solaire, un problème inattendu peut apparaître.
Lorsque les énergies renouvelables fournissent une part importante de l’électricité, le moteur diesel doit fonctionner à une puissance beaucoup plus faible. Or, ces moteurs sont généralement conçus pour être efficaces lorsqu’ils fonctionnent à une charge relativement élevée. À faible charge, leur rendement diminue et leur consommation spécifique de carburant augmente.
Plutôt que de considérer le diesel et les énergies renouvelables comme deux technologies concurrentes, les recherches d’Adrian Ilinca cherchent donc à les faire fonctionner intelligemment ensemble.
Une piste étudiée est l’hybridation pneumatique des moteurs diesel. Lorsque le moteur fonctionne à faible charge, son turbocompresseur ne fournit pas suffisamment d’air pour assurer une combustion optimale. La suralimentation pneumatique permet d'améliorer les conditions de combustion et les performances du moteur à faible charge.
L’énergie éolienne produite en surplus peut alors être stockée et servir à alimenter des compresseurs électriques. L’air comprimé est ensuite injecté dans le moteur diesel lorsque celui-ci fonctionne à faible charge. Cette approche vise à améliorer son fonctionnement à faible charge et de réduire les pertes associées à l’intégration d’une grande quantité d’énergie renouvelable. Cette logique peut également permettre la réduction de la cylindrée des moteurs.
Ces systèmes hybrides illustrent bien la complexité des réseaux énergétiques étudiés par Adrian Ilinca. Chaque nouvelle technologie modifie l’équilibre du système. Une batterie, par exemple, ne fait pas que stocker de l’électricité : dans un climat nordique, elle doit être chauffée en hiver et parfois refroidie en été. Ces besoins supplémentaires doivent donc être intégrés aux calculs.
Prévoir pour mieux décider
Pour gérer cette complexité, le chercheur fait largement appel à l’intelligence artificielle et aux techniques d’optimisation.
Dans les réseaux isolés, ses équipes développent des modèles capables de prévoir la production éolienne et solaire ainsi que la demande en électricité à partir des données historiques et des prévisions météorologiques. Des algorithmes peuvent ensuite déterminer comment répartir les flux d’énergie entre les différentes sources et les systèmes de stockage.
L’objectif peut être de réduire la consommation de diesel, les coûts de production, les émissions de gaz à effet de serre ou une combinaison de ces facteurs.
L’intelligence artificielle intervient également dans ses travaux sur l’énergie éolienne. Des algorithmes génétiques ont notamment été utilisés pour optimiser la conception des éoliennes, déterminer leur emplacement optimal au sein des parcs éoliens et optimiser l’intégration des différentes sources de production et de stockage dans les réseaux électriques isolés. Des modèles fondés sur les données historiques permettent aussi d’estimer la production que les éoliennes pourront fournir lors des périodes de forte demande, par exemple pendant les pointes hivernales.
Adapter les systèmes énergétiques aux changements climatiques
La transition énergétique ne consiste pas seulement à réduire les émissions de gaz à effet de serre. Les infrastructures énergétiques doivent également être adaptées à un climat qui évolue et à des événements météorologiques dont la fréquence et l’intensité peuvent changer.
Dans le cadre de travaux réalisés en collaboration avec Ouranos, Adrian Ilinca et ses équipes étudient les impacts potentiels des changements climatiques sur différentes filières énergétiques. L’évolution des températures, des vents, des précipitations et d’autres variables climatiques peut en effet modifier à la fois la disponibilité des ressources renouvelables, la production des installations et la demande en énergie.
Les chercheurs utilisent des projections climatiques pour évaluer comment ces changements pourraient affecter les systèmes énergétiques à différentes échéances. L’objectif est d’identifier les vulnérabilités, mais aussi les possibilités d’adaptation afin que les infrastructures conçues aujourd’hui puissent continuer à fonctionner efficacement et de manière fiable dans les conditions climatiques futures.
Ces travaux ajoutent ainsi une dimension temporelle à la planification énergétique : il ne suffit plus d’optimiser un système en fonction du climat actuel, il faut également évaluer sa performance et sa résilience face aux conditions qu’il pourrait rencontrer au cours de sa durée de vie.
