Le solaire et l'éolien vont-ils conduire à l'effondrement du réseau électrique ?
De très haut niveaux de solaire photovoltaïque et d’éolien sans perturber le réseau électrique, est-ce possible ? Oui, « aujourd’hui, c’est possible ! » répond RTE, le Réseau de Transport d’Électricité, une filiale d’EDF.
« Même si elles doivent encore faire l’objet d’une démonstration à grande échelle, il existe un consensus scientifique sur l’existence de solutions technologiques permettant de maintenir la stabilité du système électrique sans production conventionnelle » met en exergue RTE, Réseau de Transport d’Électricité, dans son « Étude sur un système électrique à forte part d’énergies renouvelables en France à l’horizon 2050 ».
Dans leur page de synthèse des points-clés du rapport, les experts de RTE soulignent cependant que les systèmes à base de solaire photovoltaïque décentralisé[1] posent les plus importants défis : « Des difficultés spécifiques pourraient concerner les systèmes comportant une part importante de photovoltaïque distribué pour lesquels il est nécessaire de poursuivre l’évaluation des impacts sur le réseau de distribution et la sûreté du système électrique.»
La quintessence de l’énergie renouvelable
La performance récente d’Onslow en Australie – parvenir aux 100% d’énergies renouvelables variables pendant plus d’une heure avec du solaire distribué, ceci sans poser de problèmes de tension et de fréquence au réseau – est remarquable. D’autres systèmes isolés y étaient parvenus pendant diverses durées, parfois très appréciables, mais avec des unités de production éoliennes et/ou solaires centralisées. Exemples : les îles de Tokelau dans l’océan pacifique (solaire PV)[2], de Tilos en Grèce (solaire PV et éolien)[3], d’El Hierro en Espagne (éolien)[4] ou encore de Samsø au Danemark (éolien).
La percée réalisée par le projet d’Onslow a consisté à utiliser exclusivement des actifs solaires distribués. Le graal de la décentralisation énergétique. La possibilité de cette décentralisation a conduit le Professeur John Schellnhuber (fondateur du Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK) et ex-président du Conseil sur les changements globaux pour le gouvernement fédéral allemand) à estimer que « les renouvelables sont la quintessence de la source énergétique démocratique. »
Le Grid Forming
« Que faire alors avec un réseau avec plus d’énergie renouvelable ou même avec 100% d’énergie renouvelable ? » s’interroge RTE dans une vidéo très pédagogique. « Deux solutions sont envisageables » soulignent ces experts en réseaux électriques.
« La première consiste à conserver les rotors des centrales classiques pour les faire fonctionner comme des compensateurs synchrones. Ils puisent alors leur énergie sur le réseau, et se chargent de produire la fréquence et d’en garantir la stabilité. »
Mais les scientifiques et ingénieurs ont plus d’un tour dans leur besace. En effet, selon RTE, « la seconde solution est d’utiliser les capacités de l’électronique de puissance via des énergies renouvelables ou des batteries pour créer la fréquence et en assurer la stabilité, même avec des machines tournantes en fonctionnement. »
Les ingénieurs de RTE ont recours à une métaphore musicale pour que le citoyen lambda puisse comprendre en quoi consiste le défi : « A la manière des rotors d’aujourd’hui, ces équipements deviendraient les chefs d’orchestre du réseau dont les autres énergies renouvelables n’auraient plus qu’à suivre les partitions. Cette solution s’appelle le grid forming ».
Ils concluent que « gérer le réseau électrique avec une très forte part d’énergie renouvelable à l’équilibre fragile, aujourd’hui, c’est possible ! RTE relève le challenge de la transition énergétique avec une nouvelle solution technique. » Impossible n’est pas français.
Projets Migrate & Osmose
Le grid forming est aujourd’hui en cours de développement à échelle réduite dans le projet européen Migrate (vidéo) et sera bientôt expérimenté à taille réelle sur le réseau RTE du projet européen Osmose (vidéo). « Et chez RTE, nous pensons qu’il est une vraie solution d’avenir. »
Les opérateurs des réseaux électriques d’Estonie, Finlande, France, Allemagne, Islande, Irlande, Italie, Pays-Bas, Slovénie, Espagne et Royaume-Uni se sont unis pour mener le projet Migrate (Massive InteGRATion of power Electronic devices), ceci en collaboration avec des manufacturiers (GE, Schneider Electric) ainsi que des Universités et centres de recherche.
Le projet holistique Osmose (Optimal System-Mix of Flexibility Solutions for European Electricity) réunit des partenaires du Portugal, d’Espagne, de France, de Belgique, de Suisse, d’Allemagne, de Slovénie et de Serbie. Son objectif est d’identifier « le mix de flexibilité optimal pour le système électrique européen afin de permettre la réalisation de la transition énergétique. ».
[1] Aussi appelé production distribuée (calque de l’anglais), la production décentralisée est la production d’énergie électrique à l’aide d’installations de petite capacité raccordées au réseau électrique à des niveaux de tension peu élevée : basse ou moyenne tension.
[2] Sur l’île de Tokelau un back-up diesel vient en secours du système photovoltaïque. Le 100% renouvelable à l’échelle annuelle n’a jamais été atteint sur cette île.
