Optimiser l’énergie renouvelable grâce à un nouveau modèle mathématique

optimiser energie renouvelable grace nouveau modele mathematique couv
| Pixabay/Trust My Science
⇧ [VIDÉO]   Vous pourriez aussi aimer ce contenu partenaire

Des chercheurs américains ont publié une nouvelle étude sur la manière d’optimiser l’utilisation de l’énergie solaire et de mettre au point un réseau d’énergie renouvelable fiable. Par le biais d’un nouveau modèle mathématique qu’ils ont mis au point, ils montrent que des améliorations légères peuvent avoir un impact important sur la stabilité du réseau.

En exploitant 40 ans de données solaires de la région de Saint-Louis, Anders Carlsson, physicien à l’Université de Washington, et Sid Redner de l’Institut de Santa Fé, ont créé un modèle mathématique permettant de déterminer la combinaison génération d’énergie/stockage optimale pour construire un réseau fiable fonctionnant aux énergies renouvelables.

Les chercheurs ont découvert que l’augmentation de la capacité de génération d’énergie ou du stockage améliore de manière exponentielle la fiabilité d’un réseau d’énergie solaire. Bien que l’énergie solaire soit abondante à Saint-Louis (lieu principal de l’étude) la majeure partie de l’année, une capacité de stockage importante est nécessaire pour compenser les périodes où elle est moins abondante. Cela est particulièrement vrai pendant les mois d’hiver. Les batteries sont donc indispensables pour garantir une alimentation électrique continue.

Anders Carlsson explique que pour rendre l’ensemble du système plus efficace, des améliorations doivent être apportées aux deux volets : « Le stockage est extrêmement important. Mais réduire les coûts des panneaux solaires peut avoir un impact plus important sur l’efficacité de l’ensemble du système ».

Recherche de la perfection Vs efficacité

Les chercheurs ont également souligné l’importance de ne pas chercher la perfection dans la mise en place de systèmes d’énergie renouvelable. Un système n’utilisant que des sources d’énergie renouvelable serait beaucoup plus coûteux qu’un système reposant sur un mix contenant une faible part de gaz naturel par exemple, selon leurs nouveaux modèles.

Carlsson estime que pour alimenter en énergie renouvelable un foyer à Saint-Louis, un système 100% renouvelable coûterait 130 000 dollars. Cependant, un système 95% ou 99% renouvelable ne coûterait que 80 000 à 90 000 dollars. « Si nous pouvons atteindre un système à 99% en 10 ans, plutôt qu’un système à 100% en 30 ans, nous devons savoir comment atteindre ce taux de 99% », conclut-il.

graphique ensoleillement st louis
Graphique présentant les fluctuations d’ensoleillement dans la région de St. Louis entre 1980 et 2019. La courbe noire représente la moyenne lissée sur 45 jours de l’énergie quotidienne par unité de surface, avec un écart-type en pointillés. Il montre également les données quotidiennes de 1980 (en bleu) et une réalisation typique de données synthétiques (en rouge). Deux lignes pointillées bleues indiquent des niveaux de charge avec des valeurs de f (facteur expliqué dans l’étude) de 1 et 1,5. La différence entre les données quotidiennes et ces lignes représente l’excédent/déficit d’énergie quotidienne pour ces deux valeurs de f. © Frontiers in Energy Research (2023)

En réalité, les chercheurs soulignent que la mise en application d’un réseau d’énergies renouvelables utilisant exclusivement des énergies renouvelables est encore loin d’être réalisable. Cependant, leur étude offre une vision optimiste quant à la capacité d’optimiser l’utilisation de l’énergie solaire (et probablement d’autres vecteurs) en augmentant la capacité de stockage et en réduisant les coûts des panneaux solaires.

L’étude des deux physiciens, publiée dans la revue Frontiers in Energy Research, offre donc des perspectives intéressantes pour le futur des énergies renouvelables. Des moyens d’améliorer l’état actuel des batteries utilisées pour stocker l’énergie doivent cependant être trouvés pour assurer la fiabilité des réseaux. Enfin, la recherche de la perfection doit selon eux être mise de côté en évaluant la faisabilité économique de sources d’énergie alternatives.

Source : Frontiers in Energy Research

Laisser un commentaire