COMPRENDRE LES ÉNERGIES RENOUVELABLES LE SYSTÈME ÉLECTRIQUE Presenter: Crescent Mushwana, chef de groupe, Systèmes Énergétiques, Conseil de la recherche scientifique et industrielle, Afr. du Sud Transcription [Initiative pour les jeunes leaders africains – Série de cours en ligne] [Crescent Mushwana, chef de groupe, Systèmes énergétiques, Conseil de la recherche scientifique et industrielle, Afr. du Sud] [Comprendre les énergies renouvelables : Le système électrique] Je m’appelle Crescent Mushwana et je travaille au Conseil sud-africain de la recherche scientifique et industrielle. Je vais présenter « Le système électrique ». Dans cette leçon, nous verrons comment fonctionnent les systèmes électriques, comment les compagnies électriques et les exploitants de leurs systèmes utilisent des énergies renouvelables pour répondre aux besoins de leurs usagers, et ce que peuvent faire les pays pour garantir que l’électricité issue de sources renouvelables sera disponible à tout moment et partout où les gens en ont besoin. Précédemment, on a parlé de la croissance rapide des énergies renouvelables et on a vu que l’éolien et le solaire sont maintenant compétitifs par rapport aux énergies classiques dans bien des endroits. Alors, pourquoi n’avons-nous pas abandonné les combustibles fossiles et converti nos systèmes électriques ? Pour répondre à cette question, nous devons d’abord comprendre comment fonctionnent les systèmes énergétiques. Tout système électrique – le « réseau », comme on dit – a 3 composantes principales : la production, la transmission et la distribution. Dans le modèle traditionnel, la compagnie électrique construit de grandes usines, centralisées, pour produire de l’électricité. L’électricité est ensuite acheminée via des lignes à haute tension vers des sous-stations, où le voltage est réduit. L’électricité est ensuite distribuée aux ménages et aux entreprises. L’énergie utilisée par les ménages et les entreprises à tout moment donné est désignée collectivement sous le nom de « charge ». Et la charge change constamment. Quand vous allumez la lumière, la charge augmente. Et quand vous éteignez la lumière, la charge diminue. Si vous examinez la consommation d’énergie des habitants d’une ville, vous voyez des tendances se dégager. Par exemple, la charge baisse la nuit quand les gens dorment, et elle augmente dans la journée quand ils vaquent à leurs occupations. La quantité minimale d’énergie nécessaire pour répondre aux besoins d’une ville correspond à la charge dite « de base » et la quantité maximale d’énergie utilisée correspond à la charge « de pointe ». Pour une compagnie électrique, c’est très important de comprendre ces changements parce que la quantité d’énergie à mettre dans le réseau doit toujours correspondre à la charge. Sinon, on aboutit à une panne partielle d’électricité. Toutes les compagnies ont des exploitants qui surveillent les fluctuations de la charge et veillent à fournir juste assez d’électricité pour satisfaire la demande. Ils créent des modèles complexes qui les aident à prévoir la demande et à avoir la capacité de production nécessaire au fur et à mesure que

