Une des premières maisons à être ancrée. Crédit :Fraunhofer ITWM
La quantité d'énergie produite par les sources renouvelables va et vient. L'Institut Fraunhofer de mathématiques industrielles ITWM a trouvé une solution de contournement intelligente pour ces fluctuations. Ses scientifiques ont développé un système innovant de gestion de l'énergie qui connecte les systèmes photovoltaïques, piles, pompes à chaleur et voitures électriques pour alimenter des ménages individuels ou des quartiers entiers avec de l'énergie renouvelable produite localement.
Les péniches font depuis longtemps partie des paysages urbains des Pays-Bas. Beaucoup ornent les voies navigables d'Amsterdam, mais un nouveau quartier de la ville présente une sorte de maison flottante qui ne ressemble en rien à la péniche hollandaise traditionnelle. Equipé d'une alimentation électrique renouvelable sophistiquée, ces 30 maisons hydriques sont en grande partie autosuffisantes. Le gestionnaire du réseau n'a posé qu'une seule ligne électrique partagée jusqu'à la communauté du quai. Cette alimentation à bande étroite sert de secours pour fournir une alimentation à distance les jours nuageux.
Un système de management pour les communautés énergétiques
L'Institut Fraunhofer de mathématiques industrielles ITWM et ses partenaires dans un projet ERA Net Smart Grids Plus appelé "Grid Friends" ont développé le système de gestion de l'énergie qui permet ce type d'autonomie. « Nous nous sommes appuyés sur notre système de gestion de l'énergie pour les maisons individuelles pour développer un système pour des communautés énergétiques entières, " explique le chef de projet Matthias Klein. " Il contrôle les systèmes photovoltaïques et les pompes à chaleur, et recharge les batteries des maisons et des voitures électriques, soutenant ainsi également le couplage sectoriel. » Fournir suffisamment d'énergie à tout le monde dans le quartier, même les jours sombres et sans surcharger la ligne électrique partagée vers le réseau public, n'est pas simple.
Le règlement d'eau au nord d'Amsterdam est terminé depuis septembre 2019. Crédit :Isabel Nabuurs
La structure de ce système de gestion de l'énergie est modulaire, chaque module peut être installé individuellement. Collectivement, ils servent de plaque tournante énergétique communale. Ce hub analyse toujours la situation pour déterminer où l'énergie doit aller. Les 30 systèmes photovoltaïques, les pompes à chaleur et les batteries installées chacune dans les maisons individuelles du quartier d'Amsterdam fonctionnent comme un seul grand système. Un exemple :les résidents de la maison A sont en vacances, il consomme donc très peu d'électricité. La consommation dans la maison B augmente, peut-être parce que ses habitants organisent une fête.
Le système de gestion redirige l'énergie solaire de la maison A pour couvrir les besoins de la maison B, l'idée étant de tirer le meilleur parti de l'énergie locale et de s'approvisionner le moins possible en énergie à distance du réseau public. Le système exploite la batterie domestique lorsqu'il fait noir dehors et que l'unité solaire ne produit pas d'électricité. Il peut le faire de maison en maison.
Le module batterie
Le système de gestion dote chaque module d'une intelligence discrète. Cela a plusieurs avantages. La première est que les contrôleurs intelligents des batteries domestiques permettent aux systèmes photovoltaïques de fonctionner à pleine capacité. C'est inhabituel. La loi limite l'alimentation des systèmes photovoltaïques lors des journées très ensoleillées. Autrement, la sortie des systèmes installés surchargerait le réseau. C'est pourquoi les unités photovoltaïques standard doivent être étranglées juste au moment où le soleil est le plus brillant et elles pourraient générer beaucoup d'électricité. Le système de gestion de l'énergie contourne ce problème en détournant le surplus d'électricité que les gestionnaires de réseau ne souhaitent pas acheter, et le stocker dans la batterie domestique pour une utilisation ultérieure.
Un modèle de prévision augmente l'efficacité de ces batteries. Le modèle tient compte des prévisions météorologiques dans son équation prédictive. D'abord, il détermine la quantité d'énergie que les systèmes photovoltaïques sont censés produire dans les heures à venir, et la quantité de chaleur susceptible d'être consommée. Ensuite, il applique les résultats de ces calculs pour réguler le stockage. Par exemple, les systèmes photovoltaïques fonctionnent à moins que la pleine capacité lorsque le ciel du matin est brumeux. Si le temps devrait s'éclaircir d'ici l'après-midi de sorte que la sortie des systèmes devra être étranglée, le système de gestion de l'énergie ne commencera pas à stocker de l'énergie le matin, au lieu de cela, attendez plus tard pour charger les batteries. En d'autres termes, plutôt que de suivre la pratique habituelle consistant à charger les batteries avec le premier kilowattheure d'électricité produit pendant la journée, ce système attend que plus d'énergie soit disponible. Les batteries seront encore complètement chargées le soir, mais sans qu'aucune énergie solaire ne soit gaspillée.
Le système de gestion de l'énergie du Fraunhofer ITWM porte le nom d'Amperix®; myPowerGrid est une plate-forme pour les micro-réseaux et les communautés énergétiques. Crédit :Fraunhofer ITWM
Le module d'électromobilité
Les batteries des voitures électriques ont également besoin d'être rechargées, et le meilleur moment pour le faire est lorsque les systèmes photovoltaïques génèrent beaucoup d'électricité. Cependant, une batterie vide n'est pas la bienvenue pour les conducteurs qui doivent faire des courses urgentes. « Les résidents peuvent déterminer les niveaux de charge minimum pour leurs voitures en cliquant simplement dans une application, " dit Klein. Cinquante pour cent peuvent être suffisants pour quelqu'un qui n'a besoin de la voiture que pour une course rapide à l'épicerie. Le système recharge la batterie au niveau spécifié par le propriétaire lorsque la voiture est branchée. Si nécessaire, il se rabattra sur l'électricité du réseau public. Le système continuera à charger au-delà de ce niveau s'il fait beau dehors. Si non, il attendra que la production d'énergie reprenne pour recharger la batterie. Les avantages sont doubles. Pour un, cette « autoconsommation » solaire fait baisser la facture d'électricité. Pour l'autre, chaque watt d'énergie excédentaire acheminé vers les batteries locales plutôt qu'exporté allège la charge électrique du réseau public.
Une option non seulement pour les grandes collectivités
Ces modules peuvent également être déployés individuellement et adaptés à l'application donnée. « Il existe déjà une base installée en permanence de 60 à 70 de nos systèmes, allant des ménages privés et des cafétérias à des entreprises entières et à une usine de traitement des eaux usées. Alors que le système d'Amsterdam déplace des puissances de pointe allant jusqu'à 250 kilowatts, les versions industrielles en place à ce jour contrôlent 150 kilowatts, " dit Klein. Wendeware AG, une spin-off de Fraunhofer ITWM, vend le système depuis début 2019.
