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Les projets de microgrids sur un campus

Le concept

Les microgrids se développent aussi sur les campus des universités que ce soit aux États-Unis ou en Europe. La plupart sont intéressés pour améliorer leur capacité à mesurer et réduire leurs usages énergétiques en rassemblant dans un seul système la production, la distribution, la fourniture et la consommation d’énergie. En France, l’enjeu est d’améliorer la gestion énergétique des campus dans un contexte où ceux-ci se doivent d’élaborer un Plan Vert (dispositif destiné aux établissements d’enseignement supérieur avec pour objectif de les aider à élaborer leur propre démarche de développement durable) selon la loi Grenelle 1, en travaillant sur une optimisation globale de leurs consommations d’énergie (bâtiments, bornes de recharge de véhicules électriques, éclairage, etc.).

Dans le même temps, la construction de microgrids sur les campus offre des laboratoires en taille réelle aux chercheurs et ingénieurs du campus pour étudier les différentes problématiques liées au développement et au déploiement des réseaux électriques intelligents.

Des exemples de projets de microgrids sur un campus

France : le Smart campus de l’Université Versailles-Saint-Quentin dans les Yvelines

Le campus de l’Université Versailles-Saint-Quentin dans les Yvelines va être peu à peu transformé en un démonstrateur de recherche Smart grids de taille réelle. Il s’agit de faire évoluer le campus de l’université en un campus durable, « Smart campus », qui produit sa propre énergie et maîtrise sa consommation, afin de diminuer son impact carbone.

Véritable projet de microgrid, le campus verra la mise en place d’installations de production d’électricité de sources renouvelables, d’installations de stockage, de son propre réseau de distribution et d’une flotte de véhicules électriques en auto-partage. L’enjeu est d’optimiser la production et la consommation d’énergie sur toute la chaîne de valeur par un meilleur pilotage et une meilleure supervision du système électrique. À terme, l’objectif est de pouvoir étendre le projet à d’autres campus mais aussi et surtout de le déployer à l’échelle du quartier ou de la ville.

Ce projet a été conçu dans le cadre d’un partenariat international entre la France, la Belgique et Israël. Piloté par Cofely Ineo du groupe GDF Suez, il est composé de grands groupes (Alstom, Renault), de PME (Solaredge, Embix, DBT) et de laboratoires de recherche (Laborelec, Fondaterra, Université de Versailles Saint-Quentin). Il fait partie des différents projets d’Eurogia +, programme d’Eureka (instrument européen de financement lancé en 1985 avec pour objet d’augmenter la compétitivité industrielle de l’Europe et de promouvoir l'innovation par des coopérations entre industrie et recherche, entre public et privé), dédié aux projets de R&D concernant les technologies énergétiques.

Un autre campus, celui de Laborelec situé en Belgique, est concerné par le projet.

Le projet a débuté en décembre 2011 et devrait durer 4 ans.

Pour en savoir plus :

Fiche d’acteur – Smart Campus, Démonstrateur de technologies Smart Grids lié à l’électromobilité sur un campus - Ministère de l’écologie, du Développement durable et de l’énergie
Fiche de présentation du démonstrateur, Cofely Ineo GDF Suez

Canada : la réalisation d’un micro-réseau intelligent au British Columbia Institute of Technology

Au Canada, le campus du British Columbia Institute of Technology (BCIT) a été le premier campus canadien à accueillir un microgrid. Ce microgrid doit servir de plate-forme d’essai aux professeurs, étudiants et chercheurs de l’Université pour mener les activités de recherche et de développement sur la prochaine génération de réseaux de distribution d’électricité.


Structure du microgrid du BCIT (Source : nmsg-net)

Dans un premier temps, le projet a pour but d’améliorer la fiabilité, la puissance et la compatibilité des réseaux d’énergie. Les différents travaux de recherche portent sur les thèmes suivants :

  • l’exploitation, la surveillance et la protection des micro‐réseaux électriques : il s’agit d’élaborer les méthodes et des technologies requises pour créer et exploiter les micro-réseaux. Y seront abordées les questions entourant le contrôle des énergies de sources renouvelables, des communautés éloignées, les algorithmes et les moyens de communication nécessaires pour la gestion de l’énergie, la protection et l’intégration d’équipements de stockage d’électricité ;
  • la planification, l’optimisation et les questions réglementaires relatives aux micro‐réseaux électriques : il s’agit d’optimiser les avantages que procure la mise en place d’un micro-réseau, notamment en étudiant les services complémentaires pouvant être offerts par ces ressources, les interactions entre les micro-réseaux et le réseau d’électricité principal, les stratégies de gestion de la demande et les indicateurs de performance ;
  • les technologies de l’information et de la communication associées aux micro‐réseaux électriques : dans le cadre de ce thème, les chercheurs identifient les meilleures pratiques relatives aux systèmes de communication, à la gestion des données et les exigences en matière de qualité de service.

