iSare, embryon du réseau électrique du futur
2011/06/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Selon les experts, dans un avenir pas très lointain, le réseau électrique sera intelligent, connu comme Smart Grid. Elle conduira l'électricité d'où elle reste jusqu'où elle est nécessaire et pourra la stocker si nécessaire. Ce réseau ne sera certainement pas parfait, mais beaucoup moins d'énergie sera dépensée qu'aujourd'hui. Les sources existantes seront mieux exploitées, laissant derrière elles l'état énergétique centralisé actuel, dépendant des combustibles fossiles et donc polluant.
Cependant, il faut encore faire beaucoup de travail. Il faut mettre beaucoup d'ingénieurs au travail. Il faut surmonter des problèmes très différents. Il faut affiner de nombreuses technologies et en créer de nouvelles. C'est un grand effort, mais les ingénieurs sont déjà en place; chercheurs du monde entier ont commencé à développer le concept de réseau intelligent. Ceux qui travaillent à Gipuzkoa sont rassemblés dans le projet iSare, dans la construction d'un microrréseau qui veulent s'installer dans le Parc Technologique de Miramón.
« Nous devons économiser de l'énergie, réduire les coûts, améliorer la sécurité et la fiabilité. Comment ? Or, des expériences pilotes ont été réalisées et ceux qui savent à ce sujet affirment que la solution est les micro-réseaux intelligents », explique Ibon Cerro, chef du département R & D de JEMA et coordinateur de la recherche dans le projet iSare. "Avec la demande énergétique existante, le réseau atteint les limites. De plus, la demande augmente, de sorte que les micro-réseaux devront maintenir cette croissance ».
L'idée est totalement nouvelle ; l'énergie sera créée dans les micro-réseaux eux-mêmes et sera autonome. Cependant, ils seront également connectés au réseau électrique général pour pouvoir exploiter le réseau électrique actuel de la même manière qu'il est exploité. Sinon, l'idée de Smart Grid est de créer un réseau de micro-réseaux intelligents. Les experts recherchent une grande structure intelligente de petits composants intelligents.
Le projet iSare de Gipuzkoa répond à cette démarche. Ce n'est qu'une première étape, une de ces micro-réseaux intelligents que les ingénieurs pourront expérimenter. Au fil des ans, une fois le fonctionnement d'iSare réglé, plus de micro-réseaux seront créés et reliés entre eux. De cette façon, le futur réseau augmentera progressivement.
Avec le projet iSare et d'autres qui fonctionnent dans le monde, les ingénieurs veulent créer une révolution.
Le voyage de l'électricité
« Le modèle réseau actuel est entièrement centralisé », explique Haritz Macicior, ingénieur chez CIDETEC-IK4. "L'énergie est produite dans quelques grands noyaux, d'où elle est souvent distribuée à des endroits très éloignés".
Pour utiliser le réseau actuel, il est nécessaire de précalculer la quantité d'énergie nécessaire à chaque instant. Il faut tenir compte si la nuit, le jour, le midi, le coucher du soleil, le lundi ou le dimanche, et précalculer l'énergie à consommer à chaque instant. Au calcul, il faut ajouter la perte d'énergie dans le transport. "Avec le réseau actuel, la distance à parcourir par l'énergie est très grande. [Sur le chemin] peut entraîner une perte de 14% », déclare Macicio. Une fois l'énergie à perdre ajoutée, il faut générer plus d'énergie que celle qui indique le résultat du calcul. Juste au cas où.
Mais ils veulent changer cela. L'intelligence du réseau signifie qu'il fonctionnera autrement. Nous ne calculerons pas la quantité d'énergie dont nous aurons besoin, mais nous générerons toute l'énergie que nous pourrons jusqu'à ce que la capacité des systèmes de stockage d'énergie soit couverte. Ensuite, le réseau travaillera pour améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'énergie », déclare Cerro.
Défis technologiques
Voilà l'intelligence. Le réseau lira les capteurs et pourra estimer où il faut de l'énergie à chaque instant et d'où il pourra être extrait. En général, en générant l'énergie dans les micro-réseaux eux-mêmes, vous devez parcourir une distance très réduite d'une zone à l'autre, car il ne sera pas nécessaire de recourir à une source située en dehors de celle-ci. Les pertes par transport seront ainsi minimisées.
Dans cette nouvelle structure, les gardes auront une grande importance. Vous ne pouvez pas gérer un microrréseau s'il n'y a pas d'accumulation d'énergie. L'énergie doit être disponible à tout moment. La question est où. C'est l'un des principaux défis pour les ingénieurs, qui a besoin d'une solution pour l'avenir.
