RT23 | Smart-Integrated-Grid : Réseau insulaire PHIL comprenant des systèmes électriques et à hydrogène

Les systèmes Énergie modernes exigent des changements considérables dans notre infrastructure Énergie afin de faire face aux conséquences de la décarbonisation. Deux grands défis se posent : d'une part, la nature volatile des sources d'Énergie renouvelables telles que l'éolien et le solaire, qui conduit à un profil d'injection d'Énergie à caractère intermittent et, d'autre part, la mise hors service des générateurs rotatifs. Ces deux circonstances combinées pourraient créer une tempête parfaite susceptible de déstabiliser le système Énergie pour la raison suivante. Depuis qu'il existe des réseaux Énergie basés sur le courant alternatif (CA), il est impératif de stabiliser la fréquence du CA à une valeur prédéfinie, par exemple 50 Hz en Europe. Les fluctuations ont toujours été un facteur et ont été causées, par exemple, par le délestage et le déplacement de la charge. Les générateurs rotatifs, en raison de l'inertie de masse inhérente à leurs composants, contrent ce phénomène en jouant un rôle de tampon pour atténuer les fluctuations de fréquence. Sacrifier cette propriété d'équilibrage expose évidemment le réseau aux dangers émanant de ces fluctuations. Outre l'abolition de ce mécanisme de compensation basé sur l'inertie de masse, le déplacement de l'apport d'Énergie vers des sources d'Énergie intrinsèquement volatiles exacerbera considérablement ce problème. En résumé, nous sommes confrontés à deux problèmes : plus de fluctuations et moins de moyens pour les contrer. Une solution prometteuse à cette énigme est le couplage des secteurs Énergie afin de recréer une capacité tampon, bien que de nature différente. L'idée est de coupler le réseau d'Énergie électrique à un réseau d'Énergie hydrogène et d'utiliser l'hydrogène comme composant tampon. Cette approche repose sur un couplage transparent des technologies de conversion de l'électricité en gaz (via un électrolyseur) et du gaz en électricité (via une pile à combustible). Cependant, la mise en œuvre de ce couplage n'est pas simple et nécessite une approche holistique englobant les domaines scientifiques de l'électronique de puissance, de l'électrochimie et des systèmes d'Énergie électrique. En outre, un contrôle et une communication intelligents sont nécessaires pour le fonctionnement des différents composants techniques nécessaires à l'intersection des systèmes Énergie . C'est particulièrement le cas pour les systèmes Énergie non rigides où les perturbations ont un impact important sur le comportement du système. La coordination, la communication et la répartition de la charge doivent donc être rapides et fiables. À cette fin, un réseau îloté de courant alternatif basse tension composé d'une charge de courant alternatif, d'une chaîne de batteries et de chaînes émulées de cellules photovoltaïques et de piles à combustible a été mis en place et fait l'objet d'une étude. Les sources de courant continu (CC), à savoir la batterie et le système photovoltaïque, sont connectées au point d'intersection par l'intermédiaire d'une électronique de puissance CC/CD et CC/CA. À un niveau hiérarchique supérieur, un simulateur en temps réel OPAL a été mis en œuvre pour répondre à trois objectifs : 1. Contrôle centralisé : Il génère des valeurs de référence et initialise les séquences, 2. Dispositif de surveillance : Acquisition et affichage des données de mesure en temps réel, 3. Simulations en temps réel : Génère des paramètres d'entrée/sortie pour les dispositifs émulés. Ces trois points peuvent être sommairement démontrés par une séquence de démarrage automatique initialisée par OPAL impliquant tous les composants, la mise en œuvre de séquences comprenant des événements transitoires et des protocoles d'arrêt sûrs, impliquant également tous les composants. Remerciements : Cette recherche fait partie du projet CoupleIT ! financé par dtec.bw - Centre de recherche sur la numérisation et la technologie de la Bundeswehr, que nous remercions vivement. dtec.bw est financé par l'Union européenne - NextGenerationEU.