Avec l'augmentation des énergies renouvelables comme l'éolien et le solaire dans les réseaux électriques, ainsi que des installations de stockage par batteries à grande échelle, les entreprises d'électricité sont confrontées à un défi : comment effectuer des tests de résistance efficaces sur les futurs systèmes électriques avant d'investir des sommes considérables dans leur construction. Les caractéristiques de fonctionnement d'un réseau soutenu par l'éolien, le solaire et les batteries diffèrent de celles des systèmes électriques traditionnels ; ils réagissent plus vite, ont une structure plus complexe et sont plus difficiles à prévoir, surtout en cas de panne, de conditions météorologiques extrêmes ou d'une soudaine augmentation de la demande. Cependant, l'utilisation des outils de simulation existants pour modéliser ces scénarios prend souvent plusieurs jours, ce qui limite dans une certaine mesure le nombre d'hypothèses que les ingénieurs peuvent explorer en profondeur.

Une nouvelle étude menée par Walid Hatahet, doctorant à l'École d'ingénierie de l'Université de la Colombie-Britannique à Okanagan, Jared Paull, et le Dr Liwei Wang, professeur agrégé, indique une voie d'amélioration. Cette recherche, publiée dans IEEE Open Access Journal of Power and Energy, montre comment les ingénieurs peuvent accélérer de manière significative la vitesse de simulation utilisée pour tester les systèmes électriques haute tension. Les systèmes électriques haute tension sont des infrastructures clés pour transporter l'électricité des énergies renouvelables du site de production au site de consommation.

L'étude vise à aider les entreprises d'électricité et les concepteurs de systèmes à faire des prévisions plus précises. Hatahet déclare : « Avant d'investir des milliards dans de nouvelles infrastructures, les entreprises d'électricité doivent être sûres que le système fonctionnera en toute sécurité sous pression. Notre objectif est de rendre ces tests plus rapides et plus pratiques, sans sacrifier la précision. Ce travail peut raccourcir le chemin entre la conception et la validation par les tests. »

Le défi provient des convertisseurs de puissance modernes et de leurs systèmes de contrôle numérique, utilisés pour réguler le courant, souvent directement couplés aux batteries. Ils sont essentiels pour intégrer les énergies renouvelables, mais leurs détails de fonctionnement sont complexes, et les outils de simulation traditionnels ont du mal à les traiter efficacement.

Cette recherche illustre également une étroite collaboration entre le monde universitaire et l'industrie. Le co-auteur Wei Li travaille chez OPAL-RT Technologies à Montréal, dont la plateforme de simulation en temps réel est utilisée par de nombreuses entreprises d'électricité et opérateurs de réseaux dans le monde.

Pour les partenaires industriels, la valeur de cette recherche est assez claire. Jean-Nicolas Paquin, vice-président de l'ingénierie et de la technologie électrique chez OPAL-RT Technologies, déclare : « Cette recherche répond directement aux goulots d'étranglement informatiques auxquels nos utilisateurs sont confrontés. Elle aide les entreprises d'électricité à tester des systèmes complexes de manière plus réaliste avec le matériel existant. »

L'équipe de recherche a abordé le problème en repensant la manière de modéliser le système et d'utiliser les ressources de calcul. En séparant les processus rapides des processus lents et en exécutant les simulations en parallèle sur le processeur central (CPU) et le processeur graphique (GPU), les chercheurs ont obtenu une accélération allant jusqu'à 79 fois par rapport aux méthodes traditionnelles, tout en restant cohérents avec les résultats d'un modèle de référence haute précision. Cette différence pourrait avoir un impact sur la façon dont les réseaux électriques sont conçus.

Le Dr Liwei Wang déclare : « Des simulations plus rapides signifient que les ingénieurs peuvent tester plus de scénarios, explorer des cas extrêmes et identifier les risques potentiels plus tôt. Cela contribue à améliorer la fiabilité du système et à réduire l'incertitude lors de l'intégration des énergies renouvelables et des installations de stockage au réseau. »

Détails de la publication : Auteurs : Jared Paull et al., Titre : « GPU-Parallel Exponential Integrator Algorithm for Efficient Simulation of Power Electronics Systems », Publié dans : IEEE Open Access Journal of Power and Energy (2026). Informations sur la revue : IEEE Open Access Journal of Power and Energy