Construire l'avenir des systèmes énergétiques complexes

L'électronique de puissance a le potentiel de bouleverser les systèmes de distribution électrique et de nous emmener vers un avenir plus durable. Cette avancée technologique ouvre la voie à un avenir plus respectueux de l'environnement en améliorant l'efficacité et la fiabilité des réseaux électriques, en intégrant les sources d'énergie renouvelables et en facilitant le déploiement de solutions innovantes de stockage de l'énergie.

A la pointe de cette évolution se trouve le Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST), qui abrite l'unité de recherche "Intelligent Clean Energy Systems". L'institut a récemment organisé le 15e symposium international de l'IEEE sur l'électronique de puissance pour les systèmes de production décentralisée (PEDG 2024).

Ouvrir le champ des possibles en matière d'énergies renouvelables

PEDG 2024, qui a attiré plus de 200 participants du monde entier, a approfondi la théorie, l'analyse, la conception et le déploiement de l'électronique de puissance, en mettant l'accent sur la production distribuée, le stockage de l'énergie et les sources d'énergie durables. Elle a mis en lumière les configurations émergentes, les contrôles, les applications et les tests dans le domaine des énergies renouvelables, en insistant sur les étapes critiques nécessaires pour atteindre les objectifs de production de pointe et de neutralité en matière d'émissions de carbone. Cette conférence scientifique internationale a abordé toute une série de sujets, tous essentiels pour nous guider vers un avenir plus vert.

Électronique de puissance pour les sources durables

Un volet de PEDG 2024 était consacré aux progrès réalisés dans le domaine des convertisseurs de puissance et des commandes pour diverses sources durables, y compris les technologies de l'hydrogène. La conversion efficace de l'énergie à l'aide de technologies innovantes et l'application des ressources basées sur les onduleurs (IBR) ont été mises en évidence. Les discussions ont également porté sur les normes de surveillance et de protection des systèmes de production distribuée, soulignant l'importance de cadres solides pour favoriser l'adoption de l'énergie durable.

Stockage de l'énergie dans les systèmes électriques distribués

Le rôle de l'électronique de puissance dans les systèmes de stockage d'énergie et les véhicules électriques a également été au centre des débats. Les sujets abordés comprenaient les applications dans les batteries, les supercondensateurs, les systèmes de stockage hybrides et les infrastructures de recharge des flottes de véhicules électriques. Des stratégies de gestion de l'énergie pour la planification et le dimensionnement des systèmes ainsi que diverses solutions ont été examinées, montrant comment l'électronique de puissance peut améliorer l'efficacité et la fiabilité du stockage de l'énergie, ce qui est essentiel pour l'intégration des sources d'énergie renouvelables.

Systèmes de puissance pilotés par l'électronique de puissance

Le symposium a également abordé l'impact de l'électronique de puissance sur les micro-réseaux et la production distribuée. Les discussions ont porté sur l'interconnexion des réseaux, le fonctionnement en îlotage, l'impact sur la qualité de l'énergie électrique et les stratégies d'atténuation. En mettant l'accent sur la formation des réseaux, la réponse à la demande et les stratégies pour une forte pénétration de la production distribuée, les sessions ont mis en évidence le potentiel de transformation de l'électronique de puissance dans les systèmes électriques modernes.

Sujets émergents : IA, cybersécurité et au-delà

Les sujets émergents tels que les nouveaux semi-conducteurs de puissance, la cybersécurité, l'intelligence artificielle, le big data, les questions politiques et la simulation en temps réel dans les systèmes d'énergie renouvelable étaient également à l'honneur. Ces discussions ont mis l'accent sur les rôles de ces technologies avancées dans les systèmes de production distribués et durables basés sur l'électronique de puissance, illustrant l'intersection de l'innovation et de la durabilité.

LE Power Lab du LIST: carrefour de l'innovation et de l'application dans le monde réel

Au cœur de ces avancées se trouve le Power Lab du LIST, une installation de pointe dédiée à la validation expérimentale de systèmes énergétiques complexes. Divisé en deux zones distinctes - la simulation de systèmes en temps réel et l'expérimentation de la conversion d'énergie - ce laboratoire teste rigoureusement les performances du matériel dans des scénarios complexes du monde réel, dans des conditions d'exploitation contrôlées, avant de les déployer dans des environnements pilotes.

Dans cette configuration, le dispositif réel est intégré dans la boucle de simulation en temps réel à l'aide de systèmes de mesure et d'amplificateurs de puissance avancés, ce qui garantit la compatibilité entre les signaux numériques et les signaux d'alimentation du monde réel. Le laboratoire intègre également les réseaux de communication dans les essais en temps réel, évaluant l'impact des imprévus et des cyberattaques sur les performances du système. Cette approche globale permet des essais et une validation approfondis, essentiels pour la fiabilité et l'efficacité des nouveaux systèmes énergétiques.

Dans le cadre des projets Horizon Europe i-STENTORE, WeForming et EnerTEF, le Power Lab du LIST développe un convertisseur multiport connecté au réseau électrique, aux piles à combustible, aux chargeurs de véhicules électriques et aux panneaux photovoltaïques. Cette solution promet d'apporter de la flexibilité au réseau de distribution, en ajoutant de nombreuses fonctionnalités à l'électronique de puissance. Le laboratoire utilise des dispositifs matériels réels tels que des convertisseurs de puissance, des amplificateurs de puissance et des sources de courant alternatif, qui communiquent avec du matériel en temps réel par l'intermédiaire de bus de terrain pour contrôler les dispositifs, comblant ainsi le fossé entre les mondes physique et virtuel.

Dans le contexte du laboratoire, plusieurs systèmes de stockage d'énergie par batterie ont été déployés dans tout le Luxembourg. Ces systèmes fournissent des services auxiliaires au réseau, notamment des services d'écrêtement des pointes, de gestion de la congestion et de flexibilité. Le laboratoire offre aux fabricants la possibilité de tester les performances de leur matériel dans des scénarios complexes du monde réel dans des conditions contrôlées, démontrant non seulement la viabilité technique et économique, mais aussi la fiabilité dans des conditions d'exploitation exigeantes.

Pedro Rodríguez, chef de l'unité Systèmes intelligents d'énergie propre au LIST, explique : "Si des technologies comme le photovoltaïque sont arrivées à maturité, d'autres, comme le stockage de l'énergie et l'hydrogène, nécessitent encore un développement pratique important. La capacité du laboratoire à développer, exploiter et contrôler de nouveaux systèmes énergétiques dans des conditions pratiques est essentielle pour démontrer leur performance et répondre aux besoins des utilisateurs."

En réduisant l'écart entre l'innovation et l'application dans le monde réel, le LIST ouvre la voie à un avenir énergétique plus durable et plus résilient.