réseaux électriques
Retisser la toile européenne
Depuis plusieurs années, la recherche européenne tente de surmonter un défi de taille: moderniser nos réseaux de distribution parfois cinquantenaires, en y intégrant de nouvelles unités de production soumises aux caprices du soleil ou du vent.
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Aujourd’hui, la distribution d’électricité se fait généralement de manière centralisée et verticale. Des sociétés fabriquent de l’électricité dans quelques puissantes unités de production, puis l’injectent dans un réseau de distribution. En bout de course, le consommateur reçoit passivement l’électricité qu’il utilise selon ses besoins. Un schéma unidirectionnel dans lequel le dernier élément de la chaîne (le consommateur), après avoir effectué certains choix – quant au fournisseur, par exemple – n’a aucune prise. Et qui est prévu pour fonctionner à grande échelle, régionale voire nationale.
Mais les choses tendent à évoluer. L’Union européenne, en soutenant des efforts de recherche dans le domaine, tente d’infléchir ce système dans une nouvelle direction. Et le moment est particulièrement bien choisi pour changer la donne. En effet, les réseaux de distribution actuels, construits il y a une cinquantaine d’années, deviennent obsolètes, et il faudra progressivement les remplacer dans les années à venir. Autant donc que cela se fasse de la manière la plus efficace possible, en intégrant les impératifs de notre temps.
Le paradoxe des renouvelables
En réponse au changement climatique, les énergies renouvelables se développent depuis plusieurs années, non sans poser quelques difficultés lorsqu’elles sont intégrées aux réseaux de distribution. «Il s’agit d’ailleurs d’un problème qui existait avant la révolution industrielle du 19ème siècle, lorsqu’on n’utilisait que la nature pour subvenir à ses besoins», remarque Jacques Deuse, directeur technique de EU-DEEP (EUropean Distributed EnErgy Partnership), un projet intégré de recherche sur les réseaux de distribution. «Avec les renouvelables, on redevient dépendants de la nature
En particulier, le vent et le soleil ne sont pas forcément disponibles quand le consommateur le souhaite. Par exemple, dans nos contrées, c’est en hiver qu’il a besoin de beaucoup d’électricité, mais c’est en hiver qu’il y a le moins de soleil…»
Or l’électricité se stocke mal. La production doit donc être, en permanence, calquée autant que possible sur la consommation. De ce fait, intégrer une électricité aussi variable et imprévisible que les renouvelables solaire et éolien constitue un véritable défi pour les régulateurs de réseaux. Des éoliennes tournant à plein vent, par exemple, engendrent un surplus de production si la demande n’est pas suffisante. Mais on ne peut pas pour autant arrêter la production des centrales traditionnelles au charbon ou au gaz, trop lentes à redémarrer si le vent tombe soudainement. On les place donc à plus bas régime, prêtes à monter en puissance. Or, dans ce mode, les centrales brûlant des hydrocarbures émettent généralement beaucoup plus de gaz à effet de serre par unité fournie que lorsqu’elles fonctionnent à plein régime. La priorité donnée aux éoliennes peut dès lors conduire à… une production plus polluante, paradoxalement.
Repenser les réseaux de distribution apparaît donc comme une nécessité incontournable. Comment? C’est ce sur quoi planchent la plate-forme SmartGrids et le projet de recherche EU-DEEP. Financés en grande partie par l’Union européenne, ils rassemblent des dizaines de scientifiques issus de centres de recherche, d’universités, et d’entreprises privées et publiques.
SmartGrids à long terme
Deux idées maîtresses sous-tendent les futurs nouveaux réseaux de distribution. La première est de mieux interconnecter les réseaux existants, afin de constituer un vaste réseau européen. A priori, en effet, plus le réseau est étendu, plus les chances d’équilibrer la production et la demande sont grandes. Ainsi, par exemple, si le vent manque pour faire tourner les éoliennes du Danemark, le déficit d’électricité pourra être compensé par les stations électriques solaires installées en Espagne.
L’autre idée est de permettre un flux bidirectionnel. Une myriade de petits réseaux locaux alimentés par des éoliennes individuelles ou encore des panneaux photovoltaïques sur le toit des maisons, pourront à terme se greffer au réseau international. Quand ces miniréseaux ne produiront pas assez d’électricité pour la consommation locale, le manque sera suppléé par le réseau principal. Si l’inverse se produit, ils pourront revendre le surplus sur le réseau principal. Dans ce schéma, l’électricité circulera dans un flux à double sens, où le consommateur sera également, dans une certaine mesure, producteur actif.
Les chercheurs de SmartGrids avancent plusieurs avantages au système qu’ils imaginent. Les énergies renouvelables pourraient aisément être intégrées dans les mini-réseaux comme dans le réseau principal, sans poser aucun souci lié à leur intermittence ou à leur faible tension. En corollaire, on assistera à une diminution des émissions de CO2 dans l’atmosphère. Par ailleurs, les coûts pour le consommateur seront moindres, vu qu’il produira, en tout ou en partie, sa propre électricité, et que s’il en a en trop, il pourra même la revendre.
EU-DEEP à court terme
Toutefois, une telle infrastructure ne peut être créée du jour au lendemain, et il reste beaucoup de chemin à parcourir avant de pouvoir en profiter réellement à grande échelle. En effet, elle requiert des systèmes de communication extrêmement performants, ainsi qu’une logistique très développée. En conséquence, cette vision ne peut être valable qu’à relativement long terme.
«En revanche, le projet EU-DEEP est profondément ancré dans notre époque», explique Jacques Deuse. «Il ne s’agit pas de tout raser et de faire tout autre chose. Nous voulons améliorer les compétences et les infrastructures existantes afin de répondre aux impératifs d’aujourd’hui, de demain et d’aprèsdemain. Dans ce cadre, nous proposons un nouveau design des réseaux de distribution, qui permet l’intégration souple de la production distribuée d’électricité dans le réseau. Dans ce système, consommateur et producteur sont traités de façon distincte. Le client est alimenté par un fournisseur d’électricité, mais à travers ce fournisseur ou une autre entité, il peut aussi commercialiser sa propre production locale. Quant au réseau de transport, il doit impérativement être appréhendé à l’échelle du continent, pour répondre au mieux au problème de l’intermittence des énergies renouvelables éolienne et solaire.»
Matthieu Lethé
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