Quantifier les avantages des mesures de contrôle des parcs éoliens
Les parcs éoliens subissent des «effets de sillage» (interactions aérodynamiques), des «effets de terrain» (l’influence de l’environnement physique), des «effets de blocage» (ralentissement du flux imputable au parc éolien lui-même) et des facteurs de dynamique du vent. Les mesures de CPE (contrôle du parc éolien) permettent d’atténuer ces impacts en coordonnant le fonctionnement des turbines; en réduisant la puissance de certaines turbines pour augmenter la puissance d’autres turbines, par exemple. Le projet FarmConners, soutenu par l’UE et hébergé par l’Université technique du Danemark, a étudié le succès de certaines de ces mesures, en termes de puissance et de revenus générés. Afin d’accélérer l’adoption de la technologie, l’équipe a fait appel à la modélisation et au travail de terrain de projets complémentaires pour évaluer les possibilités et les défis, tout en identifiant les lacunes qui subsistent au niveau de la recherche et de la mise en œuvre. Il en est résulté deux plateformes de validation qui ont permis d’évaluer et de démontrer le potentiel du CPE. «Nous avons réuni des techniques de pointe, des projets d’avant-garde et des spécialistes industriels afin de renforcer la confiance dans les modèles et les stratégies de CPE», explique Gregor Giebel, coordinateur du projet. La plupart des données collectées sont désormais en accès libre et les résultats des plateformes sont disponibles dans des articles en accès libre de Wind Energy Science. En outre, la plupart des activités et des résultats du projet ont été inclus dans le wiki International Energy Agency Wind Task 44 sur le contrôle du débit des parcs éoliens.
Plateformes de validation
Outre l’atténuation des effets des interactions environnementales, les techniques de CPE telles que le contrôle des centrales éoliennes peuvent également améliorer les services. Ces technologies augurent d’une augmentation de la production d’électricité et d’une diminution des charges structurelles. Elles permettent également de mieux intégrer l’énergie éolienne dans le réseau électrique, réduisant ainsi les coûts, tout en augmentant la part de marché. La gestion des revenus s’en trouve améliorée, ce qui est particulièrement important pour les futurs marchés flexibles de l’électricité. FarmConners a construit une plateforme de référence à partir de simulations accessibles au public, de mesures issues d’expériences en soufflerie et de données de terrain provenant du parc éolien terrestre de la Sole du Moulin-Vieux en France, afin de démontrer les avantages du CPE, notamment l’augmentation de la production.
L’analyse comparative fournit un large éventail de données
«Avec 31 auteurs contribuant à quatre tests en aveugle, notre analyse comparative est la première du genre à apporter une grande variété d’ensembles de données, de paramètres de contrôle et de modélisation pour évaluer les avantages du contrôle du débit des parcs éoliens», explique Tuhfe Göçmen, responsable scientifique. L’équipe a également développé une série de vitrines pour divers scénarios de marché de l’électricité, soulignant les revenus supplémentaires potentiels générés par la technologie de CPE. Ces scénarios ont été élaborés à partir des données de la centrale éolienne offshore TotalControl Reference, des données de simulation météorologique et des prix de l’électricité estimés pour 2020 et 2030. «Neuf auteurs ont évalué les avantages d’un contrôle flexible et axé sur le marché, et ont démontré le potentiel d’augmentation des revenus, au lieu de la puissance», explique Tuhfe Göçmen. L’équipe a également rédigé un exposé de position inspiré des résultats du projet, qui formule des recommandations pour la normalisation et la certification du CPE. «Bon nombre des résultats de notre projet constituent déjà des bonnes pratiques au sein du secteur, comme notre taxonomie commune, ou établissent des normes pour le secteur et les organismes de certification», ajoute Tuhfe Göçmen.
Ajuster l’énergie éolienne au marché
L’un des principaux obstacles à une intégration plus large des sources d’énergie renouvelables est leur variabilité. Si la réglementation permet d’y remédier en partie, les parcs éoliens ont besoin d’une plus grande souplesse sur le marché, notamment dans le cadre de programmes sans subvention. Les CPE apportent davantage de contrôle aux propriétaires de centrales éoliennes, leur permettant de s’adapter aux fluctuations des prix du marché. «Les scénarios pourraient notamment consister en un renforcement de la puissance, une réduction stratégique de la puissance avec des points de consigne distribués atténuant les charges ou simplement une plus longue participation au marché, grâce à la prolongation de la durée de vie», conclut Tuhfe Giebel. Durant le projet, les travaux de FarmConners ont été intégrés à des initiatives menées par des collaborateurs du projet, notamment Siemens Gamesa Wake Adapt pour aider à contrôler le flux du vent, Vestas et Microsoft Azure pour l’apprentissage automatique par renforcement et WindESCo pour Swarm, pour le réglage coopératif de la position des turbines.
Mots‑clés
FarmConners, parc éolien, puissance, électricité, réseau, effets de sillage, turbine
