SwRI et SMU vont développer un contrôleur d'IA pour les micro-réseaux

Le Southwest Research Institute (SwRI), une organisation indépendante à but non lucratif de recherche et développement appliquée basée à San Antonio, au Texas, et la SMU (Southern Methodist University) développent un contrôleur piloté par l'IA pour les systèmes de micro-réseaux hybrides qui intègrent plusieurs sources d'énergie et systèmes de stockage pour fonctionner.

Le projet mené conjointement par le SwRI et la SMU est financé par une subvention de 129 842 $ du programme SPARKS (Seed Projects Aligning Research, Knowledge and Skills), qui vise à renforcer et à développer la recherche à long terme entre le SwRI et l’École d’ingénierie Lyle de la SMU. Il est également financé (en totalité ou en partie) par l’École d’ingénierie Lyle de la SMU et le SwRI.

Ce projet vise à développer un contrôleur d'IA pour une configuration de micro-réseau intégrant un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) et un système de stockage d'énergie à hydrogène de longue durée (HESS). L'application intégrera des piles à combustible, des technologies de stockage à semi-conducteurs avancées, la production d'énergie renouvelable et le réseau électrique local. Ce dernier utilisera des électrolyseurs pour séparer l'eau en hydrogène et en oxygène par électrolyse, en vue de leur stockage.

Ce projet s'appuie sur des tests en conditions réelles menés sur l'infrastructure du campus du SwRI – notamment son système de stockage d'énergie par batterie (BESS) de 500 kWh raccordé au réseau (illustré) – afin de perfectionner le contrôleur d'IA. (Photo : Southwest Research Institute)

Le contrôleur sera conçu pour gérer et coordonner en temps réel les sources d'énergie disponibles sur le réseau afin d'assurer une fiabilité optimale, de réduire les coûts d'exploitation, d'améliorer l'utilisation des énergies renouvelables et d'améliorer la durabilité du système pour les systèmes critiques, tels que les centres de données et autres installations nécessitant une alimentation électrique continue et des sources d'énergie de secours à faible émission de carbone.

« L’essor rapide de l’intelligence artificielle engendre une demande en électricité sans précédent, obligeant les fournisseurs d’énergie et les exploitants de centres de données à trouver des solutions d’alimentation fiables et évolutives », explique le Dr Richard Fu, ingénieur de recherche au sein de la division Ingénierie des groupes motopropulseurs du SwRI et l’un des principaux responsables du projet. « Les micro-réseaux hybrides constituent une solution possible pour relever ce défi énergétique. Nous travaillons à la création d’un système de contrôle permettant d’intégrer le stockage d’énergie de longue durée et les énergies renouvelables sans compromettre la fiabilité. »

Le Dr Jianhui Wang, titulaire de la chaire Mary et Richard Templeton en génie électrique et professeur au département de génie électrique et informatique de l'université SMU, développera le contrôleur d'intelligence artificielle. Ce dernier sera conçu pour réguler efficacement les performances du micro-réseau. Le système utilisera un jumeau numérique, une réplique virtuelle du système mise à jour en continu grâce aux données provenant de son homologue physique, afin de simuler des conditions de fonctionnement et des charges de travail réalistes, telles que celles nécessaires au fonctionnement des centres de données. Ce jumeau numérique fournira également les algorithmes, les modèles et les données nécessaires au contrôleur d'intelligence artificielle pour une gestion optimale de l'allocation d'énergie.

« Grâce à un jumeau numérique, notre contrôleur IA peut apprendre des stratégies optimales de répartition de l'énergie en fonction des charges de travail réalistes des centres de données », explique Wang. « Cette approche d'IA, basée sur les principes physiques, permet une coordination intelligente entre le stockage de courte et de longue durée, tout en respectant les contraintes des équipements. À terme, nous visons des opérations de micro-réseaux plus résilientes et durables. »

L'infrastructure du campus de SwRI, notamment son système de stockage d'énergie par batterie (BESS) connecté au réseau de 250 kW à 500 kWh et son réseau local, fournira au contrôleur d'IA une plateforme sûre pour tester rigoureusement la technologie à l'aide de matériel réel.

« Le SwRI possède une vaste expérience des tests HIL (Hardware-in-the-Loop) utilisant un contrôleur réel dans un environnement émulé pour en valider l'efficacité », a déclaré Stas Gankov, responsable de la section Algorithmes avancés du SwRI et membre de l'équipe de développement du projet. « Notre plateforme HIL nous permet de pousser le contrôleur d'IA dans ses retranchements. Nous pouvons simuler des variations rapides de charge, la volatilité des énergies renouvelables et des événements sur le réseau, le tout sans risque pour les clients ni pour le réseau. »

Le contrôleur utilisera une intelligence artificielle basée sur la physique pour coordonner en temps réel les ressources de stockage des batteries et de l'hydrogène, tout en respectant les contraintes opérationnelles qui affectent les performances et la durée de vie des équipements.

Selon le SwRI, ce projet s'inscrit dans un effort plus large visant à démontrer comment il peut fournir des solutions – telles que des algorithmes avancés, des technologies de pointe et une validation des performances – pour les installations de nouvelle génération à forte intensité énergétique.