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Comment optimiser le
coût d’un parc d’énergies
renouvelables?
C’est à ce problème que Marie-Christine Costa et l’équipe Optimisation combinatoire du Centre
d’études et de recherche en informatique et communications du Cnam (Cedric) apportent des
réponses très concrètes au moyen d’ordinateurs super puissants, de logiciels de calcul de dernière
génération et bien sûr, des mathématiques.
L
’équipe travaille sur deux projets très différents
mais complémentaires. Le premier, aujourd’hui
résolu, pose la question du design d’un parc auto-
nome d’énergies hybrides : l’électricité produite par des
éoliennes et panneaux solaires est utilisée en priorité et
le surplus éventuel est stocké dans des batteries ; en cas
de pénurie, un générateur au fioul, coûteux et polluant,
prend le relais. Ces parcs, situés dans des zones isolées
telles de petites villes ou des îles, doivent répondre à
deux exigences: produire une énergie
propre mais réduire au maximum les
coûts. En utilisant différentes bases
de données (consommation de la
population et des industries locales,
données météorologiques…), les
chercheurs déterminent quel est le
nombre d’éoliennes, de panneaux
solaires et de batteries à installer
pour répondre aux besoins de la zone
mais bien sûr, sans gaspillage ni
d’argent, ni d’énergie. L’originalité de
leur travail réside dans la prise en
compte de l’incertitude des données :
on ne connaît pas la demande à
l’avance, ni les taux d’ensoleillement ou de vent. Selon le
niveau d’incertitude auquel les responsables locaux
veulent faire face, les chercheurs leur fournissent une
véritable aide à la décision en leur proposant des solu-
tions dites « robustes » : ils minimisent notamment le
coût si le pire des scénarios se produit. Les équations et
algorithmes utilisés sont complexifiés par le fait que le
matériel se compte en nombres entiers, excluant ainsi
les virgules des calculs…
Résolvez ce problème et vous gagnerez 1 millions de
dollars !
Le second projet, actuellement mené par l’équipe,
concerne le câblage des parcs éoliens : l’électricité pro-
duite par les éoliennes est transportée par des câbles
vers une station qui ensuite, la renvoie vers le réseau de
distribution. Le but est de déterminer la configuration du
câblage efficace le moins coûteux, mais le nombre de
câblages possibles est exponentiel ! Le problème sous-
jacent, appelé problème de Steiner, semble tout simple :
trouver le réseau de longueur totale minimale connais-
sant la place des équipements et points de connexions
potentiels. Pourtant les chercheurs supputent qu’il est
insoluble : c’est la fameuse conjecture P ≠ NP de la théo-
rie de la Complexité. Le
Clay Mathematics Institute
offre
un million de dollars pour la réponse !
Toutefois, sans fournir la « meil-
leure » solution, l’équipe du Cedric
peut fournir une «bonne » solution,
et même prévoir le pourcentage
maximal qui la sépare de la solution
optimale qui elle, on le pense, ne sera
jamais trouvable !
Augmenter la production d’énergies
renouvelables est l’un des enjeux
majeurs du développement durable
et si aujourd’hui, en France, la majo-
rité de l’électricité produite est d’ori-
gine nucléaire ou hydraulique, les
solutions et les technologies pour y
parvenir existent. La transition énergétique repose donc
entre les mains de nos dirigeants politiques et des entre-
prises fournisseuses d’électricité. Le fait que, dans le
cadre de projets comme ceux menés au Cedric avec le
Canada et EDF (Programme Gaspard Monge pour l’opti-
misation et la recherche opérationnelle), de l’argent soit
investi dans la recherche sur les énergies propres
augure peut-être des lendemains plus favorables où l’on
pourra regarder tourner les éoliennes.
DT
