Dimensionnement et gestion d'un système hybride d'energie renouvelable pour l'alimentation d'un data center

Le secteur du numérique est récemment devenu un secteur majeur de la consommation d’électricité dans le monde, notamment avec l’avènement des data centers qui concentrent un très grand nombre de machines traitant des informations et fournissant des services. L’utilisation de sources d’énergie renouvelables sur site est un moyen prometteur de réduire l’impact écologique des data centers. Cependant, certaines énergies renouvelables comme les énergies solaire et éolienne sont intermittentes, étant liées aux conditions météorologiques. Étant donné qu’un centre de données doit maintenir une certaine qualité de service, l’utilisation efficace de ces sources nécessite l’utilisation de stockages. Cette thèse explore à la fois une méthode dimensionnement et une méthode de gestion optimale d’une infrastructure hybride d’énergie renouvelable, composée de panneaux photovoltaïques, d’éoliennes, de batteries et de système de stockage hydrogène.Une première contribution aborde le problème du dimensionnement de cette infrastructure électrique afin de répondre à la demande du data center. Un outil de dimensionnement est proposé, prenant en compte plusieurs métriques et fournissant trois configurations différentes. L’utilisateur choisit donc la configuration approprié, en fonction de son plan économique global de son écosystème H2. Une deuxième contribution étudie le problème de la gestion de l’énergie par programmation linéaire en nombres entiers. Un outil de gestion optimal est fourni pour trouver différents engagements optimaux des sources en fonction des objectifs de l’utilisateur. Les solutions obtenues sont ensuite discutées avec plusieurs métriques et avec différents horizons temporelles afin de trouver la meilleure solution pour répondre à la demande du data center. Enfin, une troisième contribution vise à prévoir évolution temporelle de l’ensoleillement et de la vitesse du vent à gros grain pour obtenir un dimensionnement plus précis à l’aide du modèle SARIMA.Information and communication technologies haverecently become a major sector in energy consumption,particularly with the advent of large platforms on the Internet. These platforms use data centers, which concentrate a very large number of machines processing information and providing services, causing a high energy consumption. The use of renewable energy sources (RES)on-site is then a promising way to reduce their ecological impact. However, some renewable energies such as solar and wind energy are intermittent and uncertain,being related to weather conditions. Since a data center must maintain a certain quality of service, using these sources effectively requires the usage of storage devices.This thesis explores an efficient sizing and management methods for a hybrid renewable energy infrastructure composed of wind turbines, photovoltaic panels, batteries and a hydrogen system..A first contribution addresses the problem of sizing the electrical plateform in order to meet the data center demand. A sizing tool is proposed, taking several metrics into account and providing three different system configurations as solutions. The user therefore chooses an appropriate configuration, according to his global economic plan of his H2 ecosystem. A second contribution studies the problem of energy management using amixed integer linear programming approach. An optimal management tool is therefore provided to find various source schedules according to different user’s objectives.The obtained solutions are discussed with several metrics considering different time horizon in order to find the beststorage management to meet the data center requests.Finally, a third contribution aims to forecast the weather data to obtain a preciser sizing of the sources using SARIMA model in order to reduce forecasts errors