Des communautés durables alimentées par la production locale d'énergie renouvelable commencent à s'établir aux États-Unis. En utilisant des bâtiments économes en énergie et en distribuant des moyens de production d'énergie, comme les panneaux solaires, dans les immeubles de ces quartiers, les communautés parviennent à produire suffisamment d'énergie pour leurs besoins locaux, atteignant ainsi un bilan énergétique net zéro (NZE) annuel.

Cependant, cette moyenne annuelle passe sous silence les fluctuations énergétiques locales qui peuvent remettre en cause le réseau électrique de soutien. Par exemple, un pic de production d'énergie par une journée ensoleillée pourrait entraîner des violations de tension qui pourraient dépasser les normes autorisées pour les appareils.

Pour permettre l'expansion des quartiers NZE pour créer des zones urbaines plus durables, les chercheurs ont intégré des considérations de réseau électrique dans le modèle d'un nouveau quartier NZE et ont examiné les fluctuations énergétiques à des intervalles de 15 minutes. L'analyse et les recommandations sont présentées dans le Journal de l'énergie renouvelable et durable .

« Nous avons eu un partenariat unique entre les fournisseurs de services publics d'électricité, promoteurs immobiliers, propriétaires fonciers et autres parties prenantes, ce qui nous a permis d'envisager cela dans une perspective holistique et de proposer une solution meilleure pour tout le monde à un coût total inférieur, " dit Bri-Mathias Hodge, qui a dirigé l'étude au National Renewable Energy Laboratory du Colorado.

La planification centralisée permet d'assurer de manière proactive un service fiable d'électricité aux quartiers. Une façon d'obtenir une gestion centralisée pourrait être la propriété des services publics ou l'exploitation d'appareils distribués, comme les systèmes d'énergie solaire et les batteries.

Pour modéliser ce nouveau cadre centralisé, l'équipe a combiné un logiciel de distribution d'énergie et une modélisation de l'efficacité énergétique. Ils ont appliqué leur modèle intégré au quartier résidentiel de 100 bâtiments à énergie solaire prévu à Denver, Colorado—Peña Station SUIVANT.

En utilisant des données solaires et de construction beaucoup plus détaillées avec une résolution temporelle et géographique plus élevée que prévu, l'équipe a pu calculer un nombre exhaustif de scénarios potentiels, trouver le meilleur moyen d'atteindre NZE aux coûts les plus bas et avec le moins d'impacts sur la fiabilité.

"La chose surprenante était l'ampleur de la différence, du point de vue du système électrique, entre équilibrer la NZE sur la base annuelle par rapport à la base 15 minutes, " dit Hodge, qui a expliqué que les sources d'énergie alternatives seraient essentielles pour combler le manque d'approvisionnement énergétique quotidien lorsque le soleil est bas le soir, ainsi que les fluctuations saisonnières.

Un autre aspect particulièrement important pour maintenir le fonctionnement du réseau électrique et empêcher les reconstructions coûteuses était l'application de schémas de contrôle avancés des onduleurs solaires pour maintenir l'équilibre énergétique local.

D'autres planificateurs de district de la NZE cherchent à appliquer l'outil de planification centralisé. Pour accélérer le processus, L'équipe de Hodge automatise l'application de leur modèle, ainsi que l'intégration d'autres facteurs, comme la recharge de voitures électriques.