Microgrids : quelle segmentation et quels projets pilotes? Jeudi 28 octobre de 9h30 à 10h30 Réunion en webconférence. Type de réseau faisant l objet de plus en plus d expérimentations, le microgrid se distingue par sa capacité à être isolé et peut donc être considéré indépendamment. Basé sur une production locale d énergie et d électricité, il revêt un intérêt en cas de coupure sur le réseau et permet une optimisation de l utilisation de la ressource disponible (réduction des distances de transport de l électricité). Il occupe également s il est «connecté», une fonction de tampon avec le réseau global. Le microgrid peut potentiellement se situer à plusieurs échelles, de l entité domestique productrice d électricité au quartier ou à la zone commerciale. Alors que sa définition n est pas encore figée, que les projets et les études concernant le microgrid se multiplient, il convient donc de faire une mise au point, et d identifier les principales problématiques en jeu : Quels sont les différents segments qui constituent le microgrid? Quels sont les projets pilotes? Quelles avancées en France, aux Etats-Unis, au Japon? Présentation par Régis Hourdouillie, Directeur Programme Smart Grid, chez Alstom Grid (anciennement Areva T&D) Vous pouvez également télécharger les slides de la présentation en cliquant ici. Contexte et définition Les microgrids, auparavant confinés à des cas très spécifiques, se développent aujourd hui, et deviennent potentiellement une nouvelle manière d appréhender un réseau. En effet, l usage d origine des microgrids était plutôt de constituer un réseau ultra-sécurisé pour des installations telles que des hôpitaux ou des installations industrielles. A l heure actuelle, le contexte global aide au développement des nouvelles utilisations des microgrids : des possibilités voient le jour de par les nouvelles régulations, une augmentation 1/5
des tarifs de l énergie, les besoins de réductions de CO2 ou encore les avancées technologiques pour les bâtiments neutres ou à énergie positive Economiquement, les microgrids ne nécessitent pas d investissements de masse, et ont donc aussi une pertinence dans les pays du Sud, car ils deviennent une opportunité d avoir un système à bas-coûts, qui évite de surcroit les pertes liées au transport. Régis Hourdouillie constate par ailleurs qu en Chine, outre les avantages techniques et économiques cités, un réseau de «smart-cities» interconnectées se développe rapidement, alors qu elles étaient encore inexistantes il y a peu. Une définition du microgrid : Un microgrid est un système d'énergie intégré comprenant des charges interconnectées et la gestion des ressources énergétiques distribuées. Ce réseau peut fonctionner en étant connecté au réseau électrique traditionnel ou en régime ilôté. Ce que n est pas un microgrid : - Une unique micro turbine dans un immeuble de bureaux, qui est simplement de la production décentralisée et non gérée. - Un groupe de modules de production individuelle non coordonnée. - Des ressources de charges qui ne peuvent être déconnectées facilement du réseau. Les microgrids amènent des bénéfices de trois ordres : D un point de vue technique : - Un microgrid amène une fiabilité, surtout lors d une période de pic, la gestion locale étant plus précise. - C est une réduction du coût de la construction de lignes. - Assure une sécurité dans la distribution d énergie, par son indépendance par rapport au réseau général. D un point de vue économique : - Réduit les coûts de transport et de distribution - Permet de d améliorer l efficacité énergétique, et son installation amène à réaliser des bilans plus précis. - Permet également de lisser les prix et la consommation, et de gérer plus efficacement la volatilité des prix de l énergie. D un point de vue environnemental : - Une meilleure gestion du réseau diminue les impacts des périodes de pic. - Une augmentation de la production énergétique décentralisée permet simplement une amélioration de l efficacité énergétique, ainsi qu une réduction des pertes liées au transport de l électricité. - L installation des microgrids favorise le développement des énergies vertes. 2/5
Quelques exemples L Île de Bomholm au Danemark, abrite un réseau alimenté par des sources d énergies locales qui couvre 28000 clients. Ce réseau a déjà été isolé avec succès. D autres projets d ampleur sont en développement, dont celui intitulé More Microgrids, projet européen de recherche lancé en 2006. De nombreux projets sont lancés en Amérique du Nord, fréquemment sur des campus ou des installations militaires. Au Canada, on notera les travaux du CANMET Energy Technology Center, et l on peut citer l exemple du projet Bella Coola, un projet qui doit fournir 3,8MW à 900 habitants, à partir d énergie hydraulique et de diesel. Ce projet souffre encore du haut coût de l énergie produite et de problèmes liés à l utilisation de diesel, mais permet tout de même une baisse des émissions, une hausse de l efficacité énergétique et un réseau plus stable. Aux Etats-Unis, les deux principaux centres de recherche sont le CERTS et le PSERC. Régis Hourdouillie présente l exemple de la base Marine Base Corps en Californie, qui bien que située en bout de ligne de transmission et souffrant des nombreux incidents qui sévissent sur le réseau californien, parvient ainsi