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5 janvier 2017 4 05 /01 /janvier /2017 11:21

5 Janvier 2017
Avant toutes choses nous devons examiner le graphique suivant:
 

Les énergies renouvelables et le délestage électrique.

Nous y voyons, pour la période du 23/01 au 19/02  de l'année 2012 , un exemple de la puissance délivrée par chaque type de moyen de production pour une puissance installée de 1 GW.
(la source est facilement accessible sur le net).
Tout le problème de l'intégration des énergies renouvelables est résumé dans ce graphique, ce qui nous évite bien des discours.
La transition énergétique consistera, en gros,  à remplacer la courbe bleue par les courbes rouge et verte.
A l’évidence, ce remplacement ne pourra pas s’opérer sans une profonde restructuration des méthodes de production, de gestion, de distribution et d’usage de l’énergie électrique.
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Malheureusement, la France est engluée dans les conséquences de choix énergétiques décidés en d’autres temps.
Tant que le sort de l’électronucléaire ne sera pas clairement et définitivement réglé, rien de sérieux ne pourra être développé dans le domaine des énergies propres et renouvelables.
Or, de par leur absence d’émissions de CO2, les centrales nucléaires sont conformes à l’esprit de la transition énergétique, le caractère renouvelable du combustible n’ayant jamais été sérieusement discuté, pas plus que les risques que cette technologie fait courir aux populations présentes et à venir.
Jusqu’à présent le programme nucléaire français n’est pas sérieusement menacé. La génération EPR, destinée à remplacer les REP de conception ancienne, poursuit son développement malgré quelques aléas.
Par ailleurs la production électronucléaire est incontestablement très efficace. Malgré les inspections en cours sur certains réacteurs, la puissance fournie par les réacteurs en service est encore de 53 GW ces jours derniers, soit un facteur de charge de 84% puisque la puissance nominale installée est de 63,2 GW.
(Ref: Eco2mix/RTE)
Du point de vue énergie électrique, le nucléaire reste la poule aux œufs d’or, ce qui explique évidemment les réticences des pouvoirs à abandonner la proie pour l’ombre.
Rappelons que le Gouvernement actuel a pris la décision héroïque de limiter la puissance électronucléaire à 63,2 GW installés, qui est précisément la puissance installée du parc actuel.
En clair, on continue sans rien changer.
(C’est ce qui s’appelle familièrement la politique du chien crevé au fil de l’eau…).
 
En contrepartie, on comprend également leur peu d’enthousiasme à s’activer dans le domaine des énergies propres et renouvelables, pour le quel tout est à faire, avec beaucoup d’inconnues technologiques et un résultat final non garanti.
Cependant les énergéticiens, conscients de l’inéluctabilité de la mutation du nucléaire vers les « vraies » renouvelables, savent qu’ils devront gérer l’inévitable révolution. Ils s’y préparent donc comme nous allons le montrer ci-après.
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Les grands problèmes de la transition énergétique sont connus et largement documentés dans des rapports de RTE, de la CRE, et des autres institutions concernées, le tout accessible sur le net.
Les principaux sont les suivants:
- le remplacement d’une production de base continue et contrôlable par une production intermittente imprévisible et incontrôlable.
- Le remplacement d’un réseau unidirectionnel par un réseau bidirectionnel.
- Le remplacement d’un système à production centralisée par un système décentralisé.
- L’intégration des systèmes d’injection et d’autoconsommation.
- le remplacement d’une gestion d’adaptation de l’offre à la demande par un système où c’est la demande qui devra s’adapter à l’offre.  
- Le remplacement d’une gestion semi-autonome par pays, par une gestion en grande partie spécialisée par régions.
( ex: l’Hydraulique dans les pays scandinaves et de montagne, le solaire dans les régions du Sud, l’éolien sur les littoraux ).
- La nécessité de construire des installations de stockage d’énergie de grande capacité.
- La nécessité de développer les capacités d’échanges transfrontaliers très au-delà des besoins actuels.
- La nécessité de réformer les habitudes d’usage de l’électricité en obtenant l’adhésion et la participation des usagers au système de gestion intelligente de la ressource.
- La poursuite de la mise en place du grand marché Européen de l’électricité tel qu’il a été défini par les instances communautaires.

