Une nouvelle étude montre qu’une stratégie d’optimisation intelligente peut rendre les micro-réseaux hybrides résidentiels plus propres, moins chers et plus fiables en coordonnant l’énergie solaire, l’énergie éolienne, le générateur diesel de secours et le stockage par batterie.
Alors que le monde cherche des moyens pratiques de réduire les émissions de la production d’électricité, les micro-réseaux hybrides résidentiels attirent l’attention en tant que solution prometteuse pour les foyers et les communautés. Ces systèmes peuvent combiner des sources d’énergie renouvelable, telles que des panneaux solaires photovoltaïques et des éoliennes, avec des générateurs diesel et des systèmes de stockage d’énergie par batterie. Cependant, gérer efficacement ces différentes ressources reste un défi majeur car l’ensoleillement, le vent et la demande domestique fluctuent tout au long de la journée.
Dans une nouvelle étude publiée dans Energy & Environment Nexus, les chercheurs ont développé une stratégie optimisée de gestion de l’énergie pour un micro-réseau hybride résidentiel en utilisant l’optimisation par essaims particulaires (PSO), une méthode informatique inspirée du mouvement collectif des oiseaux, des poissons et d’autres essaims. L’étude a comparé cette stratégie basée sur le PSO avec les résultats obtenus via HOMER, une plateforme de simulation commerciale largement utilisée pour les systèmes d’énergie renouvelable.
Les résultats ont montré que l’approche basée sur le PSO offrait des avantages évidents. Comparée à HOMER, la nouvelle méthode a réduit le coût net actuel de 12,01 %, le coût de l’énergie de 16,09 %, la consommation de carburant diesel de 50 % et les émissions de CO₂ de 17,65 %. Ces résultats suggèrent qu’une optimisation intelligente peut aider les micro-réseaux résidentiels à fournir de l’énergie de manière plus économique tout en réduisant les impacts environnementaux.
« Les micro-réseaux hybrides ne consistent pas seulement à ajouter des sources d’énergie renouvelable, mais aussi à les gérer judicieusement, » a déclaré l’auteur correspondant Richard Oladayo Olarewaju. « Notre étude montre que lorsque l’énergie solaire, éolienne, la production diesel et le stockage par batterie sont coordonnés via une stratégie d’optimisation efficace, le système peut réduire les coûts, diminuer la consommation de carburant et maintenir une alimentation électrique fiable. »
L’équipe de recherche a modélisé un micro-réseau hybride résidentiel typique comprenant quatre composants clés : des panneaux solaires photovoltaïques, des éoliennes, un générateur diesel et un système de stockage d’énergie par batterie. La stratégie de gestion de l’énergie a d’abord privilégié les énergies renouvelables. Lorsque la production solaire et éolienne dépassait la demande, l’énergie excédentaire était stockée dans la batterie. Lorsque la production renouvelable était insuffisante, la batterie aidait à combler le déficit. Le générateur diesel n’était utilisé que lorsque l’énergie renouvelable et la décharge de la batterie ne pouvaient pas satisfaire entièrement la demande.
Cette approche est importante car les générateurs diesel sont souvent utilisés comme source d’énergie de secours dans les communautés hors réseau ou à réseau faible, mais ils augmentent les coûts de carburant et les émissions de gaz à effet de serre. En utilisant le stockage par batterie pour absorber l’excédent d’énergie renouvelable et le libérer en cas de besoin, le micro-réseau peut moins dépendre de l’énergie diesel.
L’étude a révélé que l’ajout d’un système de stockage d’énergie par batterie avait un impact particulièrement fort. La mise en œuvre de la batterie a réduit la consommation de carburant diesel de 74,44 %, les émissions de CO₂ de 80,81 % et le coût de l’énergie de 46,34 %. Selon les auteurs, cela démontre que le stockage n’est pas simplement une technologie complémentaire, mais un composant central pour améliorer les performances du micro-réseau.
Parmi les six configurations système testées, la meilleure performance provenait de la configuration hybride complète combinant panneaux solaires photovoltaïques, éolienne, générateur diesel et stockage par batterie. Cette configuration a permis d’atteindre le coût le plus bas, la consommation de carburant la plus faible et les émissions les plus faibles tout en maintenant une alimentation électrique fiable.
« Le système de stockage par batterie agit comme un pont entre la disponibilité de l’énergie renouvelable et la demande domestique, » a ajouté Olarewaju. « Il permet au micro-réseau d’utiliser davantage d’énergie propre lorsqu’elle est disponible et de réduire la dépendance à la production diesel lorsque la production renouvelable diminue. »
Les résultats fournissent un cadre utile pour concevoir des micro-réseaux résidentiels plus propres et plus rentables, en particulier dans les zones où l’électricité de réseau fiable est limitée ou où le générateur diesel de secours reste courant. Les auteurs notent qu’une gestion optimisée de l’énergie peut aider les communautés à évoluer vers des systèmes électriques plus durables sans compromettre la fiabilité.
Article : Optimal energy management of distributed energy resources for a hybrid residential microgrid – Journal : Energy & Environment Nexus – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
Source : Shenyang Agri U.
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