Grâce à des partenariats stratégiques, l’offre de NREL pour des systèmes énergétiques intelligents et auto-organisés s’étend à l’extérieur du laboratoire.
Ce qui a commencé comme un document de vision et des contrôles habiles du flux d’énergie influence désormais tous les fronts de la transition vers des systèmes énergétiques propres et sûrs. Les travaux du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) sur les systèmes énergétiques autonomes ont été utilisés à des fins commerciales, appliqués dans des démonstrations transversales et repoussent continuellement les limites scientifiques des contrôles et de l’optimisation. Il a également fait l’objet d’un atelier en mai 2022, « Systèmes énergétiques autonomes – Partenariats publics et privés stratégiques », qui a franchi une étape au-delà de la science fondamentale qui a occupé une grande partie du travail à ce jour, pour recueillir des informations sur les applications sur les systèmes vivants.
« Nous avons fait des percées fondamentales dans les systèmes énergétiques autonomes, ouvrant vraiment la voie à un nouveau corps de travail. Nous cherchons maintenant à développer des applications partenaires qui pourraient bénéficier de ce travail », a déclaré Fei Ding, responsable de la recherche NREL du portefeuille de partenariats stratégiques sur les systèmes énergétiques autonomes. « Ce dernier atelier visait à rassembler les parties prenantes pour identifier les défis et les obstacles, et pour comprendre comment nous pouvons appliquer ce que NREL a développé. »
La recherche sur les systèmes énergétiques autonomes de NREL crée des solutions automatisées et intelligentes à toutes les échelles et connecte tous les secteurs. NREL développe actuellement des partenariats stratégiques pour préparer ces solutions au déploiement du système.
L’atelier de deux jours a débuté par un examen des développements passés et a présenté les efforts de NREL pour des partenariats stratégiques autour des systèmes énergétiques autonomes. L’un de ces partenariats antérieurs, qui appliquait un système de distribution avancé et des contrôles des ressources énergétiques distribuées dans un quartier du Colorado, a ouvert la voie à la manière dont les organisations peuvent appliquer les progrès de NREL. Un autre partenariat en cours a été introduit, dans lequel NREL apporte son expertise technique à la rénovation de 580 bâtiments à Portland, Oregon, dans le cadre de l’effort Building Technologies Office Connected Communities. Le partenariat développera l’inventaire des bâtiments en une ressource de charge flexible de 1,4 MW avec la possibilité de participer à des services en vrac.
Le lendemain, la discussion a porté sur les opportunités d’applications et de démonstrations, et a réuni des représentants de divers horizons – technologie, véhicules, services publics, gouvernements municipaux et développeurs de produits – pour peser sur la façon dont le travail de NREL sera utile et sur quoi applications à explorer ensuite.
La recherche sur les systèmes énergétiques autonomes de NREL crée des solutions automatisées et intelligentes à toutes les échelles et connecte tous les secteurs. NREL développe actuellement des partenariats stratégiques pour préparer ces solutions au déploiement du système.
Candidatures déjà en cours
Alors que le NREL sollicite des commentaires sur la manière de piloter le portefeuille des systèmes énergétiques autonomes, d’autres projets font déjà avancer les travaux. Le projet REORG: Resilience and Stability Oriented Cellular Grid Formation, financé par le Bureau des technologies de l’énergie solaire du Département américain de l’énergie, se prépare pour une démonstration sur le terrain à Aspen, au Colorado. La démonstration mettra en vedette une structure de grille à base de cellules, dans laquelle le réseau de distribution peut se disperser en micro-réseaux indépendants ou se réintégrer, selon les circonstances. L’approche REORG pourrait être utile pour la résilience et l’efficacité, car les communautés peuvent partager l’énergie avec les ressources disponibles.
Une autre des technologies de NREL, OptGrid, a été concédée sous licence par une société de logiciels énergétiques pour optimiser les applications industrielles, montrant la polyvalence et la généralité des contrôles des systèmes énergétiques autonomes. Comme OptGrid, de nombreux développements de NREL dans ce domaine sont robustes et prêts à l’emploi – en attendant des opportunités avec des partenaires pour façonner les algorithmes dans des cas d’utilisation spécifiques. Une grande partie du travail acharné est terminée et l’attention se tourne maintenant vers les applications. Pendant ce temps, NREL continue d’innover à la pointe avec un groupe de nouveaux projets destinés à servir tous les fronts des systèmes énergétiques.
Opportunités d’expansion, vers les systèmes énergétiques et au-delà
La recherche sur les systèmes énergétiques autonomes part du principe que les futurs systèmes seront si remplis d’appareils, de capteurs, de contrôleurs et de données qu’ils seront écrasants à contrôler, sans parler de l’optimisation. Pour rendre les systèmes gérables, les stratégies NREL combinent la science des données, l’intelligence artificielle et les contrôles décentralisés hiérarchiques originaux du laboratoire pour une auto-optimisation dynamique. Fort de son succès, le laboratoire finance des efforts pour appliquer son approche à grande échelle.
Un projet financé par le NREL co-optimise les bâtiments et les véhicules pour accélérer l’intégration des énergies renouvelables sur le réseau. Le projet travaille à nouveau aux frontières des systèmes intelligents ; il reliera les capteurs et les commandes nécessaires pour unir plusieurs domaines et intégrera les récentes percées de l’intelligence artificielle, aboutissant à une démonstration à l’échelle du campus de l’optimisation décentralisée des bâtiments et des véhicules.
Un autre projet vise à développer des algorithmes avancés, des approches d’ingénierie et des technologies dans un cadre intégré de cyber-résilience dans la conception et l’exploitation de réseaux autonomes. L’effort s’appuiera sur les capacités de cyber-gamme de NREL et introduira des approches mathématiques pour la quantification de la cyber-résilience et la conception de systèmes, des approches pour développer des contrôles cyber-résilients et une architecture de confiance zéro pour les réseaux autonomes. Comme d’autres innovations de systèmes énergétiques autonomes, ce projet sera pertinent pour le domaine technologique opérationnel plus large.
Plus que jamais, NREL est équipé pour soutenir de tels projets et poursuivre des applications partenaires. La plate-forme de recherche avancée sur les systèmes énergétiques intégrés (ARIES) est dimensionnée et équipée pour montrer comment les contrôles et les stratégies d’exploitation peuvent être déployés sur des systèmes énergétiques réels. Les capacités de simulation ARIES peuvent relier les domaines cyber et physique, permettant des expériences complexes et intersectorielles qui reproduisent ce que les partenaires vivent sur le terrain.
Si vous souhaitez en savoir plus sur la recherche sur les systèmes énergétiques autonomes au NREL et sur la manière de vous impliquer, contactez Fei Ding à Fei.Ding@nrel.gov ou Ty Ferretti à Ty.Ferretti@nrel.gov.
Article courtoisie de la Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) du Département américain de l’énergie (DOE).
Image présentée avec l’aimable autorisation de NREL, les systèmes énergétiques autonomes (AES) fournissent des solutions intelligentes et robustes pour l’exploitation de systèmes énergétiques hétérogènes hautement électrifiés.
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