Stocker l’énergie pour décarboner les sites isolés
Le stockage constitue ainsi un autre fil conducteur de ses recherches. Avec Daniel Rousse, professeur à l’ÉTS, Adrian Ilinca a notamment étudié différentes solutions pour répondre aux besoins d’un site minier : batteries, hydrogène, stockage hydraulique, air comprimé ou stockage thermique.
L’objectif n’est pas de déterminer quelle technologie est universellement la meilleure, mais plutôt quelle combinaison répond le mieux aux caractéristiques d’un site donné. Les chercheurs évaluent les solutions selon différents critères, notamment leur faisabilité technique et financière.
L’hydrogène constitue par ailleurs une piste importante pour stocker l’énergie renouvelable. Dans un autre projet, l’électricité produite par un important parc éolien et solaire servirait à produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau. Mais transporter et stocker de grandes quantités d’hydrogène demeure complexe. Une solution consiste à le transformer en méthanol en le faisant réagir avec du dioxyde de carbone. Cette approche permettrait de faciliter le transport tout en valorisant le CO₂ dans la production d’un vecteur énergétique.
Produire de l’énergie tout en protégeant les côtes
La recherche d’Adrian Ilinca s’étend même à la protection des territoires côtiers. Son équipe s’intéresse notamment aux convertisseurs d’énergie des vagues.
Ces technologies sont encore peu répandues parce que leur coût est élevé par rapport à la quantité d’électricité produite. Mais leur valeur pourrait être différente si l’on considère une fonction supplémentaire : contribuer à la protection du littoral contre l'érosion.
Plutôt que d’évaluer uniquement la quantité d’électricité produite, les chercheurs cherchent donc à mesurer les bénéfices combinés de ces infrastructures. Un projet mené dans le cadre du programme AUDACE du FRQNT étudie notamment leur potentiel aux Îles-de-la-Madeleine, où la protection du littoral constitue un enjeu important.
Cette approche caractérise bien la démarche du chercheur : une technologie peut devenir intéressante lorsqu’on cesse de l’évaluer selon un seul critère et que l’on considère l’ensemble des services qu’elle peut rendre.
Intégrer les humains aux équations
La performance technique ne suffit toutefois pas à déterminer si un projet énergétique sera réellement viable. Son acceptabilité sociale est tout aussi déterminante.
Adrian Ilinca a ainsi développé, avec ses équipes, des outils d’aide à la décision permettant de comparer différents scénarios en intégrant les points de vue de quatre catégories d’acteurs : les spécialistes, les promoteurs, les gouvernements et la population.
Ces outils multicritères permettent d’identifier les scénarios qui obtiennent le plus large consensus. Ils permettent aussi de repérer les points de désaccord entre les groupes. L’objectif n’est donc pas seulement de trouver la solution techniquement optimale, mais de comprendre où se situent les divergences et la manière de les réduire.
Une recherche à l’image des systèmes énergétiques
Du givrage des pales au fonctionnement des moteurs diesel, de l’hydrogène au stockage thermique, des réseaux isolés à la protection du littoral, les recherches d’Adrian Ilinca couvrent un territoire scientifique étonnamment vaste.
Cette diversité n’est pourtant pas synonyme de dispersion. Elle reflète plutôt la complexité des systèmes énergétiques contemporains. Réduire les émissions de gaz à effet de serre ne consiste pas simplement à remplacer une technologie par une autre. Il faut comprendre comment les différentes composantes d’un système interagissent, prévoir leur comportement, optimiser leur fonctionnement et tenir compte des contraintes économiques, environnementales et sociales.
C’est dans cet espace, entre la modélisation et le terrain, entre l’intelligence artificielle et les phénomènes physiques, qu’Adrian Ilinca développe ses recherches. Une approche qui permet de transformer des technologies renouvelables encore difficiles à exploiter en solutions mieux adaptées aux réalités des territoires, particulièrement là où les conditions climatiques et l’éloignement rendent la transition énergétique plus complexe.
