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EPFL : Un quartier prêt à intégrer les énergies renouvelables

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Un système de mesure complexe et performant permet de visualiser en temps réel les fluctuations du réseau électrique de tout un quartier de l’EPFL. Cette installation constitue un pas important vers le réseau intelligent du futur, qui intégrera les énergies renouvelables.

Imaginez une seconde qu’il soit possible de faire fonctionner un quartier, une ville ou même un pays tout entier uniquement avec de l’énergie solaire ou éolienne. Ce scénario requière une maîtrise quasi-parfaite de ce qui se passe dans nos réseaux électriques de distribution en temps réel. Il faut être capable de surveiller l’état du réseau, et de réagir très rapidement si des nuages passent au-dessus des panneaux solaires, ou encore si le vent tombe soudainement.

A l’EPFL, un système de mesures sophistiqué développé par Mario Paolone et Jean-Yves Le Boudec marque une avancée importante vers les réseaux intelligents (ou Smart Grids). Les chercheurs ont installé dans quatre bâtiments du campus des capteurs qui, reliés à un système de calcul automatique, permettent de déterminer l’état du réseau électrique pratiquement en temps réel. A l’image d’un patient dans un hôpital, chaque bâtiment voit ses paramètres scrutés, et ses données enregistrées en permanence. Seule différence, il ne s’agit pas là de rythme cardiaque ou de taux de globule rouge, mais bien de tension, de phase, d’amplitude et de fréquence locale.

Une première en termes d’efficacité

De par sa taille, sa complexité et sa précision, l’infrastructure mise en place à l’EPFL constitue une première. La nouveauté vient notamment de l’utilisation d’un nouveau type de capteurs appelés Phasor Measurement Units (PMU). Grâce à la synchronisation du temps effectuée par le GPS, ces capteurs mesurent des grandeurs électriques appelée synchrophaseurs. En somme, des mesures sont effectuées sur l’entier du réseau sur un temps synchronisé, et ensuite utilisées pour estimer l’état du réseau. Les PMUs développé à l’EPFL sont capables d’effectuer des mesures très rapides et d’établir une cartographie précise de ce qui se passe dans le système.

«Grâce à des techniques performantes d’acheminement des données, nous pouvons estimer l’état du réseau avec une latence de maximum 60 millisecondes, c’est-à-dire pratiquement en temps réel», commentent Mario Paolone et Jean-Yves le Boudec.

Un tel système de monitoring devrait permettre d’anticiper les pannes. Indomptables et intermittentes, les énergies renouvelables provoquent en effet beaucoup d’instabilité lorsqu’elles sont injectées dans un réseau, ce qui augmente le risque de blackout. « Dans un réseau intelligent, nous pouvons amortir ces fluctuations à l’aide de batteries, de super-condensateurs ou encore en utilisant un bâtiment comme une batterie virtuelle », explique Mario Paolone. «Mais nous avons besoin pour cela de savoir exactement ce qui se passe dans le réseau. Notre démonstrateur est donc un outil fondamental».

EPFL : Un quartier prêt à intégrer les énergies renouvelables

Une batterie de stockage

Le travail est toutefois loin d’être terminé. Le démonstrateur s’inscrit dans un projet bien plus vaste intitulé Smartgrid, qui vise à développer des réseaux intelligents complets, basés sur des systèmes innovants de contrôle, de communication et de stockage.

Dans ce contexte, l’EPFL s’est dotée récemment grâce au soutien de l’Etat de Vaud d’une batterie avancée Leclanché basée sur la technologie Lithium-Titanate, pouvant stocker jusqu’à 565 kWh, et conçue spécialement pour les réseaux. Connectée au Parc solaire Romande Energie- EPFL, elle permettra de stocker l’énergie produite abondamment en cas de grand soleil, puis de la distribuer très rapidement dans le réseau en fonction des pics de consommation, ou lorsque le soleil a cessé de briller.

« Notre système de surveillance servira entre autre à piloter cette batterie pour stabiliser le réseau et équilibrer les fluctuations journalières des renouvelables », indique Jean-Yves Le Boudec. Les chercheurs étudient également la possibilité d’utiliser un bâtiment entier comme une batterie virtuelle, c’est-à-dire qu’en cas de surplus d’énergie, le bâtiment pourra modifier sa consommation en électricité, en faisant varier ses paramètres de chauffage par exemple, et ainsi amortir ce surplus d’électricité.

Bâtiment solaire déjà en fonction

Pour tester les systèmes de communication et de stockage, les chercheurs utilisent pour l’instant la plupart du temps des modèles virtuels. Certaines expériences sont toutefois déjà menées sur certains bâtiments de l’école.

Mario Paolone a par exemple doté le bâtiment dans lequel il travail de panneaux solaires, dont la production est contrôlée et gérée par un micro-réseau local intelligent. Combiné à la batterie Leclanché, ce système permet de faire fonctionner le bâtiment uniquement à l’énergie solaire. Les chercheurs testeront également leur système de batterie de stockage virtuelle sur le nouveau bâtiment de mécanique du campus, qui vient d’être construit.

