Dans le sillage de l’UE, la France s’oriente vers un système électrique plus flexible

Avec l’augmentation du parc de production d’énergies renouvelables (EnR) se pose la question de la gestion du réseau électrique. La variabilité des EnR constitue, en effet, un défi pour les professionnels de l’énergie qui travaillent notamment sur la flexibilité pour mieux les intégrer au réseau.  

Le mix électrique français est actuellement composé en majorité d’énergie nucléaire (69% du mix), une énergie dite « pilotable » dont la part devrait baisser dans les prochaines années au profit du solaire et de l’éolien, par nature intermittents.

L’Europe n’y est pas étrangère. D’ici 2030, les renouvelables devront atteindre au moins 40% du mix énergétique selon les nouveaux objectifs avancés par la Commission européenne pour atteindre les objectifs climatiques de l’Accord de Paris.

Dans un pays comme le Danemark, le solaire et l’éolien représentent déjà plus de 50% du mix électrique. Et plusieurs autres comme l’Espagne, l’Irlande, le Portugal ou l’Allemagne sont déjà autour des 30%.

Dès lors, l’intégration de cette multitude d’EnR, diverses, intermittentes et éparpillées sur le territoire, va se complexifier. 

L’énergie hydraulique est aujourd’hui la principale EnR en France (13% du mix), suivie par l’éolien (7,9%). « Dans l’avenir, ce qui va se développer de façon plus rapide, ce sont essentiellement l’éolien et le photovoltaïque » indique Marie-Ann Evans Calmels, directrice technique du projet européen EU-SysFlex chez EDF.

Et pour chacune de ces énergies, les problématiques d’intégration au réseau électrique ne sont pas les mêmes. Bien que saisonnier, l’hydraulique est pilotable, alors que le solaire et l’éolien, dépendant fortement des conditions météorologiques, sont contraignants de par leur intermittence.

« Les variations de la production hydraulique sont beaucoup plus lentes que les variations de la production éolienne et photovoltaïque ; ces dernières sont très variables » confirme Yves Barlier, directeur smart grids chez Enedis.

L’enjeu global, c’est d’équilibrer la production électrique et la demande, en temps réel. Mais d’autres problématiques sont à prendre en compte, comme le contrôle de la tension. 

C’est tout l’objet du projet de recherche H2020 dénommé EU-SysFlex. Pas moins de 7 démonstrateurs – dont un en France –, ont testé, de novembre 2017 à février 2022, plusieurs solutions d’intégration d’EnR au réseau électrique ; plus précisément, l’intégration d’au moins 50% d’EnR. 

Le nucléaire, une énergie flexible

La première solution consiste à agréger de multiples ressources décentralisées. Cela permet d’équilibrer l’offre et la demande en s’appuyant sur des parcs éoliens, des parcs solaires, mais aussi des systèmes de stockage d’énergie, des véhicules électriques, ou encore des pompes à chaleur.

Et plus la maille est large, plus c’est simple : à l’échelle nationale, une rafale de vent à Brest n’a pas d’impact, alors qu’à l’échelle de la ville, elle pourrait complexifier la gestion du réseau électrique. 

Cela ouvre la voie à la flexibilité de la production, c’est-à-dire à l’utilisation de telle ou telle ressource énergétique en fonction des aléas climatiques ou des aléas de la demande. 

Dans le cas du mix énergétique français, le nucléaire peut aussi être une source de flexibilité. « La part du nucléaire peut augmenter ou baisser, c’est une énergie flexible, au même titre qu’une centrale à gaz ou qu’une centrale à charbon », souligne Yves Barlier. 

« Aujourd’hui, on s’appuie encore beaucoup sur les flexibilités apportées par le parc énergétique existant, donc par le nucléaire et l’hydraulique, confirme Marie-Ann Evans Calmels. Il faut donc imaginer comment s’appuyer sur les flexibilités de demain, fournies par le parc qui sera en place à horizon 2030, puis à horizon 2050. »

Smart grids, compteurs intelligents et bonne volonté

La deuxième piste pour intégrer davantage de renouvelables dans le réseau est de travailler sur la demande. « Il va falloir qu’une partie de la consommation s’adapte à la production », lâche Yves Barlier.

Par exemple, contractualiser avec les centres commerciaux une utilisation flexible des chambres froides : lorsqu’il n’y a ni vent ni soleil, elles ne seraient plus alimentées. « Une chambre froide a la capacité de tenir à moins 20 °C pendant plusieurs heures sans alimentation électrique, si elle est bien isolée » précise Yves Barlier.

L’idée est donc de développer ces flexibilités de consommation, d’abord chez les grands industriels. Le système peut fonctionner grâce à un pilotage en temps réel permis par plusieurs technologies : des objets connectés tels que le compteur Linky, de l’automatisation, et des réseaux électriques intelligents (smart grids).

La bonne volonté est également un pré-requis, la législation française actuelle ne permettant pas d’imposer la flexibilité à la consommation. L’indemnisation est, dès lors, un moyen de convaincre. « On maîtrise bien la flexibilité à la production. Mais la flexibilité à la consommation, c’est un petit peu nouveau » commente Yves Barlier.

Si les technologies existent déjà, la bonne volonté apparaît comme le paramètre le plus incertain pour développer la flexibilité de la consommation.

En France, des fournisseurs d’électricité comme Engie proposent déjà des offres de pilotage et de modulation de la consommation à distance. « Grâce à des coupures ponctuelles d’alimentation du chauffage et de l’eau chaude électrique de 15 à 20 minutes par heure, il serait possible de réaliser pendant les jours d’effacement une économie moyenne d’environ 5 à 8 % de la consommation d’électricité journalière » Engie explique sur son site web.

Des défis majeurs se posent néanmoins en termes de mise à l’échelle au sein de l’Union Européenne, d’interopérabilité des données, de coordination entre acteurs, d’organisation du marché de l’énergie… 

Autant de points techniques sur lesquels l’Europe est en train de se pencher. En attendant, la flexibilité de la production devrait être mise à l’épreuve suite aux annonces du président Emmanuel Macron concernant la stratégie énergétique de la France. Le chef de l’Etat souhaite notamment accélérer le déploiement du solaire, et donc augmenter la variabilité du mix français. 

[Edité par Frédéric Simon]