à assurer sa sécurité énergétique avec une gestion locale de la production d électricité et l usage d énergies renouvelables. Un autre exemple cité est celui de l Illinois IT, qui fournit une production de 12MW et possède de nombreux bénéfices mais qui souffre du vieillissement des infrastructures, responsables de 3 importantes pannes, occasionnant des dommages considérables. Le Japon, déjà contraint par sa situation géographique, travaille beaucoup sur la production décentralisée et les réseaux intelligents d électricité. Le principal institut de recherche est le NEDO (The New Energy and Industrial Technologie Development Organisation). Le fait d interconnecter différents bâtiments dans un ensemble amène à des économies substantielles : 57% d économies d énergies, et 50% de réductions des émissions de CO 2. Le NEDO a collaboré avec Toshiba sur deux projets phares, Los Alamos et Albuquerque (détaillées dans les schémas des slides 12 et 13 de la présentation). Estimations de marché et structuration de l offre Les estimations sont du domaine de la prospective, mais toutes s accordent à prévoir une croissance importante du secteur dans les années à venir. En agrégeant les zones de l Europe, de l Asie-Pacifique et de l Amérique du Nord, la croissance du secteur serait supérieure à 200% d ici à 2015, avec une importante concentration pour l Amérique du Nord. Selon les études, on ne compte pas toujours les mêmes variables de marché, ni les mêmes usages : on peut citer les micro-réseaux dont la vocation est de décongestionner le réseau principal, les entreprises qui deviennent productrices et en position de revendre leur 3/5
capacité électrique au réseau ainsi que les microgrids de «sécurité» pour les installations spécifiques. Régis Hourdouillie, distingue cinq segments dans les clients potentiels : - Les opérateurs de réseau dans les zones saturées ; - Les opérateurs de réseau dans les zones «vertes» et régulées ; - Les utilisateurs finaux prioritaires (hôpitaux, aéroports, bases militaires) - Les acteurs de charge non-critiques (écoles, bâtiments commerciaux ) - Les acteurs de charge non-connectés (îles, pays en voie de développement) L évolution des régulations devrait aider à accompagner ces changements, comme l arrivée des centrales virtuelles, pour étudier de nouvelles formes de redistribution des ressources. Projets d architecture et business models Les changements de pratiques et de gestion des ressources au niveau local vont faire apparaitre de nouveaux acteurs et modifier les architectures. La structure du marché, les relations entre les différents acteurs (clients, nouveaux producteurs, producteurs traditionnels, institutions financière et de régulation ) vont évoluer dans un nouveau cadre qui reposera sur de nouveaux business models, eux-mêmes s appuyant sur les nouvelles réglementations, une nouvelle demande, et proposant une nouvelle offre. Conclusions et prochaines étapes A l heure actuelle, les microgrids représentent encore de nombreux défis à relever, y compris au niveau technique, par exemple pour gérer le stockage et la production, déconnecter puis reconnecter un microgrid par rapport au réseau global, en réduisant ou inversant les flux, arbitrer l aspect prioritaire de certains flux Régis Hourdouillie considère que nous en sommes encore à une phase de démarrage, qui a besoin d un terrain favorable, avec des régulations et des business models adaptés au développement des microgrids. Par rapport aux opérateurs de réseau traditionnels, les principaux enjeux sont : - Autoriser la connexion et la déconnexion volontaire au réseau principal ; - Autoriser également le commerce décentralisé d énergie tout en assurant une sécurité dans l approvisionnement ; - Développer des services avec tarifs régulés pour des réseaux isolés ou connectés ; - Sécuriser et ouvrir l accès au réseau, et en répartissant les coûts liés au réseau général ; 4/5
- Mettre en place un cadre légal pour les institutions propriétaires qui définisse clairement les responsabilités de production et de distribution pour les entreprises et les consommateurs ; - Mettre en place un cadre légal pour l ensemble du fonctionnement des microgrids et ses enjeux environnementaux. Discussion : Mickael LEPORT insiste sur l importance de l optimisation des flux intérieur-extérieur depuis les microgrid, puis des flux extérieur-intérieur pour l effacement. De plus, il s interroge sur le rôle que l on donne aux agrégateurs, qui peuvent être ceux qui mettent en place l effacement, ou des gestionnaires locaux avec un rôle plus complet. Enfin, la question est aussi de savoir si ce modèle plus ouvert, très anglo-saxon, est aisément transposable en Europe. Régis Hourdouillie précise que ce type de projets est de fait à l étude en Europe. Cependant il n est pas encore prévu d application commerciale. Dans ce cas, l absence de statut juridique adapté est évidemment un frein au développement des microgrids. Enfin, certaines installations spécifiques, industrielles ou de santé notamment, ont besoin de réseaux très fermés et très sécurisés. Enfin, nous constatons également que ces nouvelles problématiques mettent en jeu des compétences très variées, et qu à l heure actuelle très peu d acteurs rassemblent ces compétences pour pouvoir monter entièrement des projets de microgrid. 5/5