Dans un second temps, le projet déploiera sur les différents réseaux du site des capteurs, des compteurs, des équipements de contrôle et de protection ainsi qu’une infrastructure de communication bidirectionnelle et un algorithme intelligent de détection de défaut, d’isolation et de restauration, qui pourrait être déclenchée en cas de défaut sur le microgrid pour minimiser la durée d’interruption du service et ainsi améliorer la fiabilité du système.

18 organismes partenaires, dont notamment Natural Resources Canada, le centre de recherche en matière de données sur l’économie d’énergie, sur l’efficacité énergétique et sur les carburants de remplacement, le gouvernement du Canada, au travers du Programme de recherche et développement sur l’énergie, le gouvernement de Colombie britannique et l’entreprise BC Hydro, de production, transport et distribution d’électricité, assurent le financement et offrent un appui en fournissant des équipements ainsi que des conseils pour l’orientation de la recherche.


Campus du BCIT à Burnaby (source : Centre de la technologie de l’énergie de CANMET – Varennes)

Pour en savoir plus :

Présentation sur le projet de microgrid du BCIT (en anglais)
Publication - Realizing a Smart Microgrid - Pioneer Canadian Experience

États-Unis (Chicago) : l’Initiative Perfect Power sur le campus de l’Illinois Institute of Technology

Situé sur le campus de l’Illinois Institute of Technology à Chicago, le microgrid Perfect Power est le premier projet du Galvin Center. Il a été réalisé en partenariat avec le Département de l’énergie américain.

Lancé en novembre 2008 et d’un montant de 14 millions de dollars, le projet avait pour objectif d’éliminer les black-outs sur le campus, d’écrêter la pointe de consommation de 20 % et d’intégrer plus d’énergies de sources renouvelables. Les principaux investissements du projet incluent :

  • la redéfinition du vieux réseau de distribution en râteau du campus par un réseau maillé plus fiable et équipé d’interrupteurs commandables pour améliorer la fiabilité ;
  • l’installation d’installations de production d’énergie décentralisées (panneaux solaires en toiture, unités de production éoliennes, batteries à circulation et stations de recharge pour véhicules électriques) ;
  • la création de bâtiments intelligents équipés de systèmes de gestion de l’énergie.

Il s’agit d’un microgrid de taille relativement importante : la puissance maximale pouvant être appelée est de 14 MW. Le microgrid peut être îloté en cas de difficultés sur le réseau de distribution.

Ce projet a permis de réduire de 50 % les pointes et de 20 % la consommation moyenne d’électricité. Il permet à l’université d’économiser près d’un million de dollars par an.

Pour en savoir plus :

Résumé du projet de microgrid Perfect Power (en anglais)
Site du projet Perfect Power (en anglais)

États-Unis (Californie) : le projet RESCO (Renewable Energy Secure Communities) à l’université de San Diego

Fondé en 2010 par la California Energy Commission (CEC), le microgrid du campus de l’Université de San Diego a été lancé dans le but de tester l’intégration de la production locale d’énergie renouvelable ou non, d’améliorer l’efficacité énergétique et de réduire l’empreinte carbone de l’université et d’améliorer sa capacité à acheter et vendre l’électricité quand les prix sont les plus compétitifs.

Le microgrid dispose d’une puissance totale 42 MW : 2 turbines à gaz de 13,5 MW, une turbine à vapeur de 3 MW, des panneaux solaires photovoltaïques de 1,2 MW et d’une pile à combustible de 2,8 MW qui utilise le méthane issu de l’usine de traitement des déchets. Le microgrid dispose également de nombreuses installations de stockage : différents types de batteries, un condensateur, et un stockage d’énergie thermique.

Alimentant plus de 45 000 personnes dans 450 bâtiments, ces installations permettent de couvrir 92 % des besoins annuels en électricité du campus (les 8 % restants étant achetés sur les marchés).


Schéma des échanges de fluides dans le microgrid RESCO (Source : Power Analytics)

L’université a indiqué que le microgrid lui permettait de faire des économies d’énergie d’un montant de près de 800 000 dollars par mois.

Le projet RESCO est financé par une subvention d’un million de dollars de la California Energy Commission et d’un million de dollars conjointement par l’Université de Californie, l’Université de l’État de Californie et le programme Investor Owned Utility Partnership.

Parmi les partenaires, on retrouve EDSA qui fournit le système de contrôle, CleanTech San Diego, OSIsoft, Viridity Energy qui fournit le logiciel d’optimisation et Power Analytics.

Pour en savoir plus :

Présentation du microgrid RESCO (en anglais)

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