Les réseaux d’utilité et les microréseaux ont beaucoup en commun. Les deux ont la même fonction: fournir de l’énergie électrique aux consommateurs. Les deux sont soumis aux mêmes contraintes – en veillant à ce que la production électrique et la charge électrique soient égales à tout moment. Leurs composants, cependant, sont différents.
Les microréseaux sont à une échelle beaucoup plus petite que les réseaux de services publics et, par conséquent, comprennent des composants qui sont réduits en conséquence.
Voici les principaux composants d’un microréseau:
Ressources de production d’électricité au sein de microréseaux
Le cœur battant d’un microréseau est constitué d’un ensemble de ressources de production d’électricité. Les ressources de production typiques trouvées dans les microréseaux comprennent des générateurs au diesel et / ou au gaz naturel, des panneaux solaires et des éoliennes.
Les microréseaux les plus basiques sont généralement construits autour d’un ou plusieurs générateurs diesel. Lorsque le gaz naturel est disponible, les générateurs de gaz font également partie des options disponibles. Les microréseaux insulaires plus anciens, par exemple, sont basés sur une petite centrale électrique composée de quelques moteurs diesel couplés à des alternateurs. Les générateurs sont le choix par défaut pour alimenter un microréseau car ils peuvent couvrir une large gamme de charges et peuvent être utilisés comme alimentation de secours. Ils démarrent rapidement, sont sensibles aux changements de charge et peuvent fonctionner avec une variété de carburants.
La technologie des piles à combustible apparaît comme une option valable pour fournir une alimentation à la demande sur les microréseaux. Les piles à combustible peuvent fonctionner au gaz naturel, à l’hydrogène et à d’autres combustibles moins courants. Bien que leur coût reste trop élevé pour être largement utilisé, les piles à combustible à hydrogène sont considérées comme une source potentielle d’électricité sans CO2 à petite échelle.
Ressources énergétiques intermittentes au sein des microréseaux
Le coût des panneaux solaires est devenu si bas que, dans certaines régions, leur installation sur les maisons et les entreprises est une évidence. Les campus universitaires, les installations industrielles et autres équipés d’un microréseau peuvent installer des panneaux solaires en grand nombre, réalisant ainsi des économies importantes sur leurs factures d’énergie. En fait, beaucoup construisent un microréseau spécifiquement pour pouvoir mieux intégrer et tirer parti de leurs ressources solaires.
Stockage d’énergie au sein de microréseaux
De nombreux propriétaires choisissent parfois de compléter leur installation photovoltaïque à domicile avec une batterie. De même, de nombreux propriétaires de microréseaux intègrent le stockage d’énergie par batterie dans leur système. Avec le prix des batteries lithium-ion à un niveau historiquement bas, les avantages de l’ajout d’une ressource de stockage d’énergie justifient souvent le coût supplémentaire.
D’une part, les systèmes de stockage d’énergie par batterie fournissent un service appelé « décalage temporel ». Les batteries à décalage horaire collectent de l’électricité supplémentaire à partir d’un système solaire surdimensionné pendant la journée, puis déchargent la batterie après le coucher du soleil pour répondre aux demandes de charge pendant la nuit. De même, les batteries peuvent être déchargées à des moments où la sortie du réseau solaire ne correspond pas aux exigences de charge, telles que de courtes périodes de demande de pointe. Cela permet au propriétaire de maximiser l’utilisation des ressources intermittentes.
Un autre avantage des systèmes de batteries est leur capacité à répondre instantanément aux changements de la demande d’électricité sur le microréseau. Avoir une batterie comme capacité de veille est souvent beaucoup plus rentable que de tourner au ralenti un générateur supplémentaire 24h / 24 et 7j / 7 au cas où la demande augmenterait de manière inattendue. Considérez le stockage d’énergie comme la graisse sur le microréseau où l’énergie est stockée.
Gestion de la charge au sein des microréseaux
Certains propriétaires de microréseaux ont la possibilité de gérer activement la demande d’électricité de la même manière qu’ils gèrent la production d’électricité.
Par défaut, lorsqu’une grande machine électrique démarre quelque part sur le microréseau, les générateurs alimentant le microréseau doivent rapidement monter en puissance pour répondre à la demande supplémentaire. Les microréseaux qui gèrent activement la demande ont une autre option. Ils peuvent diminuer la demande ailleurs sur le microréseau, par exemple en éteignant temporairement la climatisation d’un bâtiment. Le résultat est que la demande et la production sont à nouveau équilibrées sans augmenter la production.
Contrôle et communications au sein des microréseaux
Les microréseaux ont besoin d’un cerveau et d’un système nerveux pour fonctionner de manière sûre et efficace, ce qui nécessite de posséder des systèmes de contrôle de microréseaux sophistiqués.
Les réseaux de distribution à grande surface desservent des millions de consommateurs et présentent une inertie considérable, ce qui limite le potentiel de changements rapides et incontrôlés. Les microréseaux, en revanche, comprennent moins de charges et de ressources et sont plus sensibles aux variations de charge et de production. Le démarrage de plusieurs grosses machines électriques sans avoir l’assurance qu’une quantité équivalente de production est disponible est un moyen sûr de planter le microréseau.
Le système de contrôle d’un microréseau comprend généralement plusieurs contrôleurs et capteurs répartis sur son territoire. Un système de contrôle de surveillance et d’acquisition de données (SCADA) est également nécessaire pour collecter des données et distribuer des instructions.
Si le système SCADA est le système nerveux du microréseau, alors le logiciel de gestion de l’énergie est le cerveau ; ce logiciel peut être très sophistiqué. L’intelligence artificielle (IA) et les fonctionnalités d’apprentissage automatique permettent aux logiciels modernes de gestion de l’énergie d’apprendre à mieux anticiper la charge des consommateurs sur le microréseau et la production à partir d’actifs renouvelables, afin d’optimiser le système pour qu’il fonctionne de la manière la plus rentable. Maximiser l’utilisation des ressources renouvelables, minimiser les coûts des combustibles fossiles et maintenir la fiabilité de l’équipement et du microréseau, tout en répartissant la charge, est pris en charge par le logiciel de gestion de l’énergie, dans les paramètres spécifiés par le propriétaire du microréseau.
Commutateurs, onduleurs et autres équipements
Enfin, les microréseaux comprennent d’autres composants critiques tels que des câbles électriques, des disjoncteurs, des transformateurs et plus encore. Ces composants sont les os, les muscles et les vaisseaux sanguins d’un microréseau. Ils connectent les ressources de production aux consommateurs et permettent au système de contrôle du microréseau d’effectuer des modifications de l’état du microréseau.
Les commutateurs de transfert automatiques, par exemple, isolent différents actifs de production pour s’assurer que, par exemple, l’onduleur alternatif associé à un réseau solaire n’alimente pas en électricité un générateur diesel. Les onduleurs convertissent l’alimentation CC fournie par des batteries ou par des panneaux solaires en courant alternatif correctement synchronisé avec d’autres ressources CA sur le microréseau.
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