[3] Sur l’île de Tilos l’enjeu était d’atteindre un optimum économique entre l’importation d’électricité de l’île voisine par câble sous-marin ou le surdimensionnement du système centralisé solaire + éolien, et de perdre ainsi une partie de la production sur cette île où la densité de population est, durant la saison estivale, comparable à celle de l’Union européenne. C’est bien entendu la consommation électrique estivale, bien plus élevée que l’hivernale, qui a servi à dimensionner le système électrique de cette île grecque. Afin de limiter les coûts et le gaspillage de l’électricité solaire et éolienne, il a été décidé qu’une partie de l’énergie électrique soit importée. Cet exemple montre, si besoin en était, qu’il est beaucoup plus difficile sur le plan technico-économique d’atteindre le 100% renouvelable (non atteint sur Tilos) sur une petite île qu’avec une super-grid continental qui jouit de l’effet de foisonnement et de la possibilité de mutualiser les outils de flexibilité. De plus, en Europe, les espaces littoraux sont protégés, ce qui augmente les contraintes associées à l’insularité. Ce sont les raisons pour lesquelles Tilos a été récompensée récemment par l’Europe.
[4] Sur l’emblématique île d’El Hierro l’objectif était d’assister un parc éolien (production centralisée) par un système de stockage gravitaire, une micro-STEP (Station de Transfert d’Energie par Pompage). Mais, comme le souligne l’association spécialisée Hydrocoop, les petites STEP ont peu d’intérêt sur le plan économique comparativement aux grandes pour une raison mathématique très simple: le volume augmente à la puissance 3 tandis que le périmètre croit à la puissance 1. Par ailleurs El Hierro, tout comme Tilos, n’est pas parvenue au 100% renouvelable. Les résultats concrets de ce projet ont d’ailleurs été assez décevants, malgré l’abondance locale de la ressource éolienne (vents alizés). A ce jour, aucune île dans le monde n’est parvenue à devenir autonome en électricité. Small is difficult.
Commentaires
Pour ma part, si le problème de synchronisation avec le réseau existant peut être résolu par de nouvelles technologies, que j'appellerai "électronique de puissance", je doute fortement
d'un niveau de puissance de court circuit suffisant pour faire fonctionner "l'outil industriel".
RTE amene sa stratégie de controle et de centralisation parce que le gros du problème avec le renouvelable c'est qu'il peut être local.
Si la grille était au plus proche du consommateur alors RTE n'aurait plus autant d'importance.
Si la grille était le toit de chaque résident alors la consommation serait lcoalisée, le surplus serait fourni au(x) voisin(x).
Nouvel article pour révolution énergétique à traduire et analyser:
https://cleantechnica.com/2021/07/05/10-years-of-eus-failed-biofuels-policy-has-wiped-out-forests-the-size-of-the-netherlands-study/
Local serait-il forcément incompatible avec "en réseau" ?
Vouloir être 100% autonome, hors réseau, ne conduit-il pas fatalement a un gaspillage de ressource matérielles (stockage) et économiques ?
Non justement c'est ce que j'expose, le reseau serait plus localisé, transfert de surplus à la demande entre voisins. Chaque résident aurait son stockage et ce qui déborde serait transporté aux autres. Pour peu que la batterie soit de 50kWh depuis une batterie et le futur est là :)
Donc de facto un gaspillage de ressources, non ?
Pas d'effet de foisonnement, etc.
Pas vraiment non, la ressource principale ici est le photon.
Il tombe sur des tuiles et est de facto gaspillé.
Si chaque toit d'un bloc est équipé de PV et chaque habitation de batterie (immobiles et mobiles) alors il est possible que la grille de ce bloc partage l'énergie.
Chaque habitation va consommer différemment.
A noter que cela diminue aussi le single-point-of-failure, tout comme pour l'Internet, la decentralisation rend la grille plus résistante aux incidents.
Si on devait subir un épisode de canicule à 45°C alors une centrale nucléaire produirait moins (pour éviter d'évaporer son refroidissement) et il faudrait alors couper tout ce qui consomme dont les climatisations.
En période solaire efficace 6 mois de l'année avec une capacité de stockage de l'ordre de 15 kWh. On arrive avec une petit installation solaire sur le toit a être complètement autonome. Le coût du stockage aujourd'hui n'est pas encore rentable cela va surement arriver dans les 10 ans. Après pour faire la même chose en hivers avec chauffage électrique plus un VE faut vraiment faire un très très gros investissement. Pour le moment pas envisageable d'un autre côté on parle pour 2040 donc il y a de la marge.
Oui il y a de la marge mais seulement si le climat reste ce qu'il est maintenant.
Est-ce vraiment raisonnable de le croire et d'attendre deux décennies ?
Moi perso j'ai commencé, le probleme et multiple ceux qui ont pas de sous, ceux qui ne connaisent pas le problème, ceux qui s'en foute et ils sont nombreux. Dans tous les cas il faut des aides et des pénalités pour convertir la masse. Maintenant vue la tournure des débats a haut niveau...on a pas gagné. Heureusement des projets sont en cours pour trouver des solutions viable sur du long terme hors de porté pour un particulier. Donc un particuler doit profiter des opportunitées du solaire pendant les 20 prochaines années faible cout 0 taxe materiel ammortie en 10 ans, et attendre que les gents au manettes se reveillent. Perso même en faisant la demo de la preuve par l'exemple a mes connaissances, la totalité prefaire payer leur facture edf en râlant.😭
C'est une plaisanterie. En réalité, lorsque vous produisez de la puissance, on freine une centrale nucléaire dont le coût marginal est nul. Rien du tout de gagné, donc.
Et lorsque vous ne produisez rien, évidemment, ça ne sert à rien non plus.
Et si on laisse devenir la puissance nucléaire insuffisante pour couvrir les pointes de charge sans vent ni soleil, on démarrera des centrales à gaz. Et à CO2.
Investir, au niveau national, sur de l'intermittent pour alimenter le réseau est une énorme ânerie.
small is difficult...c est vrai.
Mais ,bravo a toutes ces petites initiatives qui permetent de reduire de 90%, LA CONSOMMATION DE FUEL. C EST AUTANT DE TONNES DE CO 2 en moins dans l atmosphere