Énergie et environnement

Modernisation du réseau pour les énergies renouvelables

Modernisation du réseau pour les énergies renouvelables


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L'usine de valorisation énergétique de Tyseley à Birmingham [Source de l'image:Elliott Brown, Flickr]

Dans de nombreux pays du monde, y compris dans plusieurs États occidentaux, le réseau électrique est désuet, avec une technologie qui remonte à l'époque de Thomas Edison. Cela signifie que le secteur mondial de l'électricité doit trouver de nouvelles façons de fournir de l'électricité, en particulier d'une manière qui évite l'émission de gaz à effet de serre nocifs qui provoquent des changements climatiques ou provoquent une pollution atmosphérique nocive ou d'autres impacts environnementaux négatifs. D'autres considérations comprennent l'amélioration de l'efficacité, la réduction des coûts et la croissance du marché. De plus en plus, les nations du monde favorisent les énergies renouvelables par rapport aux combustibles fossiles et au nucléaire.

Cependant, de nombreuses technologies renouvelables, à l'exception du biogaz généré à partir de la biomasse et de la digestion anaérobie et géothermique, sont intermittentes, dépendant des conditions météorologiques. Pour cette raison, les technologies d'énergies renouvelables devront être intégrées dans un paquet global d'énergies renouvelables multi-technologies avec le soutien des systèmes de stockage d'énergie, des stratégies de réduction de la demande et des systèmes d'efficacité énergétique tels que les réseaux intelligents.

Les services publics, en particulier, commencent à moderniser le réseau grâce au développement de réseaux intelligents qui utilisent les technologies de l'information et de la communication pour rendre le réseau plus gérable et plus efficace. Cependant, le succès d'une telle stratégie nécessite que les systèmes et les appareils soient interopérables les uns avec les autres, en raison de leur complexité et du nombre et de l'échelle des appareils impliqués.

La création d’un réseau intelligent implique essentiellement l ’« informatisation »du réseau électrique existant. Ceci peut être réalisé en installant une technologie de communication numérique bidirectionnelle qui communique avec les différents dispositifs énergétiques intelligents gérant le réseau, chacun pouvant être équipé de capteurs afin de recueillir des informations. Ces capteurs comprennent des wattmètres, des capteurs de tension, des détecteurs de défaut, etc. Il y aura également une communication numérique bidirectionnelle entre les appareils eux-mêmes et un centre d'exploitation du réseau qui permet à l'utilitaire de contrôler chaque appareil ou même des millions d'appareils à partir d'un emplacement de gestion central.

Le déploiement de la technologie de communication de données crée un marché dans lequel les entreprises se démènent pour développer de nouvelles applications et logiciels. Cela génère des avantages importants tels que la cybersécurité et une capacité améliorée à intégrer la technologie des énergies renouvelables dans le réseau, y compris les transports à faible émission de carbone tels que les véhicules électriques (VE).

Les États-Unis se sont fortement engagés dans la modernisation du réseau à la suite de l'adoption de la loi sur l'indépendance et la sécurité énergétiques (EISA) de 2007. Cela fournit un soutien législatif au programme de réseau intelligent du département américain de l'énergie (DOE), créant un comité consultatif sur le réseau intelligent et le gouvernement fédéral. Groupe de travail sur le réseau intelligent en tant qu'élément important du processus. L'EISA a également mis en place une initiative régionale de démonstration de réseau intelligent et a dirigé l'Institut national des normes et de la technologie (NIST), avec le DOE et d'autres, pour développer un cadre d'interopérabilité du réseau intelligent. Le financement est assuré par un fonds de contrepartie fédéral du DOE pour les coûts d'investissement du réseau intelligent.

L'Office of Electricity Delivery and Energy Reliability (OE) assume une responsabilité de premier plan dans la transformation du réseau électrique américain avec l'aide des principales parties prenantes de l'industrie, des universités et des gouvernements des États. Cela implique des priorités de recherche et développement considérables visant à répondre aux différents défis et à accélérer la transformation du système électrique en un smart grid. Cela implique également de nouveaux modèles commerciaux et une politique réglementaire.

