Introduction au micro-réseau de la NCU et à la White Energy House
La National Central University (NCU) s’engage à faire progresser les solutions énergétiques durables. Par l’intermédiaire de son Hydrogen Energy Research Center (HERC), la NCU a développé un site de démonstration de micro-réseau de pointe ainsi que la « White Energy House », véritables laboratoires vivants pour les énergies renouvelables, la gestion de l’énergie et les technologies de bâtiment zéro carbone.
Démonstration de micro-réseau à la NCU
Architecture du système & motivation
Depuis 2018, l’équipe de recherche de la NCU a progressivement mis en place une zone de démonstration de micro-réseau sur le campus afin de mener des recherches avancées sur la répartition de puissance, le partage d’énergie et l’exploitation résiliente du réseau.
Contrairement aux micro-réseaux classiques, qui fonctionnent soit en mode îlot (déconnecté du réseau), soit en mode connecté au réseau, le système de la NCU va plus loin en développant des micro-réseaux maillés (interconnectés). En cas de panne du réseau, plusieurs unités de micro-réseau peuvent partager l’énergie, ce qui renforce la résilience et prolonge le fonctionnement autonome.
Le système intègre :
− Le photovoltaïque (environ 82 kW)
− Un système de pile à combustible (~20 kW)
− Un système de stockage d’énergie par batterie lithium-ion (~110 kWh)
− Une gestion intelligente de l’énergie et un contrôle de répartition entre micro-réseaux
Cette configuration permet au site de démonstration de fonctionner, dans certains modes, comme un réseau autonome de classe 100 kW alimenté à 100 % par des sources renouvelables.
Techniques clés & compétences
Les principales technologies et stratégies de contrôle développées et testées dans cette démonstration comprennent :
1. Architectures de convertisseurs et algorithmes de contrôle pour le partage de puissance qui permettent l’échange d’énergie entre micro-réseaux
2. Coordination interne de la production renouvelable et stratégies de délestage
3. Gestion de l’énergie et optimisation des coûts d’exploitation
4. Régulation de puissance entre micro-réseaux et contrôle de la qualité de l’énergie
5. Modèles dynamiques et contrôle des systèmes de piles à combustible
6. Prévision de la production renouvelable et anticipation de la demande
7. Planification intelligente de la répartition des micro-réseaux en coordination avec le réseau principal
En parvenant à une commande coordonnée de plusieurs micro-réseaux et du réseau public, la démonstration de la NCU ouvre la voie à l’intégration d’une forte proportion d’énergies renouvelables distribuées dans des systèmes électriques plus vastes, tout en maintenant stabilité et résilience.
Applications hors campus : micro-réseaux ruraux
Au-delà du campus, la NCU a étendu les applications de micro-réseaux aux zones rurales et exposées aux catastrophes. Par exemple, en coopération avec Ming Hsin Energy Co., un système de micro-réseau a été déployé au bureau administratif de Xiayun Li, district de Fuxing, comme site d’essai pour l’alimentation électrique d’urgence en situation de catastrophe.
Ce micro-réseau rural s’appuie sur le solaire + le stockage + une gestion intelligente pour garantir la continuité des services de base (éclairage, communication, etc.) lors des coupures, répondant aux objectifs « pas d’inquiétude pour l’électricité », « auto-assistance en cas d’urgence » et « soutien au tourisme ».
Un micro-réseau plus petit est également installé à l’école primaire Yisheng de la région, alimentant la surveillance, la diffusion et les charges d’urgence.
À travers ces déploiements réels, la NCU démontre l’évolutivité et l’adaptabilité des technologies de micro-réseau au-delà du campus.
White Energy House (White Energy Villa) — une vitrine du bâtiment vert intelligent
Aperçu & objectif
La « White Energy House » se situe sur le campus de la NCU (dans la zone de Chungli, sur le double versant près du terrain d’athlétisme). Elle se compose de deux conteneurs maritimes de 40 pieds réaménagés, configurés en prototype de maison intelligente de 18 ping (≈ 60 m²). Elle est conçue pour reproduire une résidence de 2 personnes avec une demande quotidienne d’environ 10 kWh, et intègre trois domaines énergétiques essentiels :
− Production (創能) via le photovoltaïque en toiture
− Stockage (儲能) via des systèmes de batteries
− Économie d’énergie (節能) grâce à des matériaux haute performance, un éclairage intelligent, un CVC intelligent et des systèmes de gestion technique du bâtiment (BEMS)
La White Energy House sert de site de démonstration pédagogique pour les étudiants, les partenaires industriels, les communautés locales et les visiteurs — elle présente des technologies intégrées de maison renouvelable, le contrôle, la surveillance et l’évaluation des performances.
Points techniques marquants
Parmi les caractéristiques et technologies distinctives de la White Energy House :
− Isolation thermique avancée et matériaux d’enveloppe du bâtiment pour réduire les charges de chauffage et de climatisation
− Éclairage intelligent et appareils économes en énergie
− Suivi énergétique en temps réel (production vs consommation) via des applications et des interfaces web
− Intégration à la commande et à la logique de répartition du micro-réseau
− Conception modulaire permettant des évolutions futures (par ex. systèmes à hydrogène)
Depuis son inauguration, la White Energy House a accueilli plus de 1 500 visiteurs issus de plus de 50 institutions.
Le site est ouvert aux visites guidées (sur rendez-vous ; visites gratuites) et sert de terrain de formation pratique pour les étudiants, les enseignants et le public.
Synergies de recherche & d’innovation
La White Energy House est étroitement liée aux objectifs de recherche énergétique plus larges du HERC, notamment la production d’hydrogène, l’intégration des piles à combustible et l’optimisation des systèmes d’énergie renouvelable.
Par exemple :
− L’équipe développe des électrolyseurs à membrane échangeuse d’anions (AEMWE) pour une production d’hydrogène efficace, afin de favoriser davantage le stockage d’énergie et l’intégration de l’hydrogène.
− Les chercheurs travaillent aussi sur des systèmes électrochimiques et des piles à combustible à oxyde solide à température intermédiaire, couplés à des systèmes renouvelables pour une conversion à haut rendement.
− Les algorithmes de contrôle du micro-réseau, la planification basée sur l’IA et les outils de gestion de l’énergie développés sur le micro-réseau du campus sont destinés à être testés et affinés à l’aide des données issues de la White Energy House.
Importance & impact
− Démonstration & éducation : Le site du micro-réseau et la White Energy House servent de plateformes réelles pour l’enseignement, la sensibilisation du public et la formation des futurs ingénieurs.
− Validation technologique : L’intégration de la production renouvelable, du stockage, des systèmes du bâtiment et du contrôle énergétique dans un environnement réel permet des tests et des ajustements itératifs.
− Résilience & soutien au réseau : L’architecture maillée du micro-réseau permet le partage d’énergie, la capacité d’îlotage et la résilience face aux perturbations du réseau.
− Évolutivité & extension : Les enseignements du déploiement sur le campus sont étendus aux communautés rurales et hors réseau, permettant la réponse aux catastrophes et l’autonomie énergétique.
− Intégration de la recherche : Le couplage étroit avec l’hydrogène, les piles à combustible et les systèmes de contrôle intelligents au sein du HERC constitue un écosystème de recherche complet.
− Passerelle entre politiques & industrie : Les projets de démonstration servent de bancs d’essai pour les produits industriels, les pilotes politiques et l’engagement du public sur la voie de Taïwan vers le zéro net.