L’intégration de l’éolien au réseau électrique

 Le réseau électrique français

En France en 2020, l’électricité ne couvre que 25 % des besoins en énergie finale (éclairage, numérique, chauffage…). Avec l’électrification de nouveaux usages industriels et individuels, la demande en électricité sera grandissante et impactera nécessairement l’équilibre permanent du réseau. 

Le système électrique repose sur l’équilibre offre/demande (sécurité d’approvisionnement, équilibrage entre puissance injectée et soutirée, gestion des fluctuations).

Pour arriver jusqu’à nous, l’électricité qu’elle soit d’origine renouvelable comme l’énergie éolienne ou nucléaire, emprunte le réseau public de transport d’électricité (RTE) et le réseau public de distribution géré par ENEDIS. Gestionnaire du réseau de transport, RTE est garant du bon fonctionnement et de la sûreté du système électrique.

L’intégration de l’éolien au réseau électrique

Si dans le court et moyen terme le volume d’énergies renouvelables à accueillir ne pose aucun problème, pour atteindre la neutralité carbone en 2050 les énergies renouvelables pourraient représenter plus de 50% de notre mix énergétique ce qui implique des ajustements.

Il s’agira d’accueillir progressivement dans des conditions satisfaisantes, l’arrivée massive de ces nouvelles sources de production d’électricité décentralisée et de pouvoir faire face à la croissance des flux d’énergies à transporter : phénomène accru en raison des disparités régionales, entre les lieux de production et ceux de consommation.

Les solutions technologiques pour mieux accueillir l’énergie éolienne existent et doivent désormais être déployées à grande échelle au fur et à mesure. Il s’agit de pouvoir rendre flexible (ajustable) notre réseau et de développer des filières de pilotage de la demande et de stockage pour gérer les fluctuations.

• Ajustement par le stockage

Cela consiste à stocker de l’énergie lors des périodes de surproduction pour la réinjecter dans le réseau en temps voulu. Plusieurs solutions peuvent se développer à grande échelle :

• • Par le développement de l’hydraulique qui peut monter jusqu’à 8GW de capacités, en particulier le stockage d’énergie par pompage (STEP). Cette technique consiste à stocker la production d’énergie hydraulique lorsque les besoins de consommation diminuent, et à produire de l’électricité lorsqu’ils augmentent.
  • Par de futures centrales thermiques alimentées par du gaz 100% renouvelable décarboné notamment dans la période hivernale et les périodes où les énergies renouvelables produisent peu.
  • Par les batteries, simples ou à l’échelle d’un réseau de batteries, visant à gérer les surplus de production d’électricité renouvelable.
• Ajustement par la consommation

Sous l’effet du développement de nouveaux usages, comme les véhicules électriques ou hydrogène, et de l’électrification des process industriels, la consommation électrique va pouvoir s’adapter à l’électricité produite sur une période par les énergies renouvelables. On peut par exemple ajuster la consommation par :

1. • L’hydrogène via l’électrolyse qui offre la possibilité de s’adapter aux variations de la production renouvelable et de la consommation électrique totale. Si les électrolyseurs sont reliés à un grand système hydrogène doté de capacités de stockage, ils pourront moduler leur fonctionnement dans des proportions extrêmement importantes.
   • Les véhicules électriques : le développement des véhicules électriques, stationnés à plus de 95% du temps, est une solution pour améliorer les flexibilités. Reliés à des bornes bidirectionnelles, les véhicules électriques pourraient se charger et se décharger en fonction des besoins et de la production électrique. Ainsi, pour ne pas perdre l’énergie produite lors d’une période de vent important, l’électricité produite par les éoliennes pourrait être stockée dans les voitures, et réinjectée si besoin dans les périodes de creux (technologie vehicle to grid ou V2G). Sur des prises classiques, un système de pilotage permettrait de recharger les véhicules dans des périodes d’excédent d’offre ou de creux de demande, à l’image du système d’heures creuses aujourd’hui en vigueur sur le réseau.

• Ajustement grâce aux innovations et interconnexions des réseaux électriques

L’intégration d’énergies renouvelables, dont l’éolien, produites localement, implique le raccordement à des nouveaux sites de production et une gestion plus fine du réseau afin de garantir une livraison d’énergie efficace, économiquement viable, sûre et de qualité :

• avec le déploiement de solutions comme les « smart grids » et les offres de raccordements intelligents
• avec l’utilisation d’onduleurs pour éoliennes (grid-following) capables de se synchroniser à tout instant avec la fréquence du réseau auquel ils sont asservis. Par exemple, le programme de recherche européen Migrate porte sur l’alimentation d’un réseau électrique exclusivement par des éoliennes et des centrales photovoltaïques

La France est également intégrée au système électrique européen. En développant ses interconnexions, elle pourra mieux mutualiser ses leviers de flexibilité avec ses voisins.