[Source de l'image:Ian Muttoo, Flickr]

Défis

L'un des principaux problèmes du réseau existant aux États-Unis, et probablement dans d'autres pays occidentaux également, est qu'il y a eu un sous-investissement chronique, en particulier dans le transport et la distribution. Il existe des centaines de milliers de lignes de transport à haute tension aux États-Unis, mais seuls 668 milles supplémentaires de transport ont été installés depuis 2000. Cela signifie que les contraintes du système continueront de s'aggraver si les problèmes ne sont pas résolus. À l'heure actuelle, les pannes et les problèmes de qualité de l'électricité coûtent aux entreprises américaines plus de 100 milliards de dollars par an et il y a eu au moins cinq pannes massives au cours des 40 dernières années. Cependant, si le réseau était rendu encore 5% plus efficace, cela représenterait une économie d'énergie équivalente aux émissions de carburant et de gaz à effet de serre de 53 millions de voitures.

Le problème est aggravé par le fait que nous vivons dans une société numérisée en évolution rapide. La nécessité d'une transition vers une économie renouvelable moderne afin de lutter contre le changement climatique ajoute des exigences supplémentaires. À l’heure actuelle, les États-Unis produisent 25% des gaz à effet de serre du monde, alors qu’ils n’ont que 4% de la population mondiale. La moitié de l’énergie du pays est encore produite par des centrales au charbon. Pendant ce temps, des pays tels que l'Allemagne sont à la tête du monde dans le développement de technologies d'énergie renouvelable telles que l'énergie solaire et éolienne, tandis que le Japon se dirige rapidement vers le développement de technologies avancées de stockage de l'énergie et que l'Union européenne (UE) a adopté un `` programme de réseau intelligent ''. dans lesquels les bâtiments serviront de mini-centrales électriques.

Selon un rapport de l'Agence fédérale allemande des réseaux en janvier 2015, les réseaux nationaux européens sont confrontés à trois défis majeurs en particulier, liés à la production d'électricité inégale, à la connexion à grande échelle et à l'augmentation des échanges d'électricité.

La production d'électricité inégale est causée par la nature intermittente de la technologie des énergies renouvelables qui peut provoquer des fluctuations affectant la stabilité du réseau. Cela affecte à la fois les grandes lignes de transport longue distance et les réseaux de distribution plus régionaux.

À mesure que la production d'énergie devient plus décentralisée (production distribuée), en grande partie grâce à des systèmes d'énergie renouvelable tels que le solaire photovoltaïque sur les toits et les parcs éoliens, un grand nombre d'installations de production d'électricité se connectent au réseau.

Le commerce de l'électricité est un problème particulier pour l'Allemagne en raison de sa situation centrale, ce qui lui confère le statut de pays de transit entre les marchés de l'électricité d'Europe occidentale et orientale. Cela signifie qu'il devra de plus en plus faire face à davantage de transactions d'électricité transfrontalières que les autres pays de l'UE.

Exigences d'un réseau intelligent

Comme l'explique le Département américain de l'énergie (DOE) dans son livre de 2010 The Smart Grid: An Introduction, les nouveaux réseaux nationaux seront intelligents, efficaces, accommodants, motivants, opportunistes, axés sur la qualité, résilients et verts. Qu'est-ce que tout cela signifie exactement?

Par intelligente, le DOE signifie que le système sera capable de détecter les surcharges et de réacheminer l'alimentation afin d'éviter les pannes. Il sera également en mesure de fonctionner de manière autonome à un rythme plus rapide que celui que peut fournir le travail manuel humain et en coopération - assurant la liaison entre les services publics, les consommateurs et les régulateurs.

Ce sera efficace en ce sens qu'il sera en mesure de répondre à une demande accrue sans avoir besoin d'installer une infrastructure supplémentaire.

