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Les grilles futées peuvent assortir l'offre et demande de l'électricité decentrally

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Les mètres de l'électricité d'intelligence développés pour un tel système pourraient commuter les dispositifs électriques

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Pour améliorer la gestion des fluctuations dans l'électricité assurée par solaire et enroulez les installations, le réseau de l'électricité doit travailler plus intelligemment à l'avenir. Les fournisseurs de l'électricité visent à pouvoir régler la consommation sur la base de l'approvisionnement avec l'aide d'un réseau intelligent de l'électricité, une grille futée. Les mètres intelligents de l'électricité développés pour un tel système pourraient commuter les dispositifs électriques en marche et en arrêt. Les chercheurs de l'institut maximum de Planck pour la dynamique et le Self-Organization ont maintenant prouvé que les mètres intelligents de l'électricité peuvent assortir l'offre et demande de l'électricité decentrally et sur une base entièrement individu-organisée. Jusqu'ici, les fournisseurs de l'électricité ont travaillé sur la prétention qu'ils devraient rassembler des données de consommation centralement et coordonner également centralement l'offre et demande de l'électricité.

Ceci rend la fourniture d'électricité vulnérable aux attaques d'intrus et soulève également des questions de protection des données - les problèmes qui ne surgissent pas avec une solution entièrement decentral des chercheurs maximum de Planck. La commande de Decentral détend également le besoin de conception complexe de la vaste infrastructure de communications qui serait exigée pour relier des millions de mètres de l'électricité aux fournisseurs principaux d'énergie à l'avenir.

L'utilisation des sources d'énergie renouvelables se développe rapidement. Par exemple, depuis début 2014, l'entrée des sources d'énergie renouvelables a atteint plus de 28 pour cent de consommation d'électricité en Allemagne - un nouveau, point le plus haut. Cependant, avec l'élévation de solaire et enroulez les installations, fluctuations dans le réseau de l'électricité sont également sur l'élévation. Quand couvertures Allemagne du sud d'un nuage, il y a une immersion brusque dans la quantité de l'électricité assurée par les centrales solaires. Et quand un orage s'approche, production d'électricité dans les augmentations de parcs de vent soudainement et flotte encore plus qu'habituel. De telles fluctuations ne surgissent pas dans le réseau traditionnel de l'électricité, car les générateurs dans les centrales électriques à charbon et les centrales nucléaires restantes soufflent le long régulièrement du jour en jour dehors, fournissant un approvisionnement constant en électricité.

Les fluctuations croissantes d'entrée devront être équilibrées dehors à l'avenir par des variations simultanées de consommation d'électricité. Par exemple, quand le vent et le soleil fournissent beaucoup d'énergie, les dispositifs de refroidissement aux centres de calcul et des entrepôts, et des stations de charge de voiture électrique devrait être tourné la manivelle vers le haut ; quand la production plonge, elles devraient être mises sur stand-by. Pour réaliser ceci, les fournisseurs d'énergie voudraient équiper leurs clients à l'avenir des dispositifs de commande de l'électricité, soi-disant mètres intelligents. Ceux-ci seraient installés dans les ménages ou les lieux de compagnie et transmettre les données qu'ils se rassemblent automatiquement au fournisseur d'énergie. Selon l'approvisionnement disponible en électricité, le ménage et les dispositifs industriels ont pu alors être "Marche/Arrêt" commuté. Les clients sont pour adopter de tels systèmes s'ils sont offerts l'énergie excessive aux prix inférieurs. Pour coordonner la fourniture d'électricité et la demande, les chercheurs à l'institut maximum de Planck pour la dynamique et le Self-Organization dans Göttingen ont présenté un nouveau concept qui se concentre sur l'assortiment entièrement decentral de la fourniture d'électricité et de la demande.

Les intrus pourraient apporter un réseau central d'approvisionnement à une halte

Aujourd'hui disponible de concepts pour un futur travail intelligent de réseau de l'électricité (grille futée) sur la prétention que les données pour tous les consommateurs et générateurs de l'électricité seraient rassemblées centralement par le fournisseur d'énergie. Cependant, selon Benjamin Schäfer, un physicien de l'institut maximum de Planck pour la dynamique et le Self-Organization, cette approche implique de divers risques : « Ce genre de commande centrale est une cible potentielle pour des attaques d'intrus. » Si quelqu'un entaille dans le centre de commande par l'intermédiaire de l'Internet, elles pourraient au pis aller apporter le réseau d'approvisionnement à un arrêt complet. En période de la criminalité croissante d'Internet, ce scénario doit être pris au sérieux. « D'ailleurs, il reste à clarifier comment la protection des données pourrait être garantie si des données de consommation de client constamment sont transmises à un endroit central. »

