Comment surveiller de près les données énergétiques des ménages peut libérer leurs productions solaires et (éventuellement) leur faire gagner plus d’argent

Près d’un ménage australien sur trois a des panneaux solaires sur son toit. La plupart sont motivés par la hausse des prix de l’électricité et les préoccupations environnementales.

Les ménages perçoivent un tarif dit de rachat pour l’excédent d’énergie qu’ils exportent vers le réseau. Alors que les clients aimeraient être payés pour chaque morceau d’énergie qu’ils sont capables d’exporter vers le réseau plus large, les opérateurs ont imposé une limite fixe ou “statique” sur la quantité d’énergie que chaque ménage peut exporter. Cela permet de maintenir les tensions du réseau (ou la pression électrique) dans une plage de sécurité.

Ces limites sont nécessaires en raison de l’incertitude quant aux impacts sur le réseau des fluctuations de la consommation et des exportations d’énergie des ménages.

Le réseau est connecté aux ménages via des transformateurs “basse tension” qui réduisent la tension à un niveau que les clients peuvent utiliser. L’incertitude survient parce que les opérateurs peuvent voir ce qui se passe à chaque transformateur, mais pas ce qui se passe dans chaque foyer.

Nous travaillons sur un projet de surveillance des données pour permettre aux opérateurs de réseau de voir les données de tension et de courant des ménages en temps réel. L’idée est de leur permettre de gérer plus précisément les fluctuations de tension du réseau.

Cela pourrait permettre aux ménages d’exporter plus d’énergie solaire en toute sécurité, en fonction des conditions du réseau local. Les gens recevraient sans doute plus d’argent tout en accélérant la transition vers une électricité à zéro émission en fournissant plus d’énergie renouvelable au réseau.

Gérer une transition délicate

Le réseau électrique a été mis en place à l’origine pour la production « en vrac » à partir de centrales électriques centralisées. Le flux s’effectuait dans un seul sens, des centrales au charbon, au gaz ou hydroélectriques vers les utilisateurs d’énergie, y compris les ménages.

Cependant, les forces économiques et les systèmes vieillissants signifient que bon nombre de ces centrales électriques sont rapidement mises hors service. Ils sont en train d’être remplacés, en partie, par ce que l’on appelle les “ressources énergétiques distribuées”. Ces ressources comprennent l’énergie solaire sur les toits, les batteries domestiques ou communautaires et les véhicules électriques.

La limite d’exportation des ménages vers le réseau est généralement d’environ 5 kilowatts (kW), quelle que soit l’heure de la journée ou ce que les ménages produisent ou consomment. Mais, en raison de la baisse du coût du solaire, les systèmes résidentiels de 10 kW (capables de produire deux fois la limite d’exportation) sont de plus en plus courants.

L’opérateur de réseau australien, AEMO, prévoit que la production solaire distribuée représentera 69 GW de capacité de réseau d’ici 2050, contre environ 21 GW actuellement.

L’intégration de cette production d’énergie est un enjeu majeur pour le marché de l’énergie, les opérateurs de réseaux de transport et de distribution.

La norme australienne pour la tension domestique a des zones de fonctionnement “admissibles” et “préférées” autour de 230 volts. Maintenir la tension dans ces zones est préférable pour l’efficacité énergétique et la durée de vie de l’appareil.

Mais lorsque le flux d’énergie est “bidirectionnel” et imprévisible, à la fois vers et depuis les maisons, il devient plus difficile de maintenir la tension dans ces zones. Lorsque les lumières scintillent ou que les appareils sont endommagés, c’est un signe que la tension est en dehors de ces limites de sécurité.

De combien de données sur les ménages les opérateurs ont-ils besoin ?

Si les opérateurs pouvaient voir les données de tension et de courant des ménages en temps réel, ils pourraient être en mesure de fixer des limites “dynamiques” aux ménages pour l’importation et l’exportation d’énergie. Cela signifie que les limites peuvent fluctuer en fonction des conditions du réseau local, au lieu d’être statiques. Les ménages pourraient alors être en mesure d’exporter globalement plus d’énergie qu’ils ne le font actuellement.

Un projet à long terme de l’Agence australienne pour les énergies renouvelables, Project SHIELD, vise à répondre à une question clé ici. Autrement dit, de combien de données les opérateurs ont-ils besoin pour permettre cette flexibilité, tout en coordonnant en toute sécurité les flux d’énergie vers et depuis le réseau ?

Le projet implique l’Université du Queensland, les opérateurs de réseau et le secteur privé. Un partenaire du projet, Luceo Energy (une filiale d’une entreprise qui employait auparavant l’un des auteurs), en collaboration avec Energex, Ergon et Essential Energy, a déployé 20 000 appareils dans les foyers du Queensland qui collectent leurs données énergétiques à des intervalles d’une minute.

Les compteurs intelligents installés à Victoria enregistrent généralement les données énergétiques toutes les 30 minutes. Les nouveaux appareils mesurent plusieurs paramètres électriques, tels que la tension et le courant, chaque minute.

Cela crée des quantités extraordinaires de données, qui peuvent être utilisées dans des études et des simulations électriques. Cela crée également des défis de stockage et d’analyse.

Les données collectées sont utilisées pour répondre “et si?” des questions. Si un opérateur avait une connaissance parfaite des conditions de chaque maison reliée à un transformateur, il pourrait créer une limite dynamique sûre. Mais serait-ce toujours sûr s’ils pouvaient voir les données de seulement 50 %, voire 20 %, des maisons ?

Les premiers systèmes de simulation au monde développés par la société du Queensland GridQube permettent aux opérateurs de répondre à ces questions. Les données collectées par les appareils fournissent une entrée clé.

Plusieurs emplacements et périodes représentatifs ont été choisis pour voir comment la visibilité du réseau peut affecter l’enveloppe. Le réseau local est simulé à l’aide d’un “flux de puissance” avec différents paramètres de réseau, tels que la tension. Ensuite, les questions clés concernant les limites de sécurité peuvent trouver une réponse.

Avantages pour les consommateurs et les opérateurs

Bien entendu, il ne s’agit que d’un niveau du réseau électrique. Nous devons encore construire des quantités considérables de transport à haute tension pour intégrer des ressources énergétiques réparties croissantes. Cela aidera à fournir une alimentation électrique fiable et sécurisée.

Les données générées par le projet SHIELD informeront les modélisateurs de l’électricité et les scientifiques des données sur ce qui se passe au niveau des ménages (à la fois la consommation d’électricité et la production solaire). Il peut améliorer les prévisions et la modélisation car les données à cette échelle n’étaient pas disponibles auparavant.

Alors que le déploiement des appareils et la collecte de données se poursuivent à grande vitesse, les opérateurs peuvent commencer à assouplir les limites sur les exportations d’énergie solaire des ménages. Une plus grande visibilité des réseaux locaux offre des avantages évidents tant pour les consommateurs que pour les opérateurs.

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article d’origine.