Tidal stream energy integration with green hydrogen production : energy management and system optimisation

Intégration de l'énergie hydrolienne avec la production d'hydrogène vert : gestion de l'énergie et optimisation du système L'objectif principal de cette thèse est de concevoir, mettre en œuvre et comparer différentes stratégies de gestion de l'énergie et approches d'optimisation pour un système hybride impliquant l'intégration de l'énergie marémotrice flottante avec la production de l'hydrogène vert. Pour atteindre les objectifs, les composants individuels du système sont d'abord modélisés. Les capacités annuelles de performance du système de la centrale d'énergie marémotrice ont ensuite été obtenues à l'aide des profils quotidiens fréquents au poste d'amarrage de Fall of Warness dans les îles Orcades. Les modes de fonctionnement transitoires des électrolyseurs à membrane échangeuse de protons, lorsqu'elles sont soumises à l'énergie de la centrale hydrolienne, ont été analysés sur la base d'une (RBA) stratégie de gestion de l'énergie basée sur des règles. Plus tard, une évaluation préliminaire du coût de production d'hydrogène est effectuée sur la base de différentes conditions de demande quotidienne d'hydrogène et de profils de marée quotidiens. En outre, une approche d'optimisation dans le but de maximiser le profit d'exploitation du système tout en assurant un fonctionnement optimal et suffisant des deux électrolyseurs sous des contraintes réelles du système, est formulée en donnant la priorité à la production d'hydrogène par l'énergie marémotrice. Le problème d'optimisation est résolu à l'aide d'un algorithme génétique basé sur un problème non linéaire à entiers mixtes. Une analyse coûts-avantages complète basée à la fois sur les coûts fixes-variables et sur les facteurs de coûts actualisés est réalisée pour analyser le fonctionnement technico-environnemento-économique optimal d'un système hybride d'énergie marémotrice-éolienne-hydrogène connecté au réseau. Les résultats ont été comparés aux résultats de l'approche basée sur des règles. Les bénéfices annuels dans l'approche d'optimisation ont été estimés supérieurs de 41,5 % par rapport à ceux de la RBA. De plus, d'un point de vue environnemental, les meilleurs résultats d'optimisation étaient supérieurs d’environ 47 % par rapport aux résultats de la RBA en termes de réduction des émissions de carbone. Un électrolyseur dynamique capable de fonctionner à deux fois sa puissance nominale pendant une durée limitée s'avère particulièrement avantageux lorsqu'il est couplé à l'énergie marémotrice qui est de nature cyclique avec des périodes prévisibles de production d'énergie élevée et faible. Enfin, il est conclu que l'approche d'optimisation des coûts fixes-variables est relativement simple dans l'estimation des coûts. Au contraire, bien que des résultats légèrement meilleurs soient obtenus dans le cas de l'approche par coût actualisé, il est nécessaire d'avoir une meilleure connaissance préalable du fonctionnement du système pour estimer finement les facteurs de coût actualisé. Le modèle proposé peut être utilisé comme un outil générique pour l'analyse de la production d'hydrogène dans différents contextes et il est particulièrement applicable dans les sites à fort potentiel d'énergie verte avec des installations de réseau limitées.