Savoir céder, c'est être fort, même dans le réseau électrique

La transition énergétique représente un défi majeur, non seulement en ce qui concerne la production d'électricité, mais aussi par rapport au réseau de distribution. Le réseau électrique actuel a été conçu pour la distribution de l'électricité provenant de quelques grandes centrales électriques à de nombreux petits consommateurs. Avec le passage aux énergies renouvelables, cependant, de plus en plus de petits producteurs se connectent au réseau, ce qui conduit à un approvisionnement en électricité de plus en plus décentralisé. De plus, contrairement à la production dans les centrales électriques conventionnelles, la production d’électricité par les éoliennes et panneaux solaires n’est pas constante et prévisible, mais soumise aux caprices de la météorologie. Il en résulte une forte fluctuation des flux d'électricité dans le réseau de distribution. En outre, la charge du réseau est accrue par le fait que la transition énergétique s’accompagne d’une augmentation des applications électriques telles que celles remplaçant les systèmes de chauffage et les voitures à combustibles fossiles. Dans l'ensemble, il devient de plus en plus difficile d'assurer en permanence l'équilibre entre la production, la consommation et le stockage de l'électricité, tout en maintenant la tension du réseau et la charge électrique dans la plage admissible.

Une tâche complexe

Une stratégie, très onéreuse, est d'améliorer le réseau en installant des lignes plus puissantes. Une approche plus prudente consiste à exploiter les capacités de stockage pour compenser les fluctuations du courant. Ainsi, les batteries des voitures électriques peuvent par exemple être rechargées en période d'excès d'électricité. Les pompes à chaleur électriques et les systèmes de refroidissement sont eux aussi des candidats pour le stockage de l'énergie, leur inertie permettant d’amortir les crêtes de tension. Pour une coordination optimale, les sources d'énergie, les unités de stockage et autres charges raccordées au réseau doivent être en mesure de communiquer leur état et de recevoir des instructions, le mot-clé de cette stratégie étant le « smart grid » ou « réseau électrique intelligent ». Bien que l’orchestration des différents composants du réseau électrique suisse semble être une tâche d'une complexité insurmontable, des chercheurs de l'EPFL ont maintenant trouvé le moyen de l’accomplir.

Diviser pour régner

Le concept repose sur deux idées principales. Premièrement, tous les dispositifs « intelligents » se servent du même langage pour communiquer la puissance qu’ils sont en état d’assimiler ou de livrer. Deuxièmement, l'information provenant de plusieurs dispositifs peut être regroupée pour ainsi caractériser ce qui semble être un seul dispositif virtuel. Au niveau suivant, plusieurs de ces dispositifs virtuels sont combinés en une seule unité, et ainsi de suite jusqu'au niveau le plus élevé du réseau. Ce faisant, la présentation au monde extérieur de chaque branche du réseau électrique est identique, peu importe qu’il s’agisse d’un seul appareil, d’un bâtiment avec des panneaux solaires et une pompe à chaleur ou d’un vaste réseau de distribution. Moyennant ce système, les chercheurs divisent la tâche complexe du contrôle du réseau en une cascade de problèmes d'optimisation plus simples, se ressemblant à tous les niveaux et ne comportant qu'un nombre limité de composants. Les processeurs numériques sont capables d’effectuer cette tâche simplifiée en temps réel, c'est-à-dire à une cadence de 100 millisecondes.

Une transition énergétique intelligente au niveau du réseau électrique est réalisable

La solution présentée par les chercheurs de l'EPFL prouve qu'il est possible d'augmenter de manière significative la part des énergies renouvelables dans l'approvisionnement en électricité, et ce sans transformer de fond en comble le réseau électrique. Selon les scientifiques, ces connaissances sont d'une grande importance pour la mise en œuvre de la stratégie énergétique. Ces recherches ont d'une part permis de développer une méthode concrète et bon marché d’intégration de grandes quantités variables d'électricité dans le réseau électrique. D’autre part, il est maintenant possible de mettre en place à un stade précoce le cadre juridique qui permettra aux petites unités de réseau de contribuer à la stabilité de l'ensemble du réseau électrique.