Les Smart-grids multi énergies

Les territoires à toutes les échelles s’engagent pour la transition énergétique et écologique. Les réseaux multi-énergies, électricité, chaleur et gaz, sont au cœur de ce changement et doivent désormais intégrer de nouvelles technologies de production, de consommation et de flexibilité. Ce challenge se marie à la transition numérique pour rendre les réseaux encore plus intelligents.

Le CEA à l’INES développe des Solutions pour le déploiement et l’opération des réseaux intelligents multi-énergies.

Nos laboratoires conçoivent des solutions numériques de dimensionnement, de pilotage et de couplage des réseaux. Ils mènent des études de prospectives et de mix énergétique pour les territoires.

Solutions pour le déploiement et l’opération des réseaux intelligents multi-énergies

Design optimisé des systèmes et réseaux

Répondre aux enjeux de la transition énergétique doit se faire aussi en relevant les défis économiques. Il est important de sélectionner les technologies les plus performantes et adaptées à chaque situation, et de les dimensionner au plus juste.

Le CEA à l’INES développe des outils de simulation pour aider au dimensionnement optimal des systèmes et réseaux. Ce panel de logiciels est conçu pour adresser des applications diverses, et est interfacé pour prendre en compte simultanément plusieurs critères. Ils s’appuient sur des bibliothèques de modèles (système PV, stockages électrique et thermique, véhicules électriques et autres consommations, infrastructures de réseaux) issus de tests sur nos plateformes.

Gestion intelligente

Les nouveaux systèmes énergétiques introduisent de nouveaux challenges et opportunités pour les réseaux. Des modèles économiques innovants émergent faisant évoluer les marchés. Ces enjeux nécessitent une gestion intelligente des systèmes et réseaux permise par les technologies numériques.

Le CEA à l’INES développe des solutions de gestion énergétique (EMS Energy Management System). Ces solutions intègrent des stratégies de pilotage prédictif et de contrôle temps réel. Leur développement requiert la maitrise de méthodes mathématiques d’optimisation. Elles font appel à un système d’information pour la remontée de données d’opération et l’envoi de consignes.

Nos chercheurs adaptent les stratégies selon chaque cas d’usage pour maximiser les services rendus, tels que stabilité des micro-réseaux, services systèmes, et vente sur les marchés de l’énergie.

Coupler les vecteurs énergétiques et les réseaux aux différentes échelles

Le mix énergétique optimal pour un territoire doit pouvoir bénéficier des avantages de différents vecteurs et de leurs réseaux (électricité, gaz, chaleur). Leur couplage ouvre de nouvelles opportunités pour dimensionner et piloter plus finement les systèmes énergétiques territoriaux.

Les laboratoires du CEA à l’INES s’intéressent à chaque réseau-vecteur spécifiquement et leur couplage, aussi bien pour leur conception que pour leur gestion. Ces travaux se font à toutes les échelles géographiques pertinentes qu’elles soient raccordées ou isolées du réseau continental : du quartier à la ville et son réseau de distribution, du territoire national à la plaque continentale, les micro-réseaux industriels et insulaires.

Plateformes et équipements d’excellence

Plateforme numérique de simulation et optimisation de gestion des systèmes complexes

Micro-réseau électrique basse tension, équipé d’un SCADA, disposant de 6 sous-réseaux indépendants, 150 kW de champs solaires configurables, 120 kVA/160 kWh de capacité de stockage, de groupes électrogènes pour une puissance de 130 kVA

Plateforme Power Hardware-In-the-Loop : 4 cibles temps réels, simulateurs photovoltaïques (200 kW), stockage (250 KVA), réseau (45 kVA), et charge (130 kVA)

20 points de recharge pour véhicules électriques

Plateforme INCAS : équipements expérimentaux à échelle 1 en climat extérieur : analyse de 200 panneaux monofaciaux et bifaciaux sur supports adaptés limitant les effets d’ombrage en face arrière, 17 strings de 3 à 4 kWc dotés de 20 cellules de référence (faces avant et arrière), une vingtaine de sondes de température par système monitoré, 17 systèmes de mesure de courant et tension, un champ d’analyse des panneaux en position verticale, des modules unitaires pour la mesure de courbe I-V, un tracker 1 axe, un pyranomètre, plusieurs revêtements au sol pour l’analyse de l’albédo, 4 maisons expérimentales de 100 m²

CALORIE : Micro-réseau de chaleur et de froid expérimental, équipé d’un SCADA, disposant de 2 réseaux chaud et froid indépendants, différents moyens de production de chaud (300 m² de capteurs solaires thermiques, thermofrigopompe 50 kW, chaudière gaz à condensation 280 kW) et de froid (thermofrigopompe 50 kW, machine à absorption 100 kW), des solutions de stockage thermique (sensible chaud 40 m3 et froid 5 m3), et des bancs semi-virtuels permettant d’émuler des charges pour tester des sous-stations innovantes (bi-directionnelles, basse-température,…).