Southwest Research Institute (SwRI) et SMU développent un contrôleur piloté par l’IA pour des systèmes de micro-réseaux hybrides qui intègrent plusieurs sources d’énergie et systèmes de stockage pour fonctionner. Le projet est financé par une subvention de 129 842 $ du programme conjoint SPARKS (Seed Projects Aligning Research, Knowledge and Skills), qui vise à renforcer et à cultiver la recherche à long terme entre SwRI et la Lyle School of Engineering de SMU.
Les systèmes de batteries sont efficaces pour le stockage d’énergie à court terme. Les systèmes de stockage d’hydrogène, en revanche, offrent le potentiel d’étendre la durée de stockage d’énergie de quelques heures à plusieurs jours. Cela peut potentiellement permettre une plus grande résilience et efficacité du système pendant les périodes de pannes prolongées ou de pénuries d’énergie renouvelable, alors que la demande d’énergie augmente en raison de la prolifération de l’informatique IA et des centres de données.
Le projet SwRI et SMU développera un contrôleur IA pour une configuration de micro-réseau qui intègre un système de stockage d’énergie par batterie (BESS) avec un système de stockage d’énergie à hydrogène longue durée (HESS). L’application intégrera des piles à combustible, des technologies avancées de stockage à semi-conducteurs, la production d’énergie renouvelable et le réseau électrique local pour l’alimentation. Le réseau utilisera des électrolyseurs pour diviser l’eau en hydrogène et oxygène par électrolyse pour le stockage.
Le contrôleur sera conçu pour gérer et coordonner les sources d’énergie disponibles du réseau en temps réel afin d’assurer une fiabilité optimale, réduire les coûts opérationnels, améliorer l’utilisation des énergies renouvelables et renforcer la durabilité du système pour les systèmes critiques, tels que les centres de données, et d’autres installations nécessitant une alimentation continue et des sources de secours à faible teneur en carbone.
« L’expansion rapide de l’informatique IA crée une demande d’électricité sans précédent, mettant au défi à la fois les fournisseurs d’énergie et les opérateurs de centres de données de trouver des solutions électriques fiables et évolutives », a déclaré le Dr Richard Fu, ingénieur de recherche à la Powertrain Engineering Division de SwRI et l’un des investigateurs principaux du projet. « Les micro-réseaux hybrides sont une façon pour l’industrie de relever ce défi énergétique. Nous travaillons à créer un système de contrôle qui les aide à intégrer le stockage d’énergie longue durée et les ressources d’énergie renouvelable sans sacrifier la fiabilité. »
Le Dr Jianhui Wang, titulaire de la chaire Mary and Richard Templeton Centennial Chair of Electrical Engineering et professeur au Département de génie électrique et informatique de SMU, développera le contrôleur IA. Il sera conçu pour réguler efficacement les performances du micro-réseau. Le système utilisera un jumeau numérique, une réplique virtuelle du système mise à jour en continu avec les données de son homologue physique, pour simuler des conditions opérationnelles et des charges de travail réalistes, comme celles nécessaires au fonctionnement des centres de données, et fournir des algorithmes, des modélisations et des données pour aider le contrôleur IA à gérer efficacement l’allocation énergétique.
« En exploitant un jumeau numérique, notre contrôleur IA peut apprendre des stratégies optimales de répartition de l’énergie sous des charges de travail réalistes de centres de données », a expliqué Wang. « Cette approche d’IA informée par la physique permet une coordination intelligente entre le stockage à court et à long terme tout en respectant les contraintes des équipements. En fin de compte, nous visons à fournir des opérations de micro-réseau plus résilientes et durables. »
L’infrastructure sur le campus de SwRI, comprenant son BESS connecté au réseau de 250 kilowatts à 500 kilowattheures et le réseau local, fournira au contrôleur IA une plateforme sûre pour tester rigoureusement la technologie à l’aide de matériel réel.
« SwRI possède une vaste expérience des tests hardware-in-the-loop (HIL) utilisant un contrôleur réel dans un environnement émulé pour valider l’efficacité », a déclaré Stas Gankov, responsable de la section des algorithmes avancés de SwRI et membre de l’équipe de développement du projet. « Notre plateforme HIL nous permet de pousser le contrôleur IA à ses limites. Nous pouvons simuler des changements rapides de charge, la volatilité des énergies renouvelables et des événements de réseau, le tout sans risquer les clients ou le réseau. Nous avons passé des années à développer l’expertise en contrôle en temps réel et en HIL. Brancher ce contrôleur sur ce cadre est un moyen puissant d’atténuer les risques de l’innovation technologique tout en accélérant le déploiement. »
Le contrôleur utilisera une intelligence artificielle informée par la physique pour coordonner les ressources de stockage par batterie et hydrogène en temps réel tout en respectant les contraintes opérationnelles qui affectent les performances et la durée de vie des équipements. Le projet s’inscrit dans un effort plus large visant à montrer comment SwRI peut fournir des solutions – telles que des algorithmes avancés, des technologies de pointe et la validation des performances – pour les installations énergivores de nouvelle génération.
« Ce travail montre comment SwRI peut contribuer au développement efficace de centres de données de nouvelle génération ou d’autres installations critiques en concevant, contrôlant et validant des systèmes électriques résilients et à faible teneur en carbone, du concept au déploiement », a déclaré Fu.
Source : SwRI
