Comment Mintal utilise le jumeau numérique ETAP pour assurer une continuité numérique complète et optimiser ses projets d’hydrogène vert

Ce qui distingue véritablement ETAP, c’est sa capacité à assurer une continuité numérique complète, de la modélisation et de la simulation jusqu’à l’exploitation en temps réel.
Gloria Cai, Global Solution Architect for Renewables, Schneider Electric

Pour concrétiser le potentiel de l’hydrogène vert à grande échelle, Mintal s’est appuyée sur le jumeau numérique ETAP dans le cadre d’une étude de faisabilité portant sur un projet intégrant un parc éolien, un système de stockage d’énergie par batteries (BESS), une unité de production d’hydrogène et une installation de synthèse d’ammoniac. Grâce à ETAP, les équipes d’ingénierie ont pu garantir une continuité numérique complète, de la modélisation et de la simulation jusqu’à l’exploitation des installations tout au long de leur cycle de vie.


Objectifs et démarche mise en œuvre

Optimisation des énergies renouvelables et stratégie d’exploitation proactive

Objectifs :

  • Adopter une approche par phases pour maîtriser la complexité du projet.

  • Intégrer les systèmes électriques et les procédés industriels dans un environnement numérique unifié afin de valider la fiabilité de la conception.

  • Optimiser le dimensionnement du parc éolien et du système de stockage par batteries (BESS) pour maximiser la rentabilité.

  • Identifier des leviers de réduction des coûts pour les phases de conception détaillée et d’exploitation en temps réel.

Contexte :

Mintal Hydrogen Energy Technology Co., Ltd. a lancé le développement d’une installation de production d’hydrogène vert (gH₂) et d’ammoniac vert de 1,4 GW en Mongolie-Intérieure, la première du genre en Chine. Représentant un investissement d’environ 1,2 milliard de dollars, le projet prévoit, dans sa première phase, une production de 1 800 tonnes d’ammoniac vert par jour et de 300 000 tonnes d’hydrogène vert par an.

Afin d’optimiser l’ensemble de la chaîne énergétique et industrielle, Mintal a engagé une étude de faisabilité basée sur une approche numérique de bout en bout.

Pour simplifier cette étude, Schneider Electric a recommandé une démarche en trois volets :

  • Production d’énergie intégrée : modélisation et gestion du parc éolien, du système BESS et des moyens de secours afin d’assurer une production et un acheminement fiables de l’énergie.

  • Transport de l’énergie : prise en compte des contraintes du réseau local (export limité à 20 %) et transfert de 80 % de l’énergie produite vers les unités de production via une ligne de 70 km.

  • Procédés industriels : pilotage de la production d’hydrogène et d’ammoniac avec optimisation des montées et descentes en charge pour s’adapter à la variabilité des énergies renouvelables.

Cette étude de cas se concentre sur la phase 1, consacrée à l’analyse de la fiabilité de la production renouvelable et de son acheminement vers les installations industrielles, tout en préparant les étapes suivantes du projet.

Solutions déployées

Pour l’étude du système électrique, Mintal a utilisé ETAP Power Simulator afin de modéliser et simuler l’ensemble du réseau, incluant la production d’énergie, le fonctionnement en mode îloté, les systèmes de stockage et les analyses statiques et dynamiques nécessaires à la prévision de charge, à l’optimisation, à la résilience et à la fiabilité du système.

Les principales fonctionnalités ETAP mises en œuvre comprenaient :

  • Jumeau numérique électrique unifié (Unified Electrical Digital Twin) pour modéliser et analyser le réseau électrique, y compris le système de stockage par batteries (BESS).

  • Analyse de micro-réseau et contrôleur virtuel (Microgrid Analysis & Virtual Controller) pour intégrer les équipements du fabricant du parc éolien dans les simulations.

  • Time Domain Load Flow (TDLF) pour simuler le comportement du réseau électrique dans le temps.

Grâce à ETAP, les équipes d’ingénierie ont pu concevoir, optimiser et valider différents scénarios de production et de charge afin d’accélérer le déploiement du projet tout en réduisant les risques techniques.

Pour la partie procédés industriels, AVEVA a été utilisé pour modéliser les électrolyseurs, le stockage d’hydrogène et la synthèse d’ammoniac. L’intégration entre ETAP et AVEVA, via l’échange de données et les communications OPC (Open Platform Communications), a permis de créer un jumeau numérique complet couvrant l’ensemble de la chaîne énergétique et industrielle, de la production électrique à la fabrication d’hydrogène et d’ammoniac.

Livrables clefs

Une solution complète couvrant l’ensemble du cycle de vie du système électrique, de la conception à l’exploitation en temps réel.

Étude de faisabilité (simulation hors ligne)

  • Pré-dimensionnement et optimisation des systèmes renouvelables et des procédés industriels.
  • Validation des stratégies de contrôle entre les systèmes électriques et les procédés.

Conception détaillée et ingénierie

  • Réalisation des études détaillées et validation des choix de conception.
  • Optimisation des systèmes électriques et des procédés en vue de la construction.

Exploitation et maintenance (contrôle en temps réel)

  • Déploiement d’ETAP Energy Management System (EMS), ETAP Grid™ et Power System Monitoring & Simulation (PSMS).
  • Intégration avec les systèmes de conduite des procédés (DCS, APC) via OPC pour une supervision et un contrôle unifiés.
  • Mise en œuvre d’un opérateur virtuel basé sur l’IA pour optimiser dynamiquement l’équilibre entre production et consommation d’énergie.

Grâce à ses capacités étendues et à sa transition fluide entre les phases de conception, d’ingénierie et d’exploitation en temps réel, ETAP a permis à l’ingénieriste de bâtir une relation de confiance durable avec son client.

Résultats

Continuité numérique sur l’ensemble du cycle de vie, de la conception à l’exploitation

• Simplification de l’étude de ce projet complexe grâce au développement d’un jumeau numérique et à une approche par phases couvrant l’analyse du réseau électrique, l’ingénierie détaillée et l’exploitation.

• Optimisation du dimensionnement des capacités de production renouvelable et du stockage d’énergie afin de réduire les coûts et de garantir la résilience du système.

• Maximisation du retour sur investissement grâce à la co-simulation des systèmes électriques et des procédés industriels, permettant de valider les performances globales du projet.

• Préparation de l’exploitation future grâce à l’utilisation des données de simulation pour développer des outils d’opérateur virtuel basés sur l’IA dédiés à la prévision des charges.


MINTAL FR 1

MINTAL FR 2

MINTAL FR 3


Vidéos

Comment optimiser les projets d’hydrogène vert grâce à ETAP et à la technologie du jumeau numérique

Cette étude de cas présente un projet d’hydrogène vert de 1,4 GW en Chine intégrant un parc éolien, la production d’hydrogène et la synthèse d’ammoniac.
Grâce au jumeau numérique ETAP et à l’intégration avec AVEVA, les équipes ont pu optimiser le dimensionnement des installations, valider les procédés et assurer une continuité numérique complète, de l’étude de faisabilité jusqu’à l’exploitation future.


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