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Microgrids : une solution énergétique pérenne ?

Environ 17% de la population mondiale vit sans électricité. Les microgrids sont une solution possible d’accès à l’énergie électrique pour les populations vivant en zones rurales isolées ou en territoires insulaires, dans lesquels le déploiement du réseau s’avère trop onéreux et non rentable. Cependant, ce n’est pas le seul domaine d’application des microgrids : ils seraient également une alternative aux réseaux électriques centralisés classiques de plus en plus critiqués par l’opinion publique. Enfin, ils encourageraient la production et la consommation d’énergies renouvelables à l’échelle locale.

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Les microgrids, qu’est-ce que c’est ?

Les microgrids, ou micro-réseaux électriques, sont des réseaux électriques de petite taille conçus pour fournir un approvisionnement électrique fiable et indépendant à un petit nombre de consommateurs.

Ils se composent d’installations de production locale d’énergie (ex : générateurs diesel, panneaux solaires, mini-éoliennes, etc.), ainsi que d’installations de consommation, de stockage, et de systèmes de supervision et de gestion de la demande.

Enfin, ils peuvent concerner différents types de lieux et territoires (ex : bâtiments, zones industrielles, villages, etc.).

Les enjeux des microgrids

Les microgrids plébiscités par les territoires isolés

Dans le cas de territoires insulaires ou de zones rurales reculées, le système de microgrids peut s’avérer intéressant pour assurer un approvisionnement en énergie fiable et/ou faire baisser la facture énergétique du territoire concerné. Les microgrids intègrent en effet des équipements de production et de stockage local de l’énergie, limitant les risques de panne réseau.

En Polynésie française, la filiale d’ENGIE locale, EDT (Électricité de Tahiti), a ainsi déployé une solution énergétique hybride à l’échelle du pays, comprenant des panneaux solaires, des batteries, et des générateurs diesel, pour alimenter jusqu’à 70% des besoins en énergie de l’île en énergie verte, et diminuer le coût d’approvisionnement pour les résidents locaux.

Les microgrids : une opportunités pour tous les territoires ?

Outre les zones isolées, les microgrids pourraient bien s’avérer être une solution énergétique pérenne pour les autres territoires du fait de ses nombreux avantages :

• Techniques : les microgrids permettent une gestion optimale des flux d’énergie entre les organes de production (notamment renouvelable), de stockage et de consommation à l’échelle locale. En outre, potentiellement interconnectés avec le réseau public de distribution, ils offrent un service complémentaire de maintien de la stabilité de la tension électrique,
• Economiques : en fonction de sa taille, un microgrid peut s’ajuster à la demande d’énergie. Et grâce à la proximité entre production et consommation d’énergie, ils permettent également de diminuer les investissements de réseaux,
• Environnementaux : les microgrids ont vocation à intégrer les sources de production d’énergie décentralisée, dont les énergies renouvelables (EnR). Les EnR étant par essence intermittentes, les microgrids 100% EnR doivent pouvoir également moduler la consommation d’énergie en fonction de la capacité de stockage disponible et des prévisions de production, d’où l’intérêt d’associer des stations météorologiques.

 

En reproduisant à petite échelle les enjeux liés au déploiement des Smart Grids, les microgrids peuvent également servir d’essais à moindres coûts avant la mise en place grandeur nature de ces réseaux électriques intelligents, qui risque de prendre plusieurs années.

Microgrids : un enjeu économique fort

Les microgrids sont en effet intéressants pour les grands complexes industriels et commerciaux du fait de l’autosuffisance énergétique qu’ils peuvent fournir, c’est-à-dire la capacité d’îlotage : capacité à fonctionner sans être raccordé au réseau sur une période donnée. Les microgrids sont un modèle d’optimisation pour le réseau électrique, et ils permettent aux clients de diminuer leurs factures énergétiques à court terme (selon le temps de retour sur investissement), d’assurer leur sécurité d’approvisionnement en énergie en cas de défaillance du réseau national en s’îlotant, et de prôner le caractère écologique de l’installation.

La mise en place des microgrids : contexte et défis

Un contexte global favorable au développement des microgrids

L’accord issu de la COP21 en 2015 a marqué une volonté politique des pays signataires de mieux contrôler leur consommation d’énergie, et de remplacer les sources d’énergies fossiles par des EnR.

Dans ce contexte, deux facteurs plaident pour le développement des microgrids :

• L’intérêt croissant des particuliers et des entreprises pour une production d’énergie verte à petite échelle : en plus d’économiser sur leurs factures d’électricité, des mécanismes financiers sont en cours de mise en œuvre pour cadrer l’économie de la mise à disposition de l’énergie produite sur le réseau national,
• La rapide et constante amélioration des technologies de production et de stockage d’énergie (ex : le coût moyen de l’électricité photovoltaïque a diminué de 80% depuis 2008).

 

Ces deux facteurs permettraient donc d’envisager une généralisation future des microgrids, favorisant la production d’EnR. Cependant, les défis techniques et économiques concernant le déploiement des microgrids sont encore nombreux.

Les défis soulevés par les microgrids

Les premiers défis soulevés par les microgrids sont d’ordre technique :

• Il faut assurer la stabilité du réseau en toutes circonstances : l’îlotage est un concept qui, bien que maîtrisé, nécessite des équipements robustes et spécifiques pour maintenir le niveau de tension, de puissance et de qualité de l’énergie pour répondre à la demande,
• Il faut assurer la sécurité électrique du microgrid déployé : en cas d’incident électrique, les protections doivent isoler la partie critique du micro-réseau afin de garantir la sécurité des hommes et des biens, et de faciliter les intervention de maintenance. Ceci implique que l’architecture électrique du réseau ait été judicieusement pensée en phase de conception,
• Il faut améliorer les technologies de production et de stockage d’énergie : généralement, les microgrids en projet ne permettent pas encore une autonomie totale vis-à-vis du réseau électrique national. De plus, un microgrid ne reposant que sur les EnR reste encore une solution coûteuse.

 

Les seconds sont d’ordre socio-économiques :

• Il faut repenser le rôle des gestionnaires de réseaux : ces derniers ne seront sollicités qu’en cas de défaillance locale, et n’assureront donc qu’un rôle assurantiel,
• Il faut préparer l’arrivée de nouveaux acteurs et d’une concurrence nouvelle : les microgrids abaissent naturellement le coût d’entrée dans le secteur des réseaux électriques, autrefois protégé par la lourdeur des investissements. De nombreuses entreprises pourraient saisir cette opportunité, impliquant une multiplication des privatisations des infrastructures électriques,
• Il faut inventer un nouveau modèle de tarification et de régulation : parce que les microgrids ouvrent la voie à l’autoconsommation, ils remettent en question le modèle traditionnel de tarification et d’utilisation des réseaux d’électricité.

 

Sources externes

www.engie.com

www.smartgrids-cre.fr

http://fichiers.cre.fr

www.navigantresearch.com

www.ey.com

Benjamin Fradelle

Directeur Associé Depuis 2002, Benjamin Fradelle développe une expertise de l’aménagement numérique des territoires, tant sur le plan de la définition de la stratégie des collectivités locales que sur les approches techniques et économiques associées aux réseaux d’initiative publique.

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Benjamin Fradelle

Directeur Associé Tactis Depuis 2002, Benjamin Fradelle développe une expertise de l’aménagement numérique des territoires tant sur le plan de la définition de la stratégie des collectivités locales que les approches techniques et économiques associées aux réseaux d’initiative publique.