Adaptations du vent et du soleil au réseau
L'alimentation électrique est parfaitement contrôlée. Les gestionnaires du réseau calculent quotidiennement les besoins en électricité le lendemain, la quantité d'électricité générée par chaque installation, le moment et le temps de fonctionnement de chacun, etc. En n'accumulant pas l'électricité gratuitement dans le réseau d'approvisionnement, ils doivent générer l'électricité nécessaire pour répondre à la demande existante à tout moment. Ni plus ni moins.
Avant l'incorporation de l'énergie éolienne et photovoltaïque au réseau électrique, le seul qui empêchait la détermination préalable de ce contrôle était la consommation, puisque les prévisions de consommation réalisées à la veille ne peuvent être déterminées qu'à une certaine mesure.
L'introduction de ces deux sources d'électricité a dû être accompagnée d'une autre variable, car la production d'électricité est également devenue variable. C'est l'une des caractéristiques distinctives de l'énergie éolienne et photovoltaïque: ils sont très aléatoires. Autrement dit, l'électricité est produite quand il ya du vent et de la lumière solaire, pas quand il ya besoin d'électricité.
Entre les deux, le vent est celui qui fait le moins avec la demande: « Pendant les jours anticycloniques, c'est-à-dire quand il n'y a pas de vent, la demande électrique est plus élevée, aussi bien en hiver qu'en été, quand c'est plus froid et chaud qu'il fait », affirme Jon Andoni Barrena, professeur au département électronique de Mondragon Unibertsitatea. Et l'énergie éolienne est, au-delà de l'hydroélectrique, l'énergie renouvelable qui a le plus avancé au Pays Basque.
Le réseau, en plus d'être une source électrique aléatoire, étant inclus dans le régime spécial - comme l'électricité provient de sources renouvelables -, absorbe toute l'électricité provenant de ces sources. Cela oblige à adapter la génération des autres sources d'électricité aux deux.
Plus les éoliennes et les panneaux solaires produisent d'électricité, plus les déséquilibres devront faire face aux gestionnaires du réseau d'approvisionnement. D'une part, ils devront avoir de plus en plus d'énergie dans la réserve pour pouvoir faire face à la demande électrique en l'absence de vent ou d'énergie solaire. D'autre part, à un moment donné, la consommation électrique peut générer plus d'électricité que nécessaire. Ce serait un problème très grave, car il augmenterait la tension du réseau excessivement.
Par conséquent, la demande électrique qui peut être satisfaite par ces voies est limitée. Juan Carlos Amasorrain, compagnon de Barrena, a établi cette limite de 40%. S'ils répondaient à une demande supérieure, il serait très difficile d'équilibrer les fluctuations avec les autres sources électriques.
La plupart des solutions pour les accumuler
Ainsi, il semble bénéfique pour l'environnement mais préjudiciable au réseau électrique. Et ce n'est pas le cas, car des mesures peuvent être prises pour faire le tour de la situation. Barrena et Amasorrain ont expliqué les arrangements réalisés sur le réseau et ce qu'ils espèrent faire à l'avenir.
Une solution serait de réguler l'électricité produite par ces deux voies et en fonction de la demande. Selon Barrena et Amasorrain, ce n'est pas la conséquence d'une incapacité technique: « Il existe des outils électroniques qui pourraient servir à cela, par exemple, pour fournir la moitié de la puissance fournie dans un éolienne. » Aujourd'hui, cependant, ce n'est pas le cas, car ils sont légalement autorisés à vendre sur le net toute l'électricité qu'ils génèrent. "Il n'est pas logique de vendre 60 quand on peut vendre 100", a précisé Barrena.
Une autre solution serait d'accumuler de l'électricité lorsque plus que nécessaire est généré, lorsque moins que suffisant. Actuellement, la technique la plus utilisée pour le stockage électrique est celle des systèmes hydrauliques de pompage, centrales hydroélectriques avec deux réservoirs connectés. Ainsi, lorsqu'il est généré plus que suffisant en éoliennes ou photovoltaïques, cet excès d'électricité est utilisé pour pomper l'eau d'un réservoir à un autre de ces systèmes. Dans la péninsule ibérique, on peut générer plus de 15 gw d'eau accumulée dans ce type de systèmes.
