Utilisation du potentiel de stockage thermique des chauffe-eau électriques pour combler une production variable d'énergie renouvelable

Les chauffe-eau électriques ont un potentiel de stockage qui peut être exploité de façon à compenser les variations de production électrique intermittentes comme celles de panneaux photovoltaïques. La puissance produite par un panneau solaire photovoltaïque peut varier de 50% en 90 secondes (NERC). Cette variabilité constitue un frein à l'augmentation de la quantité d'énergie renouvelable pouvant être ajoutée sur les réseaux électriques. Ce mémoire propose d'utiliser le contrôle d'une population de chauffe-eau électriques afin de compenser cette variabilité. Plus spécifiquement, ce mémoire présente un cas de coopération entre des chauffe-eau et de la production photovoltaïque intermittente afin de compenser en partie les variations de production photovoltaïque. La méthode proposée repose d'abord sur le calcul d'une moyenne mobile sur la production passée. Cette moyenne peut être évaluée selon différentes fenêtres d'observation ou intervalles de temps. À un instant donné, immédiatement après le calcul de la moyenne mobile, la production photovoltaïque peut être représentée par cette moyenne mobile plus ou moins les variations soudaines de production se produisant à cet instant. Dans la méthode proposée, il est supposé que la portion associée à la moyenne mobile est fournie normalement sur le réseau électrique local, alors que les variations soudaines sont compensées en modulant, à la hausse ou à la baisse, la puissance des éléments chauffants situés au bas de chauffe-eau électriques. En terme énergétique, l'analyse de la production photovoltaïque annuelle d'un site montre qu'en utilisant le concept de moyenne mobile, les chauffe-eau devront compenser 19.5% de l'énergie de la production photovoltaïque annuelle pour une fenêtre d'observation de 30 minutes. En utilisant un cas conservateur avec une consommation d'énergie pour le chauffage de l'eau chaude de 14 kWh par jour et des variations soudaines de puissances importantes se produisant moins de 0.3% des minutes de l'année, la production photovoltaïque à mettre en coopération avec 3650 chauffe-eau est de 3.1 MW afin de compenser les variations basées sur une fenêtre d'observation de 30 minutes. Ce qui veut donc dire que 3650 maisons résidentielles contenant des chauffe-eau à proximité d'une centrale de production photovoltaïque de 3.1 MW pourraient coopérer comme présenté dans ce mémoire et ainsi diminuer les variations de puissances photovoltaïques vues par le réseau électrique.