M. BEAUCOUR Robinson
Promotion : 2022
Centrale Supelec
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA Grenoble )
Mission : Gestion opérationnelle à long terme d'une caverne de sel pour la production d'hydrogène vert destinée à l'industrie
Résumé Stage :L'hydrogène et ses dérivés sont de plus en plus importants pour réduire les émissions de carbone dans des secteurs avec peu d’alternatives, tels que l'industrie lourde, la navigation, l'aviation et le transport lourd. Bien que l'hydrogène bas-carbone représente actuellement une petite fraction de la production, on prévoit qu'il jouera un rôle significatif dans les applications traditionnelles et dans de nouveaux secteurs tels que les transports et le chauffage. De plus, l'hydrogène peut être converti en ammoniac, principalement utilisé pour les engrais, mais ayant un potentiel d'applications plus étendu dans les transports.
Pour soutenir la production d'ammoniac bas-carbone, il est préférable d'utiliser de grands systèmes pour réduire les coûts. Pour ceux-ci, la gestion avancée de l'intermittence des énergies renouvelables est essentielle.
Le présent travail explore le développement d'une Energy Management System (EMS) pour une plateforme industrielle de production d'ammoniac bas-carbone. La plateforme de production est connectée au réseau électrique et est composée d'environ 1,5 GW d'unités de production d'énergies renouvelables, c'est-à-dire photovoltaïques et éoliennes, environ 500 MW d'électrolyseurs, de batteries électriques et d'installations de stockage d'hydrogène, comprenant une cavité saline et un réseau d’hydrogène. Cette plateforme, en plus d'une usine de SMR (steam-methane reforming), doit fournir un flux relativement constant de 45 tonnes/heure à une usine d'ammoniac.
La gestion d'une telle plateforme doit être agile et adaptable aux variations des prévisions de production d'énergie renouvelable. Par conséquent, l'EMS doit être capable de proposer rapidement une planification. De plus, la gestion à long terme de la caverne de sel par rapport à l'intermittence à long terme des énergies renouvelables est décisive, en particulier pour satisfaire aux critères de teneur en carbone de l'hydrogène produit. Des approches méthodologiques, y compris le pré-calcul des fonctions de coût, ont été proposées et comparées pour équilibrer la nécessité de temps de calcul rapides avec une vision à long terme précise et une contrainte sur l'intensité carbonique.
Ce travail a mis en évidence une amélioration de 5% de la performance économique grâce aux nouvelles méthodes d'optimisation de l'EMS proposées. Cette amélioration se traduit par une économie annuelle de 4 millions de dollars dans les coûts opérationnels de la plateforme.