Des chercheurs de l’Université des sciences appliquées de Norvège occidentale (HVL) et de l’Université norvégienne des sciences et technologies (NTNU) ont mis au point une méthode pour prendre de meilleures décisions en matière de production hydroélectrique. Ils croient que cela jouera un rôle essentiel pour assurer la transition vers un système énergétique plus vert.  

Reza Argandeh (HVL), Hossein Farahmand (NTNU) et leur équipe ont étudié comment les producteurs d’hydroélectricité pourraient mieux utiliser les ressources naturelles et travailler avec le marché à tout moment. Plus précisément, ils ont développé des méthodes dans le cadre du projet IntHydro qui utilisent l’intelligence artificielle pour calculer comment les producteurs doivent réguler la quantité d’eau qu’ils autorisent dans les réservoirs d’eau.

« Si les producteurs d’hydroélectricité étaient capables de prendre des décisions qui n’étaient meilleures que d’un pour cent par rapport à ce qu’elles étaient auparavant, cela représenterait une différence de milliards de couronnes et aiderait à atténuer la crise énergétique », précise Reza Arghandeh.

Le futur système énergétique européen – basé principalement sur les sources d’énergie renouvelables – dépendra beaucoup plus des conditions météorologiques que le système énergétique actuel. Les deux chercheurs pensent que les modes de consommation vont également changer en raison du changement climatique. Tout cela contribue à créer une incertitude sur l’approvisionnement énergétique, ce qui rend les décisions beaucoup plus compliquées. Ils souhaitent réduire cette incertitude en facilitant la garantie de l’accès à l’énergie.

 L’électricité : vitale pour notre société

L’équipe d’Arghandeh à HVL, y compris Mojtaba Yousefi, a trouvé un moyen de surveiller les données météorologiques, les données hydrologiques (sur la quantité d’eau qui entre dans les réservoirs) et les données topographiques (sur la forme du paysage), et de les interpréter à l’aide de l’intelligence artificielle. Hossein Farahmand utilise ensuite ces modèles d’IA en combinaison avec des données sur le marché de l’électricité. Ensemble, ils ont créé un modèle qui tient compte de l’incertitude du marché et de l’incertitude concernant le vent et la météo.

« L’électricité n’est pas qu’un produit ordinaire, mais quelque chose qui permet à notre société de fonctionner, presque comme l’oxygène. C’est pourquoi il est extrêmement important de créer un accès abordable, fiable et durable à l’électricité », souligne Reza Arghandeh.

La prévision précise et fiable des apports a toujours été un défi dans la production d’hydroélectricité. Les réservoirs commencent à se remplir vers Pâques (avril) en Norvège. La neige fond sur les sommets et l’eau des montagnes commence à couler dans des lacs et des rivières endigués et régulés dans tout le pays. Entre Pâques et le retour de l’hiver, généralement en novembre, les producteurs libèrent de l’eau à intervalles réguliers afin d’approvisionner le marché. Mais ils doivent aussi s’assurer qu’ils laissent suffisamment d’eau dans les réservoirs pour durer tout au long de la saison hivernale, lorsque l’approvisionnement en eau se tarit.

Mathématiques compliquées

Mais quand et combien d’eau doivent-ils libérer ? Il s’agit d’un problème d’optimisation complexe. La réponse dépend de nombreux facteurs, tels que les conditions météorologiques, la topographie, le volume des précipitations, le profil météo hivernal, le marché de l’électricité et la situation politique en Europe. Étant donné que le système énergétique norvégien est connecté à l’Europe, il est encore plus difficile de prendre des décisions appropriées, ce qui a été amplement démontré par les incidents qui ont suivi la guerre en Ukraine. Lorsque la Russie a limité la vente de gaz à l’Europe en raison du soutien européen à l’Ukraine, l’effet à la fois sur l’accès à l’énergie et sur le prix de l’énergie a été dramatique.

Lorsqu’il y a tant de facteurs à prendre en compte simultanément, la planification de l’hydroélectricité devient incroyablement compliquée. Dans l’industrie hydroélectrique norvégienne, les producteurs utilisaient jusqu’à présent des modèles mathématiques classiques pour calculer comment ils devaient réguler le niveau d’eau dans les réservoirs.

« Nous souhaitons travailler avec les méthodes actuelles pour les améliorer. Avec l’intelligence artificielle, nous pouvons accélérer les calculs et également obtenir des réponses plus précises », explique Reza Arghandeh.

De grandes ambitions pour l’éolien offshore

Bien qu’une grande partie de ce qui est impliqué dans la production d’hydroélectricité soit imprévisible, ce type d’énergie renouvelable présente d’énormes avantages – l’un des plus importants étant que vous pouvez stocker l’eau et produire de l’électricité lorsqu’il y a une demande. Cela en fait une énergie hautement flexible et propre.

« Cependant, il y a certaines limites que nous devons prendre en considération. Les réservoirs hydroélectriques sont de taille limitée et l’afflux d’eau est irrégulier », lance Hossein Farahmand de NTNU.

En utilisant l’intelligence artificielle pour aider à réduire l’incertitude décisionnelle dans l’industrie, Farahmand pense que l’hydroélectricité contribuera encore plus à sécuriser notre approvisionnement énergétique qu’elle ne le fait actuellement. La Norvège s’efforce de réduire son utilisation d’énergie fossile et de devenir neutre en carbone d’ici 2050. Une étape importante dans cette direction est l’introduction de l’éolien offshore. Il est prévu de développer 30 gigawatts de capacité éolienne offshore sur le plateau continental norvégien d’ ici 2040 . Cela équivaut à la capacité dont nous disposons aujourd’hui en hydroélectricité.

« Les nouvelles formes d’énergie vertes telles que l’éolien et le solaire sont beaucoup plus imprévisibles que l’hydroélectricité. Le vent ne souffle pas toujours et le soleil ne brille pas toujours », explique Farahmand.

« Étant donné que les conditions de vent changent si rapidement, nous aurons besoin de modèles capables de calculer heure par heure comment la production éolienne affecte la situation dans son ensemble en termes d’accès à l’énergie. »

Aux côtés des producteurs d’énergie

Les chercheurs du projet ont travaillé avec les producteurs d’énergie Lyse Produksjon AS et Østfold Energi. Ils testent maintenant les outils d’intelligence artificielle nouvellement développés dans la pratique. À long terme, ils espèrent que les grands acteurs de l’industrie hydroélectrique en Norvège collaboreront avec eux et adopteront leurs méthodes d’IA.

« Dans la transition vers une société qui dépendra davantage du soleil et du vent comme sources d’énergie, l’approvisionnement durable en hydroélectricité deviendra encore plus important pour nous. Nous sommes très chanceux dans ce pays, car nous possédons d’énormes possibilités de créer de l’énergie propre », déclare Farahmand.

« L’eau et le vent sont des cadeaux de la nature pour la Norvège. Nous devons tout mettre en œuvre pour le gérer au mieux pour nous et pour nos générations futures », conclut Arghandeh.

https://www.hvl.no/en/news/water-behind-dams-keep-it-or-leave-it/