Construire les réseaux d’énergie du futur pour ouvrir grands les portes à l’énergie verte
La Commission européenne et les États membres se sont fixés des objectifs ambitieux: d’ici 2030, 32 % de l’énergie devra être produite à partir d’énergies renouvelables. À mesure que l’UE se détournera des combustibles fossiles, les technologies vertes alimentées par l’électronique seront amenées à conquérir le réseau électrique. Une grande partie de la technologie de production actuelle repose sur des machines synchrones, qui génèrent une inertie qui stabilise le réseau. Or, avec l’absence d’inertie inhérente à la production d’énergie renouvelable, la problématique de la stabilisation des réseaux futurs se pose. «L’objectif de RE-SERVE est de maintenir le niveau actuel de stabilité du réseau électrique en utilisant jusqu’à 100 % d’énergie renouvelable», explique Fiona Williams, directrice de la recherche chez Ericsson et coordinatrice du projet RE-SERVE. La réalisation de cet objectif ambitieux exige le recours à de nouvelles techniques, notamment des méthodes de contrôle de la fréquence et de la tension au sein du système.
Des mises à jour nécessaires
«Avec une inertie mécanique moindre du fait du recours à de grands générateurs synchrones tels que les turbines hydroélectriques, les perturbations du système électrique se traduiront par des écarts de fréquence plus rapides et plus importants», explique Antonello Monti, directeur technique de RE-SERVE. Pour que les systèmes d’énergie à faible inertie continuent à effectuer des tâches vitales et pour que la stabilité soit maintenue, il est indispensable d’améliorer les contrôles de la fréquence. Le réseau européen doit également être modernisé afin d’être en mesure de résister aux futurs «effets de réseau», susceptibles d’en interrompre le bon fonctionnement. Il s’agit notamment des tempêtes susceptibles d’endommager les parcs d’éoliennes et provoquer des chutes d’arbres sur les câbles électriques; des défaillances des générateurs synchrones ou des lignes d’approvisionnement en électricité; et de toute variation significative et inattendue de la production d’électricité par les sources d’énergie renouvelables susceptible d’entraîner des problèmes de stabilité du réseau.
Essais sur le terrain
Mettant en pratique les modèles développés dans des scénarios réels, RE-SERVE a effectué des essais dans toute l’Europe. En Irlande, l’équipe a réalisé des tests de contrôle de la tension sur le terrain. Son réseau comprenait des panneaux solaires, des systèmes de stockage de batteries, des chargeurs pour véhicules électriques et un prototype d’onduleur (utilisé pour contrôler la tension). «Le projet est parvenu à faire fonctionner les sept sites d’essai, à surmonter les difficultés et les retards, et à mettre en pratique toutes les techniques de vérification de la tension pour évaluer leur contribution potentielle à l’amélioration des opérations de surveillance de la tension sur l’ensemble du réseau électrique», explique Fiona Williams. En Allemagne et en Roumanie, l’équipe a contrôlé et analysé la fréquence électrique du réseau afin d’étudier le comportement dynamique du système électrique interconnecté. «Cette expérience a encouragé les membres du projet à soutenir des propositions pour un meilleur contrôle des flux d’électricité à travers l’Europe», déclare Antonello Monti.
Un succès qui devrait faire des émules
«Au moment où nous avons commencé à travailler sur le projet, en 2016, de nombreux experts du secteur de l’énergie se montraient sceptiques quant à la possibilité ou à l’opportunité d’exploiter des réseaux électriques reposant sur près de 100 % de sources d’énergie renouvelables, avec ou sans production d’énergie hydroélectrique. À la fin du projet, en 2019, le point de vue de beaucoup de ces experts avait évolué, le scepticisme ayant largement fait place à un véritable intérêt envers des solutions susceptibles de contribuer à relever ces défis», ajoute Fiona Williams. «Le fait que trois livres ayant pour thème les travaux réalisés sur le contrôle de la fréquence et de la tension aient été préparés au cours du projet, témoigne du grand intérêt que ces résultats ont suscité», ajoute Antonello Monti. Les travaux commencé dans le cadre du projet RE-SERVE se poursuivent. Le projet EdgeFLEX, qui doit démarrer en avril 2020, développera les résultats de RE-SERVE et les appliquera aux centrales électriques virtuelles.
Mots‑clés
RE-SERVE, renouvelable, technologies vertes, machines synchrones, énergie, stabilité, réseau, sécurité, centrales électriques virtuelles