Le réseau intelligent pourra accommoder l'énergie provenant de toute source de carburant, en particulier en ce qui concerne les technologies d'énergies renouvelables telles que le solaire et l'éolien. Il sera en mesure de le faire rapidement et efficacement et il sera en mesure d'intégrer des technologies de nouvelle génération dans le système au fur et à mesure de leur développement soutenu par de nouvelles technologies de stockage d'énergie.

Le système aidera à motiver les consommateurs vers une gestion plus efficace de leur approvisionnement en électricité en assurant une meilleure communication entre les ménages et les services publics fournissant leur électricité. Cela signifie qu'ils seront en mesure d'adapter finement leur consommation d'énergie en fonction de leurs besoins précis en fonction des prix et / ou des préoccupations environnementales.

Le réseau intelligent créera de nouveaux Opportunités et les marchés, créant ainsi des emplois et contribuant de manière significative à l'économie nationale et mondiale.

Ce sera axé sur la qualité en ce qu 'il sera capable de fournir de l'énergie sans risque de baisse de puissance, de pic ou d'autres perturbations. Il sera pleinement en mesure de soutenir notre société numérisée avec toute sa multitude d'appareils, des ordinateurs aux consoles de jeux en passant par les appareils intelligents et autres appareils électroniques avancés.

Les nouveaux réseaux électriques seront résilient, capable de parer aux attaques des catastrophes naturelles ou des cybercriminels grâce à l'utilisation de la technologie de sécurité des réseaux intelligents.

Enfin, le système sera vert - lutter contre le changement climatique mondial et rendre nos vies beaucoup plus durables qu'elles ne le sont actuellement.

Le DOE classe les composants du nouveau réseau intelligent selon cinq technologies spécifiques. Ce sont: les communications intégrées, la détection et la mesure, les composants avancés, les commandes avancées et les interfaces améliorées.

La technologie de visualisation est déjà utilisée par les utilitaires pour la surveillance de la charge en temps réel et la planification de la croissance de la charge. Cependant, cette technologie a tendance à manquer de la capacité d'intégrer des informations provenant d'une multitude de sources différentes ou d'afficher des informations à différents utilisateurs. Advanced Metering Infrastructure (AMI) vise à intégrer les consommateurs dans un réseau intelligent en leur donnant la possibilité de gérer leur approvisionnement en électricité plus efficacement. Il permet également aux services publics de détecter plus rapidement les problèmes et d'exploiter leurs systèmes plus efficacement. Les signaux de prix seront transmis aux appareils intelligents et aux contrôleurs et thermostats pour maison intelligente. Ces appareils traiteront ensuite les informations en fonction des besoins des consommateurs. Cela se poursuivra en arrière-plan avec une exigence minimale d'intervention humaine, qui à son tour générera des économies de coûts significatives. Les unités de gestion de phase (PMU) échantillonnent la tension et le courant à des endroits particuliers, prenant des mesures toutes les 2 à 4 secondes et permettant ainsi de connaître la situation du système et d'éviter les pannes de courant.

Tout mettre en pratique

De nombreux États américains ont maintenant adopté un Renewable Portfolio Standard (RPS) qui fixe des objectifs pour l'intégration des énergies renouvelables et le récent accord de Paris sur la lutte contre le changement climatique signifiera que davantage de pays dans le monde commenceront à augmenter leur énergie renouvelable. infrastructure en harmonie avec un nouveau marché mondial des énergies renouvelables.

Cependant, au Royaume-Uni, les réductions récentes des subventions aux technologies d’énergie renouvelable ont remis en question la capacité et / ou la volonté du gouvernement conservateur d’investir ou de passer à un nouveau réseau intelligent capable d’intégrer pleinement les technologies d’énergie renouvelable. En mai 2015, l'organisme commercial du secteur de l'énergie solaire au Royaume-Uni, la Solar Trade Association (STA), a dû appeler le gouvernement à investir davantage dans la modernisation du réseau afin d'intégrer les énergies renouvelables. À l’heure actuelle, le Royaume-Uni souffre d’une infrastructure vieillissante qui limitera la capacité du pays à atteindre ses divers objectifs en matière de changement climatique et d’énergie renouvelable. Il y a six ans, Western Power Distribution, l'opérateur de réseau de district (DNO) des Midlands, du sud-ouest de l'Angleterre et du Pays de Galles, a dû fermer le réseau à de nouveaux projets d'énergie renouvelable, en particulier ceux en cours de développement à Cornwall, Devon, Somerset et Dorset. Pendant ce temps, certaines parties de l'est et du sud-est de l'Angleterre n'ont pratiquement pas de capacité de réserve selon UK Power Networks.

