Optimisation techno-économique et environnementale multi‑objectif d’un système hybride renouvelable à base d’hydrogène utilisant l’algorithme d’optimisation Osprey

Pourquoi cela compte pour l’énergie du quotidien

Maintenir l’éclairage et les services électriques tout en réduisant la pollution est l’un des principaux défis de la transition énergétique. Les panneaux solaires et les éoliennes sont propres, mais leur production fluctue avec la météo. Cette étude examine comment la combinaison du soleil, du vent et du stockage d’hydrogène peut fournir une électricité stable et abordable tout en réduisant les dommages à la santé humaine liés aux émissions des centrales électriques. Elle teste aussi une nouvelle méthode informatique pour trouver la meilleure conception possible parmi de nombreuses options concurrentes.

Construire un mix énergétique vert plus intelligent

Les chercheurs ont conçu un système d’énergie renouvelable hybride qui combine plusieurs technologies travaillant ensemble. Les panneaux solaires et les éoliennes fournissent l’énergie principale. Lorsqu’ils produisent plus que la demande des foyers et des entreprises, l’excédent est envoyé vers un électrolyseur qui scinde l’eau pour produire de l’hydrogène, stocké dans une cuve. Plus tard, quand le soleil et le vent sont faibles, une pile à combustible utilise cet hydrogène stocké pour produire de l’électricité. Le système est relié au réseau électrique, qui peut acheter le surplus ou fournir une alimentation de secours si nécessaire. Cette configuration vise à lisser les variations naturelles des renouvelables tout en assurant une alimentation continue.

Concilier coût et impacts sur la santé

Plutôt que de ne considérer que le prix de l’électricité ou uniquement les émissions de carbone, l’étude optimise le système selon deux objectifs simultanés. Le premier est le coût de l’énergie sur la durée de vie du système, incluant équipements, maintenance, et achats/ventes sur le réseau. Le second est une mesure basée sur la santé qui estime comment les émissions de gaz à effet de serre tout au long de la chaîne énergétique se traduisent en dommages pour la santé humaine, exprimés en années de vie en bonne santé perdues. Cette mesure prend en compte les émissions non seulement issues des équipements renouvelables, mais surtout de l’électricité du réseau qui provient souvent de centrales fossiles. En traitant coût et santé conjointement, les chercheurs cherchent des conceptions à la fois économiques et moins dommageables pour les personnes et l’environnement.

Une nouvelle façon de chercher la meilleure conception

Trouver le bon mélange et les bonnes tailles de panneaux solaires, d’éoliennes, de piles à combustible, d’électrolyseurs et de réservoirs d’hydrogène est un casse‑tête complexe avec de nombreuses combinaisons possibles. L’équipe a utilisé une méthode de recherche récemment développée appelée algorithme d’optimisation Osprey, inspirée du comportement de chasse des balbuzards pêcheurs. En termes informatiques, cette méthode explore de nombreuses conceptions candidates, puis affine les plus prometteuses tout en évitant de rester bloquée sur des solutions médiocres. L’algorithme a été exécuté avec des données réelles de météo et de demande électrique d’une région de l’Anatolie centrale en Turquie, évaluant les performances heure par heure sur une année entière tout en garantissant une fiabilité parfaite pour satisfaire la demande en permanence.

Quel mix fonctionne le mieux en pratique

L’étude a comparé trois configurations : une combinant solaire, éolien et piles à combustible ; une avec seulement solaire et piles à combustible ; et une avec seulement éolien et piles à combustible. La configuration mixte solaire–éolien–pile à combustible s’est révélée la plus équilibrée. Elle a atteint un coût de l’électricité bas, proche de l’option la moins chère, tout en ayant l’impact sanitaire le plus faible lié aux émissions. Les conceptions purement éoliennes ou solaires étaient soit moins chères mais plus polluantes, soit plus propres mais plus coûteuses et plus dépendantes du réseau. Les résultats montrent que partager la production entre soleil et vent, et utiliser l’hydrogène comme tampon, augmente la part d’énergie renouvelable, améliore l’autonomie et réduit la dépendance à l’électricité du réseau à forte teneur en combustibles fossiles.

Ce que cela signifie pour la planification énergétique future

Pour un non‑spécialiste, le message principal est qu’aucune technologie seule ne suffit. Une combinaison correctement dimensionnée de solaire, d’éolien et de stockage d’hydrogène peut fournir une électricité fiable à un prix compétitif tout en réduisant les risques sanitaires liés à la pollution de l’air. La nouvelle méthode d’optimisation aide les planificateurs à visualiser les compromis entre coût et santé et à choisir des conceptions qui trouvent un juste milieu pertinent. Ce type d’analyse peut guider les opérateurs et les décideurs publics dans la planification de systèmes électriques plus propres qui non seulement maintiennent des factures raisonnables mais protègent aussi la santé publique.

Citation: Ermiş, S., Taşdemir, O. & Al-Hajj, R. Multi-objective techno-economic and environmental optimization of hydrogen-based hybrid renewable energy system using osprey optimization algorithm. Sci Rep 16, 15618 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45185-x

Mots-clés: énergies renouvelables hybrides, stockage d’hydrogène, énergie solaire et éolienne, optimisation énergétique, impacts sanitaires des émissions