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Les trois technos mises en avant par l'AIE et RTE pour stabiliser un réseau électrique 100 % renouvelable

Aline Nippert
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Les trois technos mises en avant par l'AIE et RTE pour stabiliser un réseau électrique 100 % renouvelable

© JF Prevéraud

L'Agence internationale de l'énergie (AIE) et le gestionnaire du réseau de transport d'électricité français (RTE) ont présenté le 27 janvier un rapport commun sur la faisabilité technique pour un système électrique incluant une forte proportion d'énergies renouvelables à l'horizon 2050. Selon eux, il existe des solutions technologiques pour assurer la stabilité du système électrique, comme le « réglage rapide de fréquence », les compensateurs synchrones ou les contrôles « grid-forming ».

Techniquement, le 100% renouvelable est possible. C'est la conclusion d’une étude commune présentée le 27 janvier à la presse de l’Agence internationale de l’énergie (AIE) et du gestionnaire de réseau de transport français (RTE). Un scénario 100 % renouvelable (sans nucléaire ni centrales thermiques ou à gaz) est techniquement envisageable en France. « Il existe un consensus scientifique sur l’existence de solutions technologiques permettant de maintenir la stabilité du système électrique, sans production conventionnelle », est-il écrit dans le communiqué de presse.

« Pour le moment, il s’agit d’une faisabilité théorique », a toutefois insisté Thomas Veyrenc, directeur stratégie et prospective chez RTE, intervenant lors de la conférence de presse. « Les technologies envisagées ont atteint différents stade de maturation, il faut encore les tester à grande échelle », a-t-il poursuivi.

L’un des enjeux pour intégrer une plus grande part de renouvelables dites « variables » (l’éolien et le solaire) dans le mix énergétique consiste à maintenir la stabilité de la fréquence et de la tension sur l’ensemble du réseau électrique. « Aujourd’hui, [cette stabilité] repose sur les rotors des alternateurs des centrales électriques conventionnelles qui tournent de manière synchronisée à la même fréquence, [50 Hertz en Europe] », rappelle le rapport.

Comment faire en l’absence de ces centrales conventionnelles ? Trois technologies clés sont mises en avant par l’AIE et  RTE.

Le « réglage rapide de fréquence », utile mais insuffisant

Le rapport évoque d’abord le développement de nouveaux services de fréquences, appelés « réglage rapide de fréquence » ou « inertie synthétique/virtuelle ». Il s’agit de convertisseurs spécifiques qui ont pour objectif d’ajuster la production renouvelable très rapidement lorsqu’il y a un écart du signal de fréquence, « par exemple en augmentant temporairement la puissance fournie, ce qui contribue à rétablir la fréquence du système ».

Déjà déployés en Irlande et au Québec, ces services ont des limites. l’AIE et RTE précisent que, à elles seules, « ces solutions ne peuvent pas garantir une exploitation sûre du système si la part instantanée du photovoltaïque et de l’éolien devient très élevée, par exemple supérieure à 60-80 % ».

Les compensateurs synchrones, efficace dans certaines situations

Pour aller au-delà, le rapport envisage le déploiement de compensateurs synchrones, « une technologie bien connue et éprouvée ». Ces machines fonctionnent de manière similaire aux centrales électriques synchrones conventionnelles : « leurs moteurs fournissent de l'inertie et de la puissance de court-circuit, et contribuent donc à la stabilité du système ». Seule différence : les compensateurs synchrones, tournant à vide sur un réseau, ne produisent pas de puissance électrique.

Dans leur synthèse, l’AIE et RTE rappellent que cette technologie a déjà été utilisée dans certaines zones françaises et que, plus récemment, elle a été mise en place au Danemark et en Australie-Méridionale. Reste à savoir si cette solution, qui « a fait ses preuves dans des situations spécifiques », peut assurer la stabilité du système à grande échelle.

Le « grid-forming » à tester à grande échelle

Dernière option envisagée dans le rapport AIE-RTE pour stabiliser les systèmes énergétiques à haute part de renouvelable : les contrôles « grid-forming » pour les convertisseurs de puissance. Le but est d’offrir aux centrales éoliennes et photovoltaïques « la capacité de générer leur propre onde de tension ». Si cette technologie a abouti en laboratoire et sur des microréseaux, « d'autres complications pourraient survenir » à l’échelle d’un grand système, préviennent l’AIE et RTE. Ils soulignent ainsi que « des expériences à grande échelle sont nécessaires dans les années à venir pour valider ce concept. »

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