Des quartiers intelligents qui échangent de l'énergie
Partout dans le monde, le solaire est une source d'énergie renouvelable qui connaît une croissance rapide. Cependant, le succès croissant de l'énergie solaire et son caractère fluctuant imposent de lourdes contraintes au réseau électrique. En outre, ces facteurs limitent l'autosuffisance des bâtiments résidentiels ou commerciaux équipés de panneaux solaires montés sur les toits. Les opérateurs de réseau doivent donc conserver divers systèmes d'appoint dont la plupart sont des centrales au charbon qui neutralisent les effets bénéfiques de l'énergie renouvelable. Le transfert de charge coordonné, le stockage et l'échange d'énergie excédentaire entre les bâtiments d'un même quartier peuvent apporter une solution à ces problèmes et se traduire par des factures d'électricité moins élevées pour les consommateurs, ainsi que par une réduction des pics de charge imposés au réseau public. Consacré à ces questions importantes, le projet COSSMIC (Collaborating smart solar-powered micro-grids), financé par l'UE, a présenté une solution innovante capable de contrôler la consommation d'électricité et la production de ressources énergétiques distribuées, et d'adapter l'utilisation de l'énergie à différents critères tels que la disponibilité, le prix et les conditions météorologiques. Un Internet de l'énergie Les chercheurs ont développé un système informatique innovant et autonome capable de contrôler l'utilisation, la production et le stockage de l'électricité. Il facilite à la fois la collaboration d'égal à égal entre les micro-réseaux d'un quartier et la collaboration avec le réseau électrique public. De la même façon que les informations sont véhiculées et échangées sur Internet, les micro-réseaux agissant comme un réseau de données peuvent fonctionner par eux-mêmes et échanger de l'énergie avec leurs voisins, au bénéfice de tous. Par exemple, une cellule de micro-réseau qui dispose d'un surplus d'énergie peut en transférer une partie à un bâtiment voisin qui en manque. «Ce système est régi par les préférences et les contraintes définies par les habitants, et tente d'adapter la consommation à la production locale d'énergie grâce à un transfert coordonné de la charge», déclare M. Hallsteinsen, coordinateur du projet. Il explique ensuite en détail que chaque bâtiment est équipé d'une passerelle domestique qui surveille et contrôle en interne les appareils consommant de l'électricité. Communiquant avec d'autres passerelles résidentielles, elle tente de résoudre le problème lié à la planification des charges flexibles afin de faire correspondre la consommation totale du quartier avec la production attendue. L'architecture du système est basée sur un modèle très bien réparti d'agents communiquant d'égal à égal, dans lequel chaque appareil consommant et produisant de l'électricité dans le quartier est représenté par un agent. Les batteries sont représentées par une paire d'agents, l'un étant responsable de la charge et l'autre de la décharge. Les agents d'un quartier négocient les uns avec les autres pour adapter la consommation à la production prévue en transférant régulièrement les charges en fonction des contraintes définies par les habitants. Le système détermine automatiquement le profil de consommation des appareils électriques et se base sur les prévisions météorologiques pour prévoir la production des panneaux solaires connectés, permettant ainsi une coordination optimale. Le stockage peut être assuré soit par des batteries, soit par des unités alimentées par batterie connectées temporairement pour être chargées (par exemple, des véhicules électriques). Des quartiers écologiques intelligents Le nouveau système de COSSMIC permet aux consommateurs d'obtenir de l'électricité en temps réel à un coût nettement inférieur, et d'obtenir un meilleur retour sur investissements de leurs installations photovoltaïques. Au-delà de la réduction des coûts, les micro-réseaux qui combinent et contrôlent de façon optimale l'énergie renouvelable, l'énergie fossile conventionnelle, le stockage de l'énergie et la gestion de la charge peuvent atténuer l'impact environnemental de la production d'électricité. Ils contribuent également à la transition vers un système d'alimentation électrique plus durable et plus intelligent. La partie de contrôle du nouveau système a été installée dans 12 bâtiments de la ville de Constance (Allemagne) et 5 bâtiments de la province de Caserte (Italie). Des simulations du transfert de charge coordonné, basées sur les données collectées, montrent la faisabilité de quartiers intelligents comportant des bâtiments autonomes et économes en énergie, tels que le propose COSSMIC.
Mots‑clés
Quartier intelligent, utilisation de l'énergie, énergie renouvelable, transfert de charge, COSSMIC, micro-réseaux, architecture d'égal à égal
