L’électricité ayant pour particularité de ne pas pouvoir être stockée en grande quantité de façon économique pour l'instant, la quantité d’électricité produite et injectée dans le réseau doit être égale à tout moment à la quantité d’électricité consommée. Autrement, des déséquilibres locaux peuvent se créer et se propager au système électrique tout entier, aboutissant à des black-out généralisés qui seraient extrêmement perturbants et coûteux pour l’économie du pays.
Enjeux et cadre général de la sécurité d’approvisionnement
Du fait de l’évolution des usages et des modes de vie, la société est de plus en plus sensible à la sécurité d’alimentation et à la qualité de la fourniture en énergie. Garantir la sécurité du système électrique est essentiel pour éviter les risques de coupure locale ou de black-out à grande échelle. L’équilibre offre-demande est soumis à deux principaux types de risques: des pointes de consommation lors de phénomènes climatiques extrêmes et des fluctuations horaires, journalières ou hebdomadaires dues à l’intermittence des renouvelables et à l’évolution de la demande.
Deux fois par an, RTE réalise des analyses saisonnières pour anticiper les problèmes d’approvisionnement. Au-delà, des risques spécifiques existent: le défaut générique affectant plusieurs réacteurs nucléaires et la chute brutale de la production PV ou éolienne, nécessitant des outils de flexibilité (effacements, interconnexions, etc.).
La pointe de consommation et ses déterminants
En France, la pointe hivernale est le principal risque pour la sécurité d’approvisionnement. La thermosensibilité de la consommation due au chauffage électrique entraîne des pics lors des vagues de froid: la consommation peut augmenter d’environ 2,4 GW par degré Celsius de refroidissement, avec des pics historiques autour de 102,1 GW en 2012. Depuis les années 2000, la pointe électrique croît plus rapidement que la consommation, mais cette dynamique se ralentit et rejoint depuis 2015 celle de l’énergie globale.
L’évolution de la pointe dépend surtout des usages thermosensibles, du développement des usages non thermosensibles et du rythme des rénovations énergétiques des bâtiments. Le chauffage électrique et les pompes à chaleur jouent un rôle central, mais les NTIC, l’électroménager et les usages liés à la cuisson influencent aussi la pointe. Le scénario « Nouveau mix » de RTE prévoit une variabilité hebdomadaire accrue et une hausse de la variabilité horaire et journalière avec les renouvelables intermittentes.
La gestion de l’intermittence
La flexibilité nécessaire est directement liée à l’intermittence de l’éolien et du photovoltaïque: l’éolien exige une flexibilité principalement hebdomadaire, le photovoltaïque une flexibilité horaire et journalière. Des seuils peuvent apparaître: jusqu’à environ 20-30 GW de PV, l’impact sur la flexibilité horaire est faible, mais au-delà, la demande de flexibilité horaire et journalière croît fortement. Le bilan prévisionnel 2016 de RTE prévoit que la croissance de la consommation à la pointe pourrait rejoindre celle de la consommation totale, tout en restant très dépendante des conditions climatiques.
Cas local: la Bretagne
La Bretagne est l’une des régions où l’approvisionnement est le plus fragile en raison d’une production régionale faible (moins de 15 % de la consommation en 2015). Le pacte électrique breton (2010) propose trois axes: maîtrise de la demande en électricité (MDE), développement des renouvelables, et sécurisation de l’alimentation électrique par le renforcement du réseau et le développement du stockage et des réseaux intelligents. En complément des énergies renouvelables et des économies d’énergie, l’Etat a lancé un appel d’offres pour une centrale de cycle combiné à gaz d’environ 450 MW, sélectionnant un consortium pour Landivisiau et prévoyant une rémunération de la disponibilité.
Long terme et défaillance du système
Le critère de défaillance est le niveau de rupture de l’alimentation accepté annuellement, fixé par la PPE et l’article D141-12-6 du code de l’énergie. Le recours à la défaillance ne peut pas dépasser trois heures par an en moyenne et le délestage ne peut pas dépasser deux heures par an en moyenne. Les moyens exceptionnels pour assurer l’équilibre incluent des capacités interruptibles, gestes citoyens, et l’interconnexion des réseaux, etc. Le coût économiquement optimal des coupures est évalué pour décider des investissements dans les moyens de pointe.
Le bilan prévisionnel et les outils de diagnostic
Le bilan prévisionnel de l’équilibre offre-demande, réalisé annuellement par RTE, évalue les risques et peut alerter sur les déficits à moyen terme. Il s’appuie sur une modélisation probabiliste couvrant 12 pays de la plaque ouest-européenne et intègre les interconnexions européennes dans l’évaluation du risque de défaillance. Ce bilan sert de base aux mécanismes de capacité et à l’élaboration des politiques d’approvisionnement.
Les technologies d’alimentation et leur rôle
Pour assurer une alimentation fiable, on peut utiliser divers systèmes: les groupes électrogènes et les onduleurs (UPS, alimentation sans interruption) qui permettent de maintenir l’alimentation même lors d’une coupure du réseau. Les groupes électrogènes peuvent fonctionner en continu et dépendent du carburant (essence, diesel, gaz, solaire), tandis que les onduleurs stockent de l’énergie dans des batteries et la restituent immédiatement sous forme de courant alternatif ou continu selon le type. Le choix entre groupe électrogène et onduleur dépend de la durée et du niveau d’autonomie requis, ainsi que des contraintes d’environnement et de coût.
Les onduleurs se divisent en trois grandes familles: offline (batterie activée en cas de coupure), online (alimentation continue via batterie, stricte stabilité), et line-interactive (meilleure gestion des variations de tension et autonomie accrue). Les groupes électrogènes conviennent mieux aux charges lourdes et à long terme; les onduleurs conviennent mieux pour protéger les équipements sensibles et les secours immédiats. Dans les installations industrielles et tertiaires, l’usage peut combiner les deux solutions pour une sécurité optimale.
Normes, sécurité et certifications
Les normes de sécurité, les certificats et les agences garantissent que les alimentations électriques répondent aux exigences de sécurité et protégent contre les incendies, les chocs et les blessures. Les principales organisations et marques incluent CEI (IEC 62368-1, 60601-1, 60335, 61010-1), UL (UL 1310, UL 60079, UL 62368-1), ENEC, et diverses marques régionales (CSA, NOM, INMETRO, PSE, CE, UKCA). Les circuits SELV, PELV et FELV décrivent les niveaux de séparation et de protection électrique utilisés selon les applications. Le marquage CE et UKCA servent à afficher la conformité européenne et britannique, respectivement.
tags: #alimentation #de #courant