Toutes choses qui, aujourd’hui, n’existent pas ou n’existent qu’à l’état embryonnaire et qui devront être largement développées.
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Nous sommes évidemment très loin du « simple » problème de construction de parcs éoliens ou de fermes solaires, qui ne représentent « que » la partie visible de l’iceberg.
(N’oublions pas que c’est la partie cachée d’un iceberg qui à coulé le Titanic).
Les usagers ont pris des habitudes de vie fondées sur une disponibilité permanente et pratiquement illimitée de l'électricité.
Cet "Etat de grâce" était entretenu par l'énergéticien historique qui se faisait un devoir de tenir prêtes les installations de production, et au besoin d'en construire de nouvelles.
(C’est sur cette base que fut construit le parc de 58 réacteurs nucléaires).
Tout cela devra être oublié, nous entrons dans une autre époque. Avec la transition énergétique, l'électricité va devenir une denrée parcimonieuse dont la disponibilité permanente ne sera plus garantie, et qui pourra nous être mesurée chichement.
Sauf si nous prenons le problème à bras-le-corps, plutôt qu’en regardant ailleurs en niant la réalité.
(Tout cela n’a évidemment de sens que si la France décide de se retirer du nucléaire ).
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Actuellement, en période hivernale, la consommation électrique est maximale en soirée aux alentours de 19 heures, et ce pic atteint une valeur qui dépend des conditions météo du moment.
Un Pic de consommation de 102 GW a été enregistré au cours de l’hiver 2012, mettant le réseau au bord de l’apoplexie.
La demande de puissance augmente d'environ 2,4 GW par degré de variation de la température extérieure en hiver.
(Coefficient de thermo sensibilité remis à jour en 2015 par RTE)
Cette grande sensibilité aux conditions météo est une spécialité française à cause du chauffage électrique encore très répandu, et utilisé dans des logements en général très mal isolés thermiquement.
(Le chauffage électrique n’est pas en soi répréhensible, puisque la transition énergétique conduit à remplacer le fuel et le gaz naturel fossiles par de l’électricité renouvelable. Le problème réside dans la faible efficacité énergétique des logements du parc ancien).
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Avant hier  notre pic de puissance a atteint 88,3 GW, malgré une météo relativement clémente, avec des températures moyennes proches de la normale.
Cette puissance a été obtenue avec le mix suivant:
Nucléaire:        52 GW
Hydroélectrique:    13,9 GW
Gaz naturel:        9,2 GW
Charbon:        2,3 GW
Fioul:            2,1 GW
Solaire:        0
Eolien:        1,9 GW
Importations:    6 GW

Quelques remarques:
- Le facteur de charge du nucléaire demeure élevé ( 82,3%) malgré les problèmes en cours, la plupart des réacteurs ont repris leur travail.
- Le nucléaire et l’hydraulique fournissent près de 75% de la puissance, et demeurent l’ossature du mix électrique.
- Les fossiles fournissent plus de 15 % de la puissance, avec encore 2,3 GW de charbon !
- Le solaire est absent, normal à 19 heures.
- L’éolien fait de la figuration, le vent n’est ni prévisible, ni contrôlable.
- Les importations sont à un niveau élevé, le maximum technique étant à 9 GW environ .
- Et surtout la participation des énergies nouvelles est inférieure à celle du charbon (!!!), ce qui démontre que nous avons encore beaucoup de chemin à parcourir sur la route de la « vraie » transition énergétique.
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Cette analyse montre que nous n’avons pas beaucoup de marge de manœuvre pour faire face à une forte demande de puissance:
- Le nucléaire, avec 82,3% de Fc, est déjà proche de son maximum.
- L’Hydraulique dépend de la pluviométrie de l’année, et les réserves doivent être utilisées avec précaution, en prévision des autres périodes de grand froid.
- Le solaire, n’en parlons pas à 19 H en hiver.
- L’éolien fait ce qu’il peut, au petit bonheur la chance…
- les importations sont limitées par la capacité technique des liaisons transfrontalières, dont le maximum est à 9 GW aujourd’hui selon RTE.
(Nous en pompons déjà 6).
- Il nous reste les centrales thermiques avec le Gaz, le fioul et le charbon !
Ce n’est pas par hasard que EDF investit dans un programme de développement de nouvelles unités à cycles combinés à gaz, car la situation actuelle, encore gérable, ne peut qu’empirer si un programme de retrait du nucléaire est décidé, ce qui est dans l’air du temps.
La volatilité des énergies solaire et éolienne rend nécessaire un accroissement des capacités d’échanges transfrontaliers, afin de mettre les ressources en commun pour réduire l’incertitude.

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Cette situation, déjà critique avec le mix actuel à peu près dépourvu d’énergies intermittentes, sera carrément ingérable lorsque l’éolien et le solaire participeront pour une part importante dans le mix électrique.