Dans ces cas, l'électricité proprement dite n'est pas accumulée, mais la ressource qui la génère. Cependant, des batteries de stockage électrique sont également développées pour le réseau d'approvisionnement. Selon Barrena, il se développe surtout au Japon et aux États-Unis.
Il explique que la situation ici est très différente: "Ici, il n'y a pas encore de tel système, mais dans une période d'environ dix ans, je pense que nous avons commencé à voir." En fait, les deux chercheurs ont averti que les systèmes hydrauliques de stockage d'énergie existants aujourd'hui ne permettent pas de stocker beaucoup plus d'énergie, et que les prévisions indiquent que les énergies éoliennes et photovoltaïques continueront à augmenter.
Il existe encore une énergie renouvelable qui s'est très peu répandue et qui effectue certains stockages sans besoin de batteries, comme l'énergie photothermique ou l'énergie solaire thermique. Dans ces systèmes, à travers un ensemble de miroirs (appelés héliostates) qui recueillent l'énergie solaire à un certain point, ils utilisent toute cette énergie pour convertir en liquide les sels de sodium qu'ils contiennent dans un circuit. L'énergie accumulée des sels à l'état liquide est utilisée pour évaporer l'eau et l'électricité est générée en faisant passer la vapeur par des turbines.
Le thème du stockage électrique a conduit Barrena à une réflexion : Si l'accumulation augmente, à la fin le concept de réseau électrique change: maintenant, inévitablement, ce qui est consommé et ce qui se produit, mais au moment où nous introduisons la possibilité d'accumulation, nous pouvons accumuler à mesure que nous le générons et quand la demande augmente nous pouvons utiliser le accumulé pour répondre à la demande ».
Besoin de garantir la qualité de l'électricité
Amasorrain et Barrena ont également mentionné la nécessité de garantir la qualité de l'électricité. En fait, l'électricité qui se déplace dans le réseau électrique doit avoir une qualité minimale: le flux doit être aussi constant que possible, la tension doit être entre certains intervalles, etc.
Comme l'électricité produite par les éoliennes et les panneaux solaires est si fluctuante, il y a parfois plus d'électricité que celle consommée dans certaines zones. L'introduction de cet excès d'électricité dans le réseau entraînerait une augmentation de la tension dans le réseau. Dans cette situation, les appareils émergents sont déconnectés.
Pour que la solution ne soit pas la déconnexion, des systèmes électroniques de contrôle et de changement de puissance électrique ont été développés et de nouveaux systèmes sont développés. Ils sont appelés systèmes électroniques de puissance. Barrena et Amasorrain mentionnent deux dispositifs de ce type : FACTS (systèmes de transmission flexible à courant alternatif) et puissance personnalisée. Les premiers sont utilisés dans le réseau de transport d'électricité pour réguler les flux de puissance, c'est-à-dire pour contrôler les changements de flux.
Les secondes sont intégrées au réseau de distribution. Ils sont utilisés dans les centrales éoliennes et photovoltaïques pour améliorer la qualité de l'électricité : régulation des niveaux de tension, amélioration de l'efficacité, etc.
En plus du réseau, ces dispositifs peuvent être utilisés par des utilisateurs particuliers pour assurer la qualité de l'électricité qu'ils reçoivent. Amasorrain le précise par exemple: "Supposons une entreprise qui fabrique du papier d'aluminium. Pour la fabrication de ce papier, nous faisons passer un grand levier d'aluminium sur plusieurs rouleaux, obtenant finalement des papiers longs de quelques microns d'épaisseur que nous recueillons en rouleaux. Si le réseau électrique est interrompu à un moment ou si la quantité d'électricité diminue à un moment donné, même dans un temps très court, tout le système est déstabilisé et le travail de plusieurs heures est défait. Car les custom power l'évitent parce qu'ils éliminent les éventuelles carences».
Il existe donc des moyens techniques pour éviter ou résoudre les problèmes liés à l'intégration des énergies éoliennes et photovoltaïques dans le réseau actuel, et maintenir la qualité du réseau. Cependant, le degré d'utilisation est un autre aspect, puisque les autorités détermineront l'avancement des différentes sources d'énergie renouvelables sur la base de raisons économiques et politiques au-delà des ressources technologiques.
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