Une approche MILP pour la conception optimale de systèmes d'énergie renouvelable batterie-hydrogène pour des communautés insulaires hors réseau

Le dimensionnement optimal de microgrids renouvelables autonomes à base de H2 nécessite que la demande de charge soit satisfaite de manière fiable par le biais d'énergie renouvelable locale soutenue par une unité de stockage hybride batterie/hydrogène, tout en minimisant les coûts du système. Cependant, cette tâche est difficile en raison du grand nombre de composants devant être installés et opérationnels. Dans ce travail, un cadre d'optimisation MILP a été développé et appliqué au village hors réseau de Ginostra (sur l'île de Stromboli, Italie), qui est un bon exemple de plusieurs autres sites insulaires dans la région méditerranéenne. Un horizon temporel d'une année a été considéré pour modéliser le stockage saisonnier, nécessaire pour les zones hors réseau souhaitant atteindre l'indépendance énergétique en s'appuyant sur des sources renouvelables locales. Les coûts de dégradation des batteries et des dispositifs à base de H2 ont été inclus dans la fonction objectif du problème d'optimisation, c'est-à-dire le coût annuel du système. Des courbes d'efficacité et de coût d'investissement ont été considérées pour les composants électrolyseur et pile à hydrogène afin d'obtenir une estimation techno-économique plus détaillée et précise. L'optimisation de la conception a également été réalisée avec l'inclusion d'un programme général de réponse à la demande (DRP) pour évaluer son impact sur les résultats de dimensionnement. De plus, l'efficacité de la méthode proposée basée sur MILP a été testée en la comparant avec une approche plus traditionnelle, fondée sur un algorithme métaheuristique pour le dimensionnement optimal complété par des stratégies basées sur des règles pour l'exploitation du système. Grâce à sa capacité de stockage à long terme, l'hydrogène est nécessaire pour la configuration optimale du système afin d'atteindre l'autosuffisance énergétique. Enfin, en considérant la possibilité de report de charge, le coût de génération d'électricité peut être réduit dans une mesure qui dépend de la quantité de charge autorisée à participer au programme DRP. Cette réduction de coût est principalement due à la capacité réduite du système de stockage de batteries.