Intégration des énergies renouvelables dans les réseaux basse tension. Quelles solutions à court-terme ?

Cette rencontre, axée sur la transition énergétique, a mis le focus sur la capacité d’accueil dans les réseaux basse tension et notamment sur la problématique liée au photovoltaïque (PV).

Amina Benzerga, Ingérieure de Recherche (Smart-Grids) et doctorante à l’Université de Liège, a démarré la rencontre en posant le constat que le réseau électrique belge, créé vers 1900, n’avait pas été conçu pour intégrer les nouvelles infrastructures actuelles liées à la transition énergétique, telles que la voiture électrique et les panneaux PV. S’ensuit le décrochage des PV avec pour conséquence le gaspillage d’énergie verte ; ce qui ralentit la transition souhaitée.

Les problèmes liés au PV sont les suivants : intégration de la charge du réseau, fluctuation de la production, problèmes de tension et déséquilibre des phases.
Changer le réseau n’est pas une solution appropriée ni même réaliste. Il faut donc se poser la question de savoir combien de nouvelles installations (PV) on peut ajouter à un réseau avant qu’il n’y ait des problèmes, c’est à dire, estimer sa capacité d’accueil, sujet de la thèse de la chercheuse.

La capacité d’accueil reste assez vague car elle dépend de plusieurs paramètres.
Les gros challenges auxquels Amina Benzerga doit faire face dans sa recherche pour le calcul de cette capacité d’accueil sont les inconnues quant au futur, le manque de données (évaluer et recréer une version digitale d’un réseau n’est pas aisé) et les limites en temps de calcul (évaluer tous les cas est impossible, il faut donc se baser sur de hypothèses de calcul).

Elle utilise l’informatique pour évaluer la capacité d’accueil et ce qui la limite grâce à des simulations.
Pour ces simulations, plusieurs choix sont possibles quant aux critères suivants : type et taille d’installation, nombre, type de connexion. Aussi, pour un même pourcentage de pénétrations, l’endroit où on installe ces panneaux crée des scénarii différents.
Le problème considéré pour modéliser est la surtension causant le décrochage et l’indicateur utilisé est l’énergie non produite à cause du décrochage.

La chercheuse a ensuite partagé les résultats de ses recherches et deux solutions, avec leurs limitations et avantages, pour augmenter la capacité d’accueil.

Olivier Antoine, Delivery Lead, Power Networks & Industry Power & Infrastructure Department, a ensuite apporté un regard complémentaire, avec les tests réalisés en laboratoire, chez Engie Laborelec, sur les onduleurs solaires et chargeurs de véhicules électriques, permettant de déterminer les limites techniques de ces technologies, ainsi que leur potentiel pour être utilisé dans des algorithmes d’optimisation.

Tout d’abord, il a expliqué la cause des surtensions dans les réseaux basse tension et donné quelques clés pour la réduire. Aussi, si les onduleurs se déconnectent c’est pour s’auto protéger et protéger les personnes. Le souci se situe donc plus pour l’utilisateur que pour le réseau. En effet, l’important est que la stabilité du réseau ne soit pas en danger. Mais le corolaire est de l’électricité non produite.

Les travaux effectués par Engie Laborelec, au sein du Power Network Lab, construit en 2018, ont 3 objectifs :

• Monter en compétence et partager l’expertise dans le domaine des smart grids ;
• Offrir des capacités de test avancées pour réduire les risques et optimiser les (nouvelles) solutions technologiques ;
• Soutenir le développement ultérieur de solutions techniques.

Différents projets menés au sein du laboratoires ont ensuite été présentés ; test des onduleurs photovoltaïques, banc d’essai d’onduleur dont l’objectif, en 2021, était de simuler la variation de tension pendant un défaut sur le réseau électrique et au cours duquel 5 type d’onduleurs ont été testés. Aujourd’hui, en 2023, c’est l’impact du contrôle de l’onduleur sur la puissance réactive, les avantages du contrôle du facteur de puissance, et le contrôle de la tension (régulateur de tension) au milieu du feeder qui sont étudiés.

Des solutions qui pourraient aider, de façon temporaire, à augmenter la capacité d’accueil.

Pour conclure, Olivier Antoine a pointé les défis auxquels les réseaux de de distribution, confrontés à des changements fondamentaux et rapides, doivent faire face :

• La recherche de solutions à court terme pour mieux utiliser la technologie disponible est essentielle pour gagner du temps pour planifier et concevoir le réseau de façon plus adéquate ;
• La déconnexion photovoltaïque due à une surtension n’est pas idéale mais n’entraîne pas de perturbations majeures du réseau. Cependant, l'électrification de la charge (pompe à chaleur, VE) peut avoir des conséquences plus graves (par exemple, effondrement de tension ;
• Des experts du monde universitaire, des opérateurs de réseaux et de l'industrie travaillent ensemble pour atténuer ces défis.
• Dans tous les cas, les solutions à long terme nécessiteront également des investissements importants tels que de nouvelles cabines, de nouveaux câbles, une alimentation plus courte, etc.

   

  Retrouvez ci-dessous les slides de la présentation :

  Intégration des énergies renouvelables dans les réseaux basse tension. Quelles solutions à court-terme ? from LIEGE CREATIVE