Placés dans une situation de menace de pénurie à certaines heures, il faut donc se donner les moyens de prendre des mesures pour éviter le « blackout ».
La mesure « intelligente » consiste à faire en sorte que la puissance demandée ne dépasse jamais la puissance disponible.
Aujourd’hui la puissance moyenne consommée est de 57 GW environ, pour une consommation annuelle de l’ordre de 500 TWh, corrigée des variations saisonnières.
Si la puissance max demandée atteint parfois près de 100 GW, c’est parce qu’il n’y a pas de répartition concertée de la demande. Le planning d’allumage des appareils est pratiquement le même pour tous les usagers, les habitudes de vie étant très voisines.
La première démarche, la plus logique, consiste donc à tenter de réaliser un « lissage » des pics de demande, en gérant les besoins avec la coopération des usagers, pour ramener la demande de puissance max à une valeur plus « raisonnable », par exemple 70 GW au lieu de 100, la puissance moyenne restant la même bien entendu..
Ce qui permettrait de réduire considérablement la puissance installée, et donc d’amorcer un retrait du nucléaire plausible.
C’est ce qui va être tenté grâce au « réseau intelligent » qui devrait pouvoir fonctionner avec le nouveau compteur Linky.
Mais ceci prendra beaucoup de temps, et le temps nous fait défaut car nous sommes déjà en situation de crise.
Il nous faut donc recourir à une solution moins intelligente, mais efficace, qui est le délestage concerté.
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Les prévisions de réduction de la consommation électrique sont contrariées par les nouvelles applications.
Si le véhicule électrique se développe comme prévu, la maîtrise du pic de puissance deviendra impossible sans une intervention intrusive.
On peut espérer « raisonnablement » un parc électrique de 10 millions de véhicules, soit 30% du parc national.
Lorsque ces véhicules se brancheront en hiver le soir pour un complément de charge, même en mode charge lente 3 KVA, il se produira une surcharge du réseau à hauteur de 30 GW, qui provoquera un blackout immédiat.
A lui seul ce nouveau marché impose donc une remise en question des conditions d’exploitation de l’énergie électrique, indépendamment du problème de l’intégration des énergies intermittentes.
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Aujourd’hui, le délestage concerté est déjà pratiqué, mais sur une petite échelle puisqu’il ne porte que sur 2 ou 3 GW.
On préfère parler d’effacement plutôt que de délestage, l’effacement étant en fait un délestage préalablement négocié contre un avantage tarifaire.
En complément du délestage, il est possible de réduire la tension du réseau dans la limite de -5%, ce qui entraîne une baisse de la puissance de 8 à 10%.
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La stratégie de délestage (D’effacement) est évidemment préparée et ne se pratique jamais de manière sauvage, mais l’objectif prioritaire est d’éviter un black-out, qui est le cauchemar du gestionnaire de réseau. Lorsqu’il y a risque de black-out, certaines zones peuvent être coupées pour une courte durée, avec une stratégie tournante.
Il ne s’agit alors plus d’effacement négocié, mais bien de délestage.
Pour établir un programme d’effacement (Délestage négocié), le gestionnaire de réseau  identifie les sites qui peuvent offrir une capacité de flexibilité de charge, pour quelle quantité et quelle durée de disponibilité.
Ceci se réalise à travers des sociétés d'agrégation de flexibilité de charge.
Ces intermédiaires négocient d'une part avec des clients disposant d'une certaine flexibilité, à la hausse ou à la baisse, portant sur des quantités interruptibles, et proposent ces capacités de flexibilité agrégées au gestionnaire du réseau.
Les particuliers comme les professionnels seront sollicités pour contribuer à la régulation système.
Il existe ainsi un véritable marché des capacités d’effacement, puisque celles-ci sont négociées à un prix évidemment supérieur au prix Spot.
En 2015 la puissance d'effacement mobilisable était de 1,9 GW (Source RTE), l'objectif étant de l'augmenter considérablement pour permettre l'intégration de l'éolien et du solaire le moment venu.
Cette capacité d’effacement doit être fortement augmentée dans l’avenir afin de faire face à l’arrivée de l’électricité éolienne et solaire essentiellement intermittentes, qui ne représentent encore aujourd’hui que 5% de la production électrique .
Le nouveau compteur Linky  permettra de mettre en place une stratégie plus fine et surtout plus diversifiée, qui remplacera les systèmes actuels (Tarification EJP, système EcoWatt, …).
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Nous entrons ainsi dans l’ère de la gestion par « flexibilité de charge », qui existe déjà sur des petits volumes, mais qui devra être considérablement développée.