Le Royaume-Uni est obligé, en tant que membre de l'UE, de produire au moins 15% de son énergie à partir de sources d'énergie renouvelables d'ici 2020, mais sa capacité à le faire est de plus en plus préoccupante. L'Office for National Statistics (ONS) a déclaré en février 2015 que le Royaume-Uni devra plus que doubler son électricité renouvelable à 30% pour atteindre ses objectifs globaux pour 2020.

«Le réseau est maintenant sclérosé par endroits et il y a même des toits solaires modestes qui ne peuvent pas être connectés au réseau», a déclaré Leonie Green, ancienne responsable des affaires extérieures à la STA. «Nous essayons de faire fonctionner les DNO sur un modèle commercial plus actif, mais la quantité d'énergie solaire projetée pour 2023 est inférieure à ce que nous avons aujourd'hui. Nous manquons d’informations de base parce que nous n’avons pas d’évaluation de la capacité réelle restante et de ce qui est nécessaire pour atteindre les objectifs de 2020. Le nouveau secrétaire d'État n'a pas de temps à perdre pour remettre le réseau sur les rails si nous voulons un système électrique à faible émission de carbone.

Selon Energy UK, il en coûtera environ 30 milliards de livres sterling pour moderniser le réseau britannique et le mettre aux normes du réseau intelligent.

[Source de l'image:Wikimedia Commons]

Conclusion

Les critiques des énergies renouvelables vous diront que l'intermittence des technologies des énergies renouvelables nous conduit progressivement tous dans une série de catastrophes énergétiques massives imminentes dans un proche avenir, mais ce n'est guère plus que de la propagande. Si le réseau est modernisé efficacement, ce qu'il doit être, ces problèmes peuvent être résolus efficacement. En bref, pour accueillir un avenir d'énergie renouvelable, l'ensemble du réseau énergétique doit être complètement transformé. La bonne nouvelle est que c'est exactement ce qui se passe actuellement.

«Les changements à venir, comme les véhicules électriques, comme les énergies renouvelables, ne peuvent vraiment pas être pris en charge par les réseaux existants», a déclaré le consultant indépendant en énergie John Scott, s’adressant à The Guardian en juin 2015. M. Scott est également membre du Forum SmartGridGB, qui discute et promeut le développement de réseaux intelligents au Royaume-Uni. «Donc, plutôt que de rendre le réseau de plus en plus grand… les technologies intelligentes vous permettent de tirer le meilleur parti de ce que vous avez déjà.»

Selon le Dr Luis Nando Ochoa, maître de conférences sur les réseaux de distribution intelligents à l'Université de Manchester, soit le Royaume-Uni devra payer des millions de livres pour renforcer son réseau actuel, soit il devra adopter une technologie intelligente. Avec cette dernière option, les choses peuvent être contrôlées plus efficacement avec la même infrastructure, qui se comporte beaucoup plus intelligemment.

Les choses évoluent en effet rapidement, mais là encore elles doivent le faire. Nous avons attendu trop longtemps et le changement se fait attendre depuis longtemps.


Voir la vidéo: Comment une centrale éolienne transforme la force du vent en électricité - EDF (Juillet 2022).


Commentaires:

  1. Walton

    C'est avec cet article que je commence à lire ce blog. Plus un abonné :)

  2. Clyfland

    Je me trompe probablement.

  3. Ailbert

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  4. Makeen

    Je crois que vous vous trompez. Je suis sûr. Je peux défendre ma position. Écrivez-moi en MP, nous discuterons.

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    Certainement. C'était et avec moi.



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