La bonne nouvelle est que les énergies renouvelables représentent près de 50 % de l'électricité produite en Allemagne. La mauvaise nouvelle est qu'ils manquent de flexibilité pour s'adapter aux fluctuations de la demande d'électricité du jour. Ils ne fournissent de l'énergie électrique que lorsque le vent souffle ou que le soleil brille. Dans un monde parfait, les ingénieurs trouveraient un moyen de stocker les grandes quantités d'énergie générées par les énergies renouvelables et de coordonner la production et le stockage d'électricité. Et c'est exactement ce que ES-FLEX-INFRA, un projet commun mené par le Fraunhofer Institute for Algorithms and Scientific Computing SCAI, vise à faire.

Financé par l'état de Rhénanie du Nord-Westphalie, l'objectif explicite du projet ES-FLEX-INFRA est de coupler les filières énergétiques dans le but de rendre leurs infrastructures plus flexibles. Le logiciel développé à cet effet vise à permettre aux compagnies d'électricité d'analyser et de déplacer les charges, et intégrer des installations de stockage dans l'infrastructure urbaine. L'Université des sciences appliquées TH Köln, Werusys GmbH &Co. KG et Rheinische NETZGesellschaft mbH ont rejoint Fraunhofer SCAI dans cette entreprise.

« Que se passe-t-il lorsque la demande en électricité est élevée mais que le soleil ne brille pas ? Comment utiliser le surplus d'énergie lorsque la situation s'inverse ? Si la part des énergies renouvelables continue de croître, les efforts conventionnels des différents secteurs énergétiques pour optimiser l'utilisation de l'énergie ne suffiront plus. Au lieu, il faudra lier les filières énergétiques comme l'électricité, gaz naturel, chauffage et transports urbains, " dit le Dr Bernhard Klaassen, qui soutient le projet chez Fraunhofer SCAI. "Par exemple, il est beaucoup plus rentable et efficace de déplacer les charges pour équilibrer la production et la consommation d'énergie, utiliser la chaleur résiduelle industrielle et stocker de l'énergie thermique que de stocker de l'énergie sous forme d'électricité.

Efficacité accrue grâce à la gestion de l'énergie croisée

Une fois les différentes filières énergétiques correctement connectées, ce couplage sectoriel peut servir à réguler la production et le stockage également de chaleur. Un effet secondaire inévitable de la production d'électricité, la chaleur peut être bien plus qu'un simple déchet. À son meilleur, ce type de gestion de l'énergie croisée serait une combinaison parfaite de production d'électricité et de chaleur associée à un stockage optimal, distribution et l'utilisation de cette énergie. Cela rendrait l'alimentation électrique basée sur les énergies renouvelables beaucoup plus fiable et la mettrait sur la voie d'une acceptation générale en tant que solution viable, Solution à long terme.

Les chercheurs ont effectué des essais virtuels dans des simulations pour développer ES-FLEX-INFRA en tant que solution logicielle, mais ils ont également étudié le réseau réel de Rheinische NETZGesellschaft dans des conditions de charge variables. Leur évaluation portait sur la puissance électrique, secteurs du gaz et du chauffage.

Certaines des options qui pourraient rendre l'infrastructure plus flexible comprennent :

• Utilisation de pompes à chaleur, accumulateurs ou grilles pour profiter de la chaleur perdue et d'autres flux de chaleur qui ne sont généralement pas utilisés
• Mettre en pratique des solutions power-to-gas pour générer du méthane avec un surplus d'électricité tout en exploitant la chaleur de procédé power-to-gas pour une utilisation dans les systèmes de cogénération
• Sourcing et alimentation en méthane des réseaux de gaz et des stockages, et l'utiliser dans des systèmes de cogénération
• Canaliser le surplus d'électricité vers les véhicules électriques ou, via power-to-gas, aux véhicules roulant au gaz naturel

Première application industrielle opérationnelle

« La demande de stockage et d'autres options flexibles continuera de croître. La sortie des combustibles fossiles et du nucléaire ne sera efficace et un succès économique que si nous parvenons à connecter l'électricité, Chauffer, secteurs du gaz et des transports, par exemple par la mobilité électrique ou les véhicules fonctionnant au gaz naturel - et capitaliser sur les synergies de flux et de stockage, " dit Klaassen.

L'industrie découvre les avantages du couplage sectoriel. Les entreprises se tournent vers le logiciel de simulation développé par Fraunhofer SCAI pour soutenir leurs efforts de planification, par exemple, pour les applications hydrogène. Premier opérateur de gazoduc en Allemagne, Open Grid Europe GmbH (OGE), basé à Essen, et d'autres l'utilisent déjà dans des applications industrielles.