«Nous développons des modèles à l’échelle réelle, qui peuvent facilement être répliqués à grande échelle », assure Jean-Yves Le Boudec. « Notre but sera d’appliquer nos modèle à tout le campus, et de rendre l’EPFL indépendante du réseau traditionnel », ajoute-t-il.


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    10 Commentaires sur "EPFL : Un quartier prêt à intégrer les énergies renouvelables"

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    Papijo
    Invité

    « Imaginez une seconde qu’il soit possible de faire fonctionner un quartier, une ville ou même un pays tout entier uniquement avec de l’énergie solaire ou éolienne. » Je veux bien qu’on écrive ce genre de phrase, mais alors qu’on s’empresse d’écrire que cela ne sera possible que le jour où on aura inventé le système de stockage adéquat ! Ici, il paraît qu’une grande découverte a été faite: si un nuage passe au-dessus des panneaux photovoltaïques, l’EPFL est capable de vous couper le courant dans les 60 millisecondes … Ce n’est pas avec ça qu’on va beaucoup avancer !

    Tech
    Invité
    à papy papijo qui comme toujours s’accroche à son Anti solaire congénital ou « quand j’ai trop bu » comme dirait l’autre ;o) cette expérience n’est pas de la théorie! c’est de la pratique, cela existe , et à grande échelle en plus! enfoncez-vous ça une bonne fois dans la tête, Cro magnon c’est il y a très longtemps. depuis bien des choses ont évolué :o)) il n’est mentionné nulle part de coupure dans les 60 ms ce sont les mesures qui sont échantillonées à cet intervalle de temps. et tout le travali de ces chercheur consiste à modéliser les fonctionnements et… Lire plus »
    Jcc
    Invité

    Papijo, votre paragraphe est composé des mots de l’article, mais dans le désordre; vous n’avez rien compris au fonctionnement de l’installation. La batterie est justement là pour pallier au « nuage qui passe », et ces chercheurs étudient comment adapter la demande aux variations de la production. Pourquoi critiquez-vous un projet qui s’attaque aux problèmes que vous dénoncez vous-mêmes?

    @tech et jcc
    Invité
    Relisez: ce que je dénonce, c’est le fait de sous-entendre qu’avec cette « invention », il serait possible à un quartier de vivre avec une électricité 100% éolien + PV. Je ne nie pas qu’il serait possible de couper le chauffage (dans les 60 ms !) pour laisser une batterie alimenter la TV pendant les 5 minutes que dure le passage du nuage et ainsi éviter le black-out (ou pour démarrer un groupe électrogène diésel si c’est un gros nuage). Pourquoi ce genre d’article ne mentionne-t-il jamais que l’autonomie totale n’est pas possible, ni en 2015, ni dans un proche avenir !… Lire plus »
    Papijo
    Invité

    C’est moi qui ai rédigé le post signé « @tech et jcc » Il y en a encore qui vont prétendre que c’est un début de démence sénile ou bien que « j’ai trop bu » ! Je déments par avance !

    hach
    Invité

    Il y a souvent une idée recue sur les energies renouvelables, c’est l’intermitence. C’est un fait mais il y a aussi la notion de foisonnement qui adoucit franchement les dégats. Quand il y a du vent il n’y a pas de soleil quand il y a du soleil ici il n’y en a pas la etc… Notons aussi que les problèmes d’intermittances ne sont pas réservés aux énergies renouvelables, depuis tjrs la consommation est intermitente (et peut etre moins prévisible que le soleil !) et on sait bien l’adapter. D’autres pb se posent mais loin d’etre insolubles

    Tech
    Invité
    àPapy papijo mais que consommez-vous donc toute la sainte journée? qui be pourrait être intelligemment décalé? vous semble-t-il inenvisageable d »avoir par exemple une machine à laverla vaisselle ou le linge qui pourrait s’adapter à la disponibilité électrique? retarder le démarrage d’un congélateur en le prolongeant à un moment plus favorable, stocker de l’eau chaude au meilleur moment, fonctionner surla batterie de votre ordinateur plutôt que sur le secteur et le recharger quand c’est plus favorable. et ce que vous n’arrivez pas à comprendre, c’est que l’ « auto »énergie du quartier si elle n’est pas suffisante pourra utiliser de l’énergie en surplus… Lire plus »
    Tech
    Invité

    il suffit de lire l’article jusqu’au bout: « Dans ce contexte, l’EPFL s’est dotée récemment grâce au soutien de l’Etat de Vaud d’une batterie avancée Leclanché basée sur la technologie Lithium-Titanate, pouvant stocker jusqu’à 565 kWh, et conçue spécialement pour les réseaux » il y a bien une batterie à gérer

    Papijo
    Invité

    Oui, il y a bien une battterie mais totalement incapable d’assurer une autonomie totale … ce que pourtant insinue la première phrase de l’article et que vous refusez d’admettre !

    Tech
    Invité

    à Papy papijo il faut vraiemnt tout lire pour ne pas déformer le contenu des articles: « Cette installation constitue un pas important vers le réseau intelligent du futur, qui intégrera les énergies renouvelables. » ce n’est qu’un début, le combat continue ;o)) ou lisez-vous que cette batterie assure une totale autonomie? et encore une fois le stockage ce n’est pas que les batteries et les ENR pas que de l’électricité!

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