Flexibilité énergétique : Comment adapter la production d'énergie d'un système en fonction des périodes de haute ou de basse demande ?

Les principaux domaines de consommation d'électricité dans l'industrie sont le chauffage et l'éclairage. Pour réduire la consommation, les industries mettent en œuvre des stratégies de récupération et d'optimisation de l'énergie. Mais pour optimiser votre production d'électricité, vous devez tout d'abord pouvoir la surveiller et l'analyser.

La mesure de l'électricité est une méthode d'estimation de la consommation d'électricité : des compteurs déterminent et enregistrent les données sur la quantité d'énergie utilisée par le site à un moment donné. Cette surveillance peut être automatisée via la connexion du compteur à une unité de mesure.

L'utilisation de compteurs d'électricité vous permet de récupérer différents types de données :

• historique de consommation par période ;
• consommation des équipements ;
• tendances saisonnières.

Des analystes spécialisés utilisent ces données avec un logiciel spécifique pour créer des schémas de consommation et des tendances saisonnières.

L'analyse de la consommation est la première étape d'un processus d'optimisation de l'énergie. Cette mission peut être confiée à un « gestionnaire énergétique » dont le rôle est d'identifier les possibilités d'économie d'énergie et de proposer des ajustements. Par exemple, en recommandant un meilleur dimensionnement des systèmes, ou en révisant les instructions de chauffage ou de stockage en chambre froide.

La flexibilité électrique fait référence à la capacité du système électrique à s'adapter et à répondre dynamiquement aux variations de l'offre et de la demande et des conditions environnementales. Ce concept est particulièrement important dans un domaine où la transition vers des sources d'énergie renouvelables, telles que les énergies solaire et éolienne, modifie fondamentalement le paysage énergétique.

Il consiste à modifier le fonctionnement d'un ou de plusieurs équipements en fonction de la charge du système énergétique, réduisant ainsi la consommation et obtenant en conséquence un avantage financier.

Les technologies de stockage, c'est-à-dire les systèmes de stockage de l'énergie tels que les batteries au lithium, sont des composants clés de la flexibilité électrique ; ils permettent le stockage du surplus d'énergie lorsque la production dépasse la demande, et sa mise à disposition lorsque nécessaire, assurant ainsi une disponibilité continue.

Cette stratégie nécessite en outre une gestion plus intelligente et plus sophistiquée du réseau électrique, via des systèmes de commande avancés et des technologies de surveillance en temps réel, ce qui permet une adaptation rapide de la production et de la distribution d'énergie aux conditions changeantes.

Certaines énergies renouvelables, telles que l'énergie solaire ou l'énergie éolienne, présente la particularité d'être produites de façon intermittente. Mai le partage de ces sources d'énergie joue un rôle de plus en plus important et requiert par conséquent le développement et l'optimisation de solutions de stockage de l'électricité.

Il existe actuellement trois solutions principales de stockage d'énergie :

• le stockage mécanique , tel que les barrages hydroélectriques, les stations de transfert d'énergie par pompage (STEP) ou le stockage d'énergie par air comprimé (CAES) ;
• le stockage électrochimique dans des piles, batteries ou des condensateurs, ainsi que l'hydrogène ;
• le stockage thermique , comme par exemple dans des ballons d'eau chaude.

Les installations de stockage offrent différents services entre la production, le transport, la distribution ou la consommation d'électricité : les stations STEP et les barrages hydroélectriques sont également les plus performants financièrement. Les solutions de stockage telles que l'hydrogène, l'air comprimé ou le stockage thermique se développent également rapidement.

L'énergie renouvelable (EnR) est constituée de sources qui peuvent se renouveler naturellement, à une vitesse telle qu'elles sont considérées comme étant inépuisables à l'échelle du temps humain. Elles sont divisées en 5 catégories principales : l'énergie éolienne, l'énergie solaire, la biomasse (bois, déchets, etc.), l'énergie hydraulique et l'énergie géothermique.

