Une stratégie d’optimisation pour la gestion de l’électricité excédentaire grâce aux filières de transformation de l’électricité en gaz

Résumé

L’Ontario dépend largement de l’énergie nucléaire ou renouvelable : plus de 85 % de l’électricité provient de sources non associées au carbone. En raison de l’intermittence dans le secteur de l’énergie renouvelable et du manque de souplesse des générateurs, une production de base excédentaire (PBE) est générée lorsque l’offre dépasse la demande. Le présent article vise à élaborer un modèle mathématique pour le système de transformation de l’électricité en gaz, en convertissant la PBE en hydrogène destiné aux utilisateurs finaux. Les quatre utilisateurs finaux étudiés étaient les secteurs liés au gaz naturel renouvelable, au gaz naturel enrichi en hydrogène et à la mobilité, ainsi que le secteur industriel. Deux scénarios ont été envisagés pour le modèle : le scénario 1, où une seule filière a été envisagée pour la mise en œuvre, et le scénario 2, où les quatre filières ont été intégrées en un seul système pour une installation combinée. L’objectif de ce modèle est de réduire au minimum le coût total et de maximiser la compensation des émissions pendant une durée de vie de 20 ans. La modélisation et l’optimisation ont été réalisées en Python selon une approche de programmation linéaire en numérotation mixte. Les résultats du scénario 1 montrent que le remplacement de l’alimentation dans le secteur industriel par l’hydrogène est plus rentable que dans d’autres secteurs. Les résultats du scénario 2 montrent que le système peut permettre une réduction de 470 595 tonnes de CO2 par année – soit 95 % de la compensation maximale réalisable – et une utilisation de 57 % de l’électricité excédentaire.