Pour cette raison, Benjamin Schäfer, membre de groupe de recherche de Marc Timme, « dynamique de réseau » a examiné si la commande centrale est réellement essentielle. L'inspiration pour le projet a été fournie par un associé de coopération des chercheurs maximum de Planck, directeur général de la grille futée facile Karlsruhe-basée de compagnie, Thomas Walter. Sa compagnie développe des solutions de système pour l'opération des réseaux decentral d'énergie - qui est des réseaux de l'électricité, dans lesquels l'électricité n'est pas fournie exclusivement par des usines de pouvoir étendu et est de plus en plus assurée par de nombreux petits générateurs. En tant qu'élément de cette étude, de Benjamin Schäfer, ainsi que Marc Timme, son ancien collègue Dirk Witthaut et étudiant Moritz Matthiae des maîtres, examiné si, et comment, les mètres intelligents installés sur les lieux des clients pourraient régler la consommation directement et decentrally sans détour par l'intermédiaire d'un système de contrôle central.

À cette fin, les physiciens ont développé un modèle mathématique dans lequel ils ont simulé les générateurs et les consommateurs de l'électricité. Ils ont voulu découvrir si le réseau entier demeure stable quand le règlement est effectué decentrally et n'implique plus la coordination du fournisseur central d'énergie. Le réseau pourrait-il se courir sur la base plus ou moins individu-organisée ? Fondamentalement, la fréquence de réseau, c.-à-d. la fréquence à laquelle le courant alternatif oscille dans le réseau d'approvisionnement, est employée comme paramètre pour le règlement. Elle est définie à 50 Hertz et peut seulement dévier de cette valeur à atteindre en raison des fluctuations de réseau par un maximum de 0.2 Hertz. Si un avant d'orage obscurcit les cieux au-dessus d'un parc solaire, par exemple, ou une usine en aluminium met en marche ses machines, moins d'électricité est disponible le réseau localement et la fréquence tombe légèrement. Si le soleil produit de plus d'électricité encore ou des consommateurs importants de l'électricité sont coupés, une énergie plus électrique est disponible et les élévations de fréquence. Les fournisseurs de l'électricité doivent prendre des mesures actives de maintenir la fréquence de 50 Hertz et d'éviter des défauts dans le réseau.

Les mètres intelligents peuvent commander la consommation d'électricité decentrally

Schäfer et ses collègues ont maintenant réussi à démontrer que de tels défauts peuvent réellement être équilibrés dehors si les dispositifs de commande de l'électricité répondent directement. Les mètres intelligents sont ainsi entièrement capables d'employer des changements de fréquence comme paramètre et de commander la consommation d'électricité des dispositifs électriques reliés elles-mêmes. Schäfer a surmonté un défi particulier par son analyse : On le sait que beaucoup de dispositifs ont une réponse retardée aux changements à court terme de fréquence du réseau, qui surgissent parfois au cours d'une période des millisecondes - par exemple, un dispositif de refroidissement a une réponse retardée quand le compresseur doit être "Marche/Arrêt" commuté. Schäfer s'est demandé combien de temps un tel retard peut être et s'il pourrait empêcher la commande directe des fluctuations de fréquence par les mètres intelligents installés sur les lieux des consommateurs.

Ses résultats sont très positifs. Il a établi que les mètres intelligents ne doivent pas réagir immédiatement pendant que de plus petites fluctuations s'équilibrent souvent dehors dans quelques secondes ou fractions d'une seconde. Pour de plus grandes fluctuations, ce genre de retard est réellement utile. Par conséquent, il est idéal si les mètres intelligents font la moyenne dehors des valeurs de fréquence au-dessus de quelques secondes, alors interviennent, et règlent et adaptent la consommation en conséquence. Ce moyens, naturellement, qu'un nombre suffisant de mètres intelligents et de dispositifs électriques doit toujours être activé de sorte que l'impact sur le réseau de l'électricité soit proportionné. « Aucune étude précédente n'a analysé en détail si une grille futée peut réellement fonctionner sans commande centrale. Notre analyse a prouvé pour la première fois que c'est possible en principe, » dit Marc Timme.

Un système de contrôle decentral de cette nature offrirait d'énormes avantages. En particulier, il ne serait plus nécessaire d'établir la vaste infrastructure de communications qui serait autrement exigée pour relier des millions de mètres intelligents aux fournisseurs principaux d'énergie.