Le plus grand défi pour les énergies renouvelables intermittentes (énergies éolienne, solaire) est posé par le stockage à grande échelle de l'énergie produite pour compenser la production qui ne peut pas être modulée en fonction de la demande.

Dans ce cas, il est nécessaire de construire des réseaux intelligents pour assurer une production d'électricité stable.

L'automatisation joue un rôle décisif dans la régulation de la production d'électricité.

En premier lieu, elle permet une optimisation des processus de production via l'adaptation en temps réel de la production à la demande ; le fabricant peut ainsi éviter une surproduction et le gaspillage énergétique qui en découle.

Il vous permet également de gérer de façon intelligente le chauffage et l'éclairage, c'est-à-dire les zones à forte consommation. L'automatisation provoque l'activation et la désactivation en fonction de paramètres prédéfinis, tels que la présence des employés, des calendriers spécifiques ou les conditions météorologiques.

L'utilisation de capteurs intelligents offre également une grande opportunité en termes de maintenance : la surveillance en temps réel vous permet d'identifier immédiatement les fuites, les défaillances ou les ruptures; les interventions sont plus rapides et les fuites reviennent à moins cher.

Et enfin, l'automatisation facilite la gestion des ressources énergétiques : grâce à des algorithmes et à des modèles de consommation, le logiciel est en mesure de prédire la demande énergétique et d'adapter la production en conséquence. Elle peut aussi contrôler le stockage du surplus d'énergie produite, en vue d'une utilisation ultérieure.

Le réseau intelligent se développe de plus en plus grâce à l'Internet des objets (IoT). L'objectif est de rationaliser les interactions entre les bâtiments et les réseaux d'énergie, de façon à optimiser l'approvisionnement en énergie en fonction des périodes de consommation, ou à gérer l'intermittence de l'énergie renouvelable.

Le fonctionnement d'un réseau électrique intelligent repose sur un composant spécifique : la carte SIM M2M (ou multi-opérateurs), qui permet la surveillance et le pilotage à distance d'équipements, tels que des lignes électriques ou des transformateurs.

Les capteurs de réseau intelligent résolvent les problèmes économique et environnemental, car ils fonctionnent en régulant (et donc réduisant) la consommation d'énergie industrielle.

Énergie intelligente : des technologies pour une production d'énergie encore plus efficace

Les technologies permettant l'optimisation de la production d'énergie en vue de la réduction de l'impact économique et environnemental (énergie intelligente) sont développées en permanence.

L'application de l'IoT et de l'intelligence artificielle améliorera particulièrement le contrôle et la surveillance des équipements de génération d'énergie. Il sera par conséquent plus facile d'identifier et de corriger les défaillances et d'éviter un gaspillage important.

Les innovations qui émergent dans le secteur de l'énergie renouvelable sont différentes :

• panneaux solaires fabriqués à partir de déchets alimentaires ;
• éoliennes sans pales, qui fonctionnent avec les oscillations et les vibrations ;
• batteries lithium en verre, dont la capacité augmente avec le temps et avec une densité énergétique deux fois plus élevée que celle d'une batterie lithium-ion ;
• avion à énergie résiduelle, propulsé à l'aide de déchets et de combustibles ligneux ;
• nanotubes de carbone permettant de générer du courant électrique par réaction avec l'environnement ;
• diodes bioluminescentes, pour l'éclairage public.

D'autres innovantes technologies d'énergie intelligente, telles que celles utilisant le thorium comme alternative écologique à l'uranium pour l'énergie nucléaire.

L'électricité produite par les piles à combustible à hydrogène bas carbone constitue l'une des voies les plus importantes pour une mobilité propre, mais une production massive à partir d'énergie renouvelable doit encore être développée.

Comme vous pouvez le constater, l'ajustement de la production d'énergie en fonction des périodes est une façon de réaliser des économies financières et de réduire la consommation d'électricité, mais ce n'est pas la seule solution.

Quelles que soient les stratégies adoptées, l'énergie intelligente est en pleine expansion et met en œuvre des technologies avancées pour produire, stocker et distribuer l'énergie de façon propre, efficace et économique.