la demande augmente. Ils doivent savoir qu’ils ont une source d’énergie constante et fiable pour couvrir la charge de base — la quantité minimale d’énergie nécessaire 24 h sur 24 — et des génératrices qu’ils peuvent dispatcher sur demande pour couvrir la charge de pointe. C’est comme ça que fonctionne le système électrique classique. Mais si les panneaux solaires ne peuvent produire de l’électricité que quand le soleil brille, et les éoliennes ne tourner que quand le vent souffle, comment garantir que l’énergie sera disponible au moment voulu ? Les énergies renouvelables introduisent un nouveau défi dans le travail des exploitants du système. De par leur nature, les sources d’énergies renouvelables sont variables. L’exploitant d’un système doit donc composer avec un approvisionnement variable et une demande variable. Comment intégrer les énergies renouvelables dans le système sans perturber l’équilibre ? Il y a quelques outils pour ça. Examinons d’abord des outils pour gérer le côté approvisionnement de l’équation énergétique. L’outil le plus fondamental pour prévoir la quantité disponible d’énergie renouvelable à tout moment est le bulletin météo. Avec l’amélioration des prévisions météo, les exploitants de systèmes savent mieux quand ils peuvent compter sur les panneaux solaires et les éoliennes. Les modèles de prévisions météo servent de données dans les modèles de prévision pour l’éolien et le solaire. Si la météo semble défavorable pour les énergies renouvelables, et que la modélisation montre que leur disponibilité sera faible, l’exploitant du système peut mettre en route des génératrices d’appoint, des turbines à gaz par exemple, très rapides à allumer et à éteindre. La 2e façon de remédier au problème des fluctuations locales de la production d’énergie, c’est de répartir les ressources de production sur une grande aire géographique. Si l’exploitant du système compte sur des panneaux solaires à un seul endroit, un nuage passager peut réduire sa production à zéro. Mais s’il a des panneaux solaires répartis sur une grande région, les petites fluctuations locales passent quasiment inaperçues. Après avoir étudié la distribution des installations de production et les conditions météo typiques sur toute l’aire de production, on peut élaborer des modèles fiables pour prévoir les fluctuations locales et des stratégies pour répartir leur impact sur l’ensemble du système. En outre, l’association des énergies renouvelables à des systèmes de stockage règle une fois pour toutes la question de la variabilité. On a déjà de nombreux types de stockage qui sont intégrés aux réseaux classiques dans le monde entier. En utilisant ces outils pour stocker de l’énergie renouvelable, on peut garantir que l’électricité sera disponible quand on en a besoin. Les volants magnétiques sont un dispositif de stockage d’énergie rotationnelle. Avec le stockage par pompage hydraulique, on fait remonter dans un réservoir de l’eau qui peut ensuite être relâchée pour actionner une turbine située plus bas. Le stockage par air comprimé envoie dans un réservoir souterrain de l’air comprimé, qui peut ensuite être libéré pour actionner une turbine. Et bien sûr, l’énergie peut être stockée dans des batteries. Les éoliennes et les panneaux solaires peuvent envoyer de l’énergie dans des dispositifs de stockage quand la demande est faible. Cette énergie peut être restituée quand la demande augmente. Côté demande, on est en train de développer des outils numériques qui permettront à l’exploitant du système de surveiller et de gérer l’utilisation de l’énergie au point de consommation. C’est ce qu’on appelle la technologie du réseau intelligent. Ces outils permettent à l’exploitant d’optimiser le fonctionnement des appareils et dispositifs grand public intelligents, en les faisant passer en mode économie d’énergie en période de pointe, et en restituant de l’énergie stockée, par exemple celle des COMPRENDRE LES ENERGIES RENOUVELABLES: LE SYSTEME ELECTRIQUE PAGE 2 of 3

batteries de voitures électriques connectées au réseau. C’est une nouvelle technologie formidable qui aidera l’exploitant à équilibrer les deux côtés de l’équation énergétique. La plupart des pays n’ont pas investi fortement dans la capacité de stockage, les carburants fossiles étant disponibles sur demande. Mais certains pays gèrent maintenant très bien une forte pénétration des énergies renouvelables dans leurs systèmes électriques – même avec une capacité limitée de stockage sur le réseau. Par exemple, 42 % de l’électricité consommée par le Danemark en 2015 a été tirée du vent. C’est vrai, le réseau du Danemark est interconnecté avec celui des pays voisins, et le Danemark a accès à cette électricité quand ses réserves baissent mais c’est quand même un exemple qui montre que les exploitants peuvent intégrer de grandes quantités d’énergie renouvelable à leur réseau. Et maintenant que les pays comme les USA et l’Allemagne investissent fortement dans le stockage sur le réseau parce qu’ils veulent encourager le recours aux énergies renouvelables, ces technologies s’améliorent, et leur prix baisse. Ces tendances ouvrent la voie à un avenir axé sur les énergies renouvelables à 100 % pour tous les pays. Que pouvez-faire, personnellement, pour faciliter notre transition vers un système énergétique moderne fondé sur les énergies renouvelables ? C’est le thème d’une prochaine leçon. Quand vous aurez terminé toutes les leçons de ce cours sur YALI.state.gov, vous pourrez tester vos connaissances et obtenir un certificat du YALI Network. [Testez vos connaissances, YALI.state.gov [Produit par le département d’État des États-Unis]

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