Dès à présent les fournisseurs d’énergie électrique sont tenus de participer aux mécanismes d’ « obligation de capacités » en adhérant au dispositif NEBEF / Notification d’Echanges de Blocs d’Effacement.
Ils ont ainsi contractuellement l’obligation de tenir à disposition du gestionnaire de réseau une réserve de puissance effaçable disponible dans des délais précisés dans le contrat.
Ces réserves de puissance effaçable sont constituées de l’agrégation de capacités d’effacement négociées avec leurs clients, qui peuvent être des professionnels mais aussi des particuliers.
Les quantités et les durées d’effacement font l’objet de négociations tarifaires bien entendu.
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D’une façon générale, il faudra mettre fin au principe de libre consommation électrique, pour le remplacer par le principe de gestion intelligente de la ressource.
L'usager devra accepter quelques contraintes et ne pourra plus utiliser l'électricité à sa guise en quantités quelconques et au moment de son choix. Il devra gérer son installation domestique de manière interactive et planifier le "timing" des différentes applications grosses consommatrices, comme le gros électroménager, l'ECS, le chauffage, la charge d'une batterie de voiture, une pompe à chaleur, etc.
Y compris en été pour la gestion des climatiseurs, et éventuellement le chauffage de l’eau des piscines...
Personne n'a encore trouvé le moyen de placer le vent et le soleil en mode de suivi de charge !
Jusqu'à présent, la production s'adaptait à  la demande, demain il faudra faire l'inverse, c'est la demande qui devra s'adapter à l'offre.
Il s'agit d'un changement de paradigme qui nécessitera de la part des usagers une révolution culturelle à laquelle bien peu seront préparés.
La transition énergétique risque de faire grincer quelques dents…
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Pour l’usager, le compteur Linky est le premier indice de ce changement.
C’est lui qui permettra la mise en œuvre du réseau intelligent, avec trois objectifs principaux:
- D’une part obtenir des usagers qu’ils acceptent le principe de l’adaptation de la demande à l’offre, en participant au programme de lissage des consommations.
- D’autre part, prendre le contrôle de la gestion des sites de production disséminés pour éviter les commutations « sauvages » entre production et autoconsommation, et surtout éviter les perturbations du réglage système.
- Enfin, s’appuyer sur le stockage d’énergie constitué par la chaleur des bâtiments et les batteries de voitures électriques, pour les intégrer à une grande réserve énergétique pouvant contribuer à la compensation de l’intermittence des renouvelables.
L’usager cesse d’être un receveur passif libre de soutirer la puissance qui lui convient, dans les limites de son abonnement, et au moment qui lui convient, sans se soucier du risque de mettre le réseau en difficulté.
Il devient un acteur dont dépend la robustesse du réseau.
Ce nouveau rôle ne convient pas à tous les usagers, certains sont hostiles à tout ce qui peut ressembler à un intrusion dans le domaine privé.
Un gros travail de communication sera donc nécessaire pour obtenir l’adhésion des usagers, sans lesquels il n’y aura tout simplement pas de transition énergétique.
En fait l’usager devra choisir entre deux solutions:
- Soit accepter de planifier l’utilisation de ses appareils pour contribuer au lissage de la puissance demandée sur le réseau.
- Soit accepter un programme de délestage plus ou moins négocié comme par exemple dans le programme SOLENN expérimenté avec le compteur Linky (Ecrétage ciblé).
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Nous n’avons pas parlé des installations de stockage d’énergie électrique, car il n’y a rien à en dire pour le moment.
On rencontre déjà tellement de difficultés pour faire accepter les éoliennes offshore par les populations riveraines et par les professionnels, qu’il vaut mieux ne pas soulever le lièvre des STEP marines si l’on veut éviter une nouvelle révolte des bonnets rouges…
Et pourtant il faudra bien la stocker cette énergie, si nous voulons pouvoir gérer l’intermittence du solaire et de l’éolien.
Mais chaque chose en son temps. L’Homme politique qui osera proposer un programme de construction de STEP marines sur la côte Atlantique n’est pas encore né.
Alors certains construisent des scénarios à la limite du crédible. Il y serait question d’utiliser les capacités de stockage de certains pays comme la Norvège, qui seraient reliées par câbles THT courant continu sous-marins aux sites de production…
Affaire à suivre.
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