Dans un terrain arrière derrière un bâtiment du Laboratoire national de l’Idaho à Idaho Falls, l’ingénieur en systèmes énergétiques Kurt Myers me conduit à l’extérieur pour regarder un conteneur d’expédition indéfinissable et une remorque fermée. Alors qu’à première vue, ces boîtes d’apparence générique pourraient être utilisées pour transporter n’importe quoi, un examen plus approfondi révèle des panneaux de branchements sophistiqués, des jauges et des voyants lumineux connectés à un nid de câbles électriques épais. Ces câbles se connectent à des panneaux solaires et à une petite éolienne, qui sont également cachés derrière ce laboratoire ultramoderne.
Image reproduite avec l’aimable autorisation de Laboratoire national de l’Idaho
Il se passe plus ici qu’il n’y paraît.
Cette collection de remorques mobiles et de conteneurs est un micro-réseau entièrement fonctionnel. Surnommé le Microgrid in a Box, il comprend 320 kilowattheures de stockage de batterie et peut se connecter de manière transparente à un réseau électrique moderne et coordonner la distribution d’électricité pour un petit village, une base militaire ou, en cas de catastrophe, un hôpital, dépôt de transport ou autre bâtiment d’infrastructure critique.
Le projet est une collaboration avec l’industrie privée et des clients gouvernementaux. Une première version du Microgrid in a Box a déjà été déployée à des fins militaires au Koweït.
« Bien que nous en ayons développé une grande partie pour les applications militaires, en particulier pour les bases à l’étranger où une grande partie de l’infrastructure est non permanente ou semi-permanente, Microgrid in a Box peut également être utilisé pour le support en cas de panne ou les services essentiels lors d’une catastrophe », a déclaré Meyers. . «Parce qu’il est facile à démonter et à déplacer, Microgrid in a Box évite le besoin de construction et nous permet de travailler plus efficacement avec des générateurs diesel – ou même de les remplacer par des technologies sans carbone telles que le nucléaire, le solaire et ceux qui fonctionnent sur carburants propres.
Unique en son genre
Alors que les chercheurs ont construit des micro-réseaux avec des capacités similaires dans le passé, il s’agit du premier système portable à cette échelle avec toutes ses fonctionnalités et spécifications de contrôle avancées. Le micro-réseau peut gérer environ 250 kilowatts d’électricité et fonctionner dans les systèmes électriques standard américains et britanniques. À titre de comparaison, le bâtiment du Center for Advanced Energy Studies à Idaho Falls nécessite en moyenne environ 350 kW. « Nous pourrions alimenter environ les deux tiers de ce bâtiment pendant un certain temps, en fonction des ressources énergétiques utilisées lors de l’intégration », a déclaré Myers. « Ce serait comme un petit hôpital ou une partie critique d’un grand hôpital. »
« Nous voulions quelque chose de portable avec une taille importante », a poursuivi Myers. « Rendre ce matériel portable et avec toutes les fonctionnalités nécessaires n’est pas facile. Ce n’est pas une offre standard sur le marché. Les batteries et les onduleurs de ce type n’étaient généralement pas conçus pour les applications mobiles. »
Mais ce qui rend le Microgrid in a Box vraiment unique, c’est sa flexibilité pour gérer et coordonner la production d’électricité à partir d’un certain nombre de sources, y compris le solaire, l’éolien, le nucléaire ou un générateur diesel, tout en jouant bien avec le réseau électrique, offrant des options de services de réseau.
La plupart des micro-réseaux sont axés sur les besoins de l’utilisateur final (par exemple, alimenter un hôpital) ou fonctionnent de manière transparente pour un service public de leur côté des compteurs des clients. Le Microgrid in a Box utilise plusieurs technologies qui lui permettent de jouer les deux rôles.
« La batterie est l’amortisseur et un ajout d’accélérateur pour les énergies renouvelables et les services publics », a déclaré Myers. « Lorsque vous avez beaucoup d’énergies renouvelables variables, vous devez disposer du stockage pour aider à gérer les systèmes. »
Le micro-réseau mobile est également équipé d’onduleurs spéciaux – des dispositifs qui convertissent la tension continue (CC) en tension et puissance en courant alternatif (CA). Le système est capable de gérer environ 200 kW de génération couplée en courant alternatif et basée sur un onduleur à partir de sources telles que l’éolien, le nucléaire et/ou le solaire, plus 250 kW supplémentaires de génération synchrone alimentée.
Ces onduleurs donnent aux opérateurs de micro-réseaux beaucoup de contrôle. « Le niveau de contrôle dépend de l’intelligence de l’onduleur et des systèmes de contrôle », a déclaré Myers. « C’est un contrôle beaucoup plus précis si je peux accélérer progressivement. »
À l’heure actuelle, le micro-réseau est connecté à une remorque solaire, à plusieurs rangées de panneaux solaires photovoltaïques déployables, à un réseau électrique, à une éolienne inclinable et à une remorque à onduleur plus petite au laboratoire des systèmes énergétiques de l’INL. À l’avenir, Myers et son équipe prévoient de tester d’autres systèmes, y compris un petit système de production d’hydrogène, des systèmes de génération à base d’hydrogène ou d’ammoniac et la gamme de tests d’infrastructure critique de l’INL.
Comme pour le premier système actuellement déployé au Koweït, le Microgrid in a Box sera probablement d’abord utilisé pour les démonstrations d’applications du ministère de la Défense. Pourtant, Meyers reconnaît qu’il existe également un intérêt général à appliquer la technologie dans les domaines des services publics et des secours d’urgence. « Il n’y a vraiment rien de tel en termes de commandes, de fonctionnalités avancées, de contenu énergétique », a déclaré Meyers. « Nous savons que beaucoup de gens prêtent attention à ce que nous faisons ici, et nous serions heureux d’avoir l’opportunité de leur parler de ce que c’est, en quoi c’est différent et de comparer nos notes. »
Battelle Energy Alliance gère l’INL pour l’Office of Nuclear Energy du Département américain de l’énergie. L’INL est le centre national de recherche et de développement sur l’énergie nucléaire et effectue également des recherches dans chacun des domaines stratégiques du DOE : l’énergie, la sécurité nationale, la science et l’environnement. Pour plus d’informations, visitez www.inl.gov. Suivez-nous sur les réseaux sociaux : Twitter, Facebook, Instagram et LinkedIn.
Article gracieuseté de Laboratoire national de l’Idaho, Par Cory Hatch, INL Communications
Image en vedette, photo de Kristin Hillery sur Unsplash