Le réseau du futur

Autonomous Energy Grids (AEG), c’est le nom d’un projet du Laboratoire américain d’énergie renouvelable (NREL) créé pour visualiser le réseau électrique de l’avenir : dans ce réseau du futur, la production d’énergie issue de nombreuses sources décentralisées est gérée en temps réel pour assurer un approvisionnement énergétique sûr et constant.

Le concept est axé sur l’utilisation de technologies intelligentes et de communications autonomes : il repose sur une série de micro-réseaux interconnectés, qui communiquent les uns avec les autres et utilisent des algorithmes pour rechercher continuellement les meilleures conditions de fonctionnement en réponse à la demande, à la disponibilité de l’énergie et au prix.

« Le futur réseau sera beaucoup plus distribué et trop complexe pour être contrôlé par les techniques et technologies actuelles », déclare Benjamin Kroposki, le directeur du centre d’ingénierie des systèmes de puissance du NREL. « Nous avons besoin d’une voie pour exploiter le potentiel de toutes ces nouvelles technologies s’intégrant au système énergétique. »

Affiner la théorie

Le projet des chercheurs est actuellement principalement théorique, avec des applications probablement possibles dans plus de 10 ans. À l’origine du projet, un groupe de scientifiques cherchaient à développer des méthodes de contrôle et d’optimisation en temps réel de systèmes d’énergie individuels. Est alors apparue l’idée que ces systèmes individuels, ou « cellules », pouvaient communiquer entre eux pour former un système qui couvre tout le réseau.

« La nouveauté de notre solution est que nous répondons à un problème à deux aspects », explique Kroposki. « Premièrement, en raison du grand nombre d’appareils, nous ne pouvons pas utiliser un contrôle central, nous devons distribuer le problème d’optimisation. L’autre problème est que nous avons des conditions qui varient dans le temps et que, par conséquent, l’optimisation change toutes les secondes et doit être résolue en temps réel. »

Actuellement, les chercheurs simulent AEG composé de centaines de cellules différentes qui fonctionnent à l’unisson, mais estiment qu’il devrait être considérablement renforcé pour constituer une solution réseau unifiée : rien que la région de la baie de Californie, par exemple, compte déjà plus de 20 millions de points de contrôle. « Des algorithmes de résolution sont nécessaires à chaque seconde », explique Jennifer King, une chercheuse du NREL. « Tenter de décider du sort d’un million de choses à chaque seconde, c’est là tout le défi. »

Application dans le monde réel

Le prochain challenge consiste à utiliser ces algorithmes dans des conditions réelles, où tout ne fonctionne pas toujours sans problème et où d’éventuels retards et obstacles doivent être pris en compte. Organiser l’infrastructure et assurer sa sécurité représentera un défi ultérieur important.

Les chercheurs ont publié de nombreux articles traitant de différents aspects des AEG. Le NREL note aussi que Siemens et le fabricant de batteries Eaton participent aux travaux, et qu’une coopérative dans l’énergie du Colorado applique actuellement des techniques de contrôle basées sur le travail du groupe.

« Beaucoup de personnes travaillent sur de petits aspects du projet… Nous en avons la vision globale », a déclaré Kroposki. « On verra probablement les premiers réseaux de ce type dans les hôpitaux, les campus et les communautés ; ils s’élargiront au fur et à mesure. »