Les réseaux intelligents : un changement de paradigme

Posté le 2 mai 2011 @ 13:18 par Manfred

Lorsque je parle en France de la transition énergétique vers une utilisation plus massive des énergies renouvelables, je reçois souvent comme réponse “le solaire et l’éolien sont intermittents, on ne peut pas s’en servir pour satisfaire la demande d’électricité.

Une telle réponse est (presque) compréhensible de la part du quidam qui répète essentiellement ce qu’il a entendu de sources aussi peu informées que lui sur ces sujets très techniques.

Cela m’a initialement beaucoup plus choqué de l’entendre de la part de professionnels de l’électricité.

J’ai fini par comprendre que ces gens, aussi professionnels et expérimentés soient-ils, raisonnent toujours en fonction d’un paradigme qui a été vrai pendant plus d’un siècle mais qui est en passe d’être dépassé : la gestion du réseau.

Cet ancien paradigme se résume à :

“Sur le réseau, la production d’électricité et la demande des usagers  doivent être égales à tout instant.”

Effectivement, lorsque ces conditions ne sont pas remplies, le réseau va sortir des limites où il est considéré comme fonctionnant normalement (en France : 230 Vac, 50 Hz) et c’est le début des problèmes (mauvais fonctionnement et pannes des équipements de consommation ou des éléments du réseau eux-mêmes).

Mais ce paradigme repose de manière implicite sur deux axiomes :

  • Il est impossible de piloter la demande.
  • L’électricité (l’énergie) n’est pas stockable.

Or c’est bien à ces axiomes que s’attaquent les réseaux intelligents (smart grids).

Comme souvent, le concept fonctionnel se comprend mieux à l’échelle des micro-réseaux hybrides d’électrification rurale.

Un micro-réseau hybride est une installation déconnectée du réseau national, habituellement sur un lieu isolé, fournissant de l’électricité à quelques usagers, souvent un seul foyer (voir cet exemple de mes réalisations). L’électricité y est produite par une combinaison de plusieurs moyens de production, dont par exemple du solaire photovoltaïque, de l’éolien, du pico-hydroélectrique, et un générateur diesel en appoint. Les énergies renouvelables sont généralement les sources d’énergie privilégiées car les combustibles (gazole) doivent être acheminés par la route et sont trop chers.
Une telle installation a habituellement un système de stockage de l’électricité par batteries et une limite de puissance disponible.

Les usagers de ces installations apprennent normalement à composer de manière intelligente avec les limites de ces installations :

  • Utiliser des appareils de consommation à haute efficacité (éclairage, réfrigérateurs …).
  • Avoir une attitude énergétiquement sobre et surveiller leur consommation.
  • Consommer l’électricité de préférence lorsqu’elle est disponible en production par les sources les moins chères (solaire, éolien, hydro) plutôt que de la stocker pour l’utiliser plus tard (il y a des pertes, et seule une quantité limitée peut être stockée) ou de la générer avec les sources les plus chères (gazole).

Les réseaux intelligents partent des mêmes principes de comportement qu’ils essayent de répéter de manière contrôlée et contrôlable à l’ensemble d’une population qui n’est pas en situation d’isolement géographique.

Pour cela, ils se basent sur la création de capacités :

  • de stockage de l’électricité
  • de pilotage de la demande dans le temps
  • de prioritarisation de la demande en fonction de sa nature (ce qui permet d’affiner le pilotage dans le temps)
  • de suivi de la demande afin de détecter des anomalies

Le concept de réseau intelligent, bien que antérieur, prend tout son sens avec l’émergence de celui de génération décentralisée.
Citons comme exemple, l’utilisation de batteries de faibles capacités au niveau des points de production décentralisés (installation solaires particulières) pour pouvoir injecter dans le réseau de l’électricité lors des pics de demande (sujet recherché au Fraunhofer IWES).
Les concepts de réseau intelligent et de génération décentralisée permettent alors d’avancer aussi celui de mini-réseaux capables d’opérer connectés ou déconnectés du réseau de transport national, un concept qui semble parfois diabolique à certains ingénieurs réseaux habitués à l’ancien paradigme : en cas de panne du réseau, le réseau de distribution local (le quartier d’une ville, par exemple) fonctionnerait alors de manière indépendante pour continuer à alimenter les équipements prioritaires du quartier, les autres équipements restant hors-tension.

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