Une solution de réseau intelligent pour l'avenir énergétique de la Suisse

Le chercheur Lukas Ortmann a travaillé avec AEW Energie AG, le fournisseur d'énergie du canton d'Argovie, afin d'exploiter les mesures en temps réel et les algorithmes de pointe pour contrôler à distance les onduleurs solaires du réseau. À long terme, ce renforcement virtuel du réseau peut permettre à AEW de stabiliser la tension, de déployer davantage de générateurs renouvelables et d'augmenter la capacité du réseau sans avoir à poser davantage de câbles électriques. Cette solution innovante permet de réduire considérablement les coûts et d'éviter toute perturbation de l'environnement.

En détail : l'algorithme, appelé Online Feedback Optimization, résout un problème d'optimisation (par exemple, minimiser les pertes d'énergie ou les coûts économiques). Sa nouveauté réside dans le fait qu'il n'utilise pas un modèle de système détaillé pour calculer les actions optimales hors ligne, mais qu'il fait des petits pas répétés vers le point d'exploitation le plus efficace en utilisant uniquement les mesures du réseau. Dans le réseau AEW, l'algorithme recueille les mesures de tension et de flux de puissance réactive de l'ensemble du réseau, calcule les points de consigne mis à jour pour les onduleurs photovoltaïques afin de réduire les coûts de flux de puissance réactive, et envoie ces commandes aux onduleurs photovoltaïques. Cette prise de décision algorithmique basée sur des données de retour d'information collectées en continu est connue sous le nom de contrôle en "boucle fermée" et garantit un fonctionnement optimisé, une plus grande réactivité et une plus grande résilience.

La mise en œuvre pilote réussie a donné d'excellents résultats dans le contrôle de la production de puissance réactive d'une seule installation solaire et laisse entrevoir un impact potentiellement important si cette solution logicielle était déployée à plus grande échelle dans l'infrastructure énergétique : il s'agit d'un outil très efficace pour permettre l'utilisation croissante de l'énergie solaire, qui est un élément important de la stratégie énergétique suisse 2050.

M. Ortmann a déclaré : "Si la résolution du problème d'un approvisionnement énergétique sûr et efficace est un cas d'utilisation idéal, la technologie a un potentiel bien plus large. Je vois des possibilités d'obtenir des gains similaires dans de nombreuses applications où un système technique doit être contrôlé et utilisé de manière efficace. Des exemples peuvent être trouvés dans le réseau de distribution, le réseau de transmission et au-delà".

Le fondement mathématique de cette solution innovante de réseau intelligent a été développé sous la direction du Dr. Saverio Bolognani dans le groupe du professeur Florian Dörfler à l'Institut d'Automatique (IfA) de l'ETH Zurich et le PRN Automation avec le soutien de l'Office Fédéral de l'Energie.

M. Moser, de l'Office Fédéral de l'Energie, déclare : "Ce projet est l'aboutissement de huit années de recherche sur l'optimisation de la rétroaction en ligne. Ce qui a commencé comme une recherche très théorique s'est transformé en une solution passionnante et pratique à un problème urgent du monde réel avec de grands avantages pour la société." M. Ortmann ajoute : "La volonté d'AEW d'explorer des idées novatrices au service d'un approvisionnement énergétique robuste en a fait un partenaire idéal pour nous permettre d'affiner cette technologie qui, en fin de compte, aidera toute la Suisse".

Alessandro Scozzofava, chef d'équipe pour le développement du réseau chez AEW, a déclaré : "Ce projet est un exemple frappant de l'interaction optimale entre l'innovation, la sécurité de l'approvisionnement et la durabilité - trois de nos valeurs les plus importantes. Fournir des réseaux et des services optimisés pour répondre à la demande nationale est un défi complexe, et nous avons tous remarqué comment l'approvisionnement en énergie réagit aux influences extérieures. L'énergie solaire offre un énorme potentiel de réduction des émissions de CO2 liées à la production d'électricité, mais l'expansion correspondante du réseau a généralement un coût élevé. Grâce à l'automation simple et intelligente mise au point par l'équipe de Lukas Ortmann, nous pouvons contribuer à un réseau du futur avec des centrales de production d'énergie renouvelable décentralisées. En même temps, ce contrôle de la puissance réactive assure la régulation de la tension, ce qui nous permet de faire face à la demande croissante d'énergies renouvelables et d'échelonner en conséquence les extensions coûteuses du réseau. En outre, il ouvre de nouvelles possibilités de compensation financière pour les propriétaires d'installations photovoltaïques qui mettent leurs installations à disposition pour de tels services de réseau et peut même créer une incitation supplémentaire à la construction de nouvelles installations photovoltaïques."

"L'équipe de Lukas Ortmann teste les résultats de ses recherches dans un environnement réel, réalisant ainsi le transfert vers la pratique. La démonstration, réussie dans un réseau électrique, montre que la méthode peut être appliquée à l'exploitation du réseau. En outre, cette méthode permet de relever d'autres défis dans le domaine des réseaux électriques et d'étendre considérablement le cas d'utilisation présenté ici. Je vois un grand potentiel dans l'utilisation de ces méthodes basées sur des mesures et des algorithmes d'optimisation extensibles", déclare Mathias Duckheim, Senior Key Expert chez Siemens.

Pour plus d'informations sur l'optimisation du retour d'information en ligne, Lukas Ortmann présente une étude approfondie :

Pour de plus amples informations, veuillez contacter Linda Seward ou consulter le site web du projet.