Trois façons de stocker de grandes quantités d'électricité ont déjà été proposées. Le premier est le plus visible pour les gens de la rue: les batteries. Comme l'énergie est stockée pour le téléphone mobile dans les batteries lithium-ion, il pourrait y avoir des batteries d'entrée d'électricité au micro réseau. Le problème est la taille, avec des batteries beaucoup plus grandes que celles du téléphone. Heureusement, cette recherche avance très vite.
"Ce moment est assez bon, car l'automobile est en train de pousser le développement de batteries ion-lithium", affirme Macicio. En outre, les micro-réseaux intelligents ont un avantage sur les voitures électriques. "Pour iSare, par exemple, l'évolution de la batterie n'est pas si importante, car les batteries s'arrêtent. Ils ne doivent pas se déplacer d'un endroit à l'autre en continu, dans le cas de la voiture électrique oui, donc ils ont besoin de batteries à très haute densité énergétique pour augmenter l'autonomie et réduire autant que possible le poids de la batterie ».
Dans tous les cas, l'idée de réseau intelligent est d'intégrer au réseau batteries de véhicules. Il est possible que lorsque la voiture est connectée au réseau, le réseau retire l'électricité de la voiture au lieu de le faire, en fonction de la demande. « Il n'est pas clair comment cela va se faire, mais les experts assurent qu'à l'avenir il y aura des millions de voitures électriques connectées qui formeront un grand entrepôt du point de vue du réseau », déclare Macizo. Faible consommation d'électricité des batteries de chaque voiture, il y aura des mouvements énergétiques très élevés. Et, par exemple, vous pouvez optimiser le système pour rediriger l'électricité en petites heures de la nuit et recharger les voitures avant l'aube.
Les batteries ne seront pas seulement dans ce travail. La deuxième façon de stocker l'énergie sont les supercondensateurs. Les condensateurs sont des composants typiques des circuits électriques, qui stockent temporairement l'électricité pour fournir instantanément un courant court à haute intensité. Les ingénieurs veulent utiliser la même idée, mais à grande échelle. Pour donner une idée, dans les deux cas, on peut comparer la capacité d'accumulation d'électricité par une grandeur appelée capacité. La capacité d'un condensateur conventionnel est mesurée en micro-farades, tandis que celle d'un supercondensateur est mesurée en pharadétan -millions de fois plus de capacité. « Nous parlons de supercondensateurs de 63 phares, par exemple », déclare Cerro.
La troisième proposition est les volants d'inertie ; au lieu de se stocker sous forme électrique, l'énergie s'accumule en accélérant le mouvement circulaire d'un volant ; puis on peut récupérer en faisant la conversion inverse, c'est-à-dire en générant de l'électricité avec ce mouvement.
Il s'agit de trois idées différentes qui ne seront pas soutenir dans l'une d'elles. « Les trois seront testés à Miramón », affirme Cerro. "Nous croyons que les trois sont aptes pour les micro-réseaux". L'un des objectifs de iSare est d'essayer cette aptitude dans la réalité.
Une opportunité pour les renouvelables
La combinaison de systèmes de stockage de grandes quantités d'énergie et d'un réseau de gestion intelligent est une bonne nouvelle, en particulier dans le domaine des sources d'énergie renouvelables. Il y a maintenant des moments où les éoliennes s'arrêtent parce qu'il n'y a pas où stocker cette énergie qu'elles génèrent. Selon le vent, ils doivent les éteindre de temps en temps », dit Cerro. Mais nous voulons que toute l'énergie possible soit générée, le réseau la gardera et la gérera plus tard. Nous voulons générer de l'énergie quand il y a du vent ou quand le soleil sonne".
Pour le tester, des plaques photovoltaïques et deux éoliennes seront installées à Miramón, une à axe vertical et une à axe horizontal. "Nous devons encore faire des études pour savoir où sonne le vent". Cependant, il sera procédé à son installation. Ils sont indispensables pour le microrréseau.
Tout le réseau exigera un grand travail de coordination, mais Ibon Cerro est très optimiste. "Nous pouvons réaliser toute la recherche en Gipuzkoa. Nous croyons qu'avec ce projet Gipuzkoa sera une référence. En Europe et aux États-Unis, les experts parlent de ces réseaux et il y a des projets similaires. Bien sûr, nous ne sommes pas les premiers, mais nous espérons être parmi les cinq premiers ».
De nombreux autres chercheurs développent des projets spécifiques liés au réseau intelligent, mais très peu préparent un micro-réseau complet. « En Europe, il y en a moins de dix en ce moment », déclare Cerro. En Gipuzkoa sera iSare, si tout va bien, à la fin de 2012. Par conséquent, l'intelligence est proche du réseau électrique.
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