Le marché des microgrids est en pleine émergence. Estimé à 29 milliards de dollars annuels en 2020, le marché devrait approcher les 50 milliards de dollars d'ici 2025.
À l'inverse du modèle traditionnel du réseau électrique, les micro-réseaux (ou microgrids en anglais, vous l'aurez compris…) se définissent par leur capacité à produire de l'électricité de façon indépendante et à proximité du lieu de consommation. Ce sont des réseaux locaux parfaitement adaptés à des territoires isolés comme les îles, pilotables et capables de fonctionner en autonomie en étant déconnectés du réseau électrique conventionnel.
Ils combinent des sources d'énergie variées comme des générateurs diesel et à gaz, mais aussi des énergies renouvelables (photovoltaïque ou éolien) couplées à des dispositifs de stockage.
Comment fonctionnent-ils ? Quels sont leurs avantages ? Quelles performances peut-on en attendre ? Réponse dans cet article.
Les microgrids off-grid : fonctionnement
Aujourd'hui, plus de 840 millions de personnes dans le monde vivent sans avoir accès à l'électricité. Les microgrids sont donc particulièrement utiles pour permettre à ces populations de vivre et travailler (ces systèmes sont notamment très présents dans les exploitations minières ou agricoles, usines en sites isolés) alors même qu'elles n'ont pas accès à un réseau électrique national.
Pourquoi passer par les microgrids plutôt que par l'extension des réseaux électriques ? La problématique est que très souvent, ces raccordements sont très onéreux, lents, et pas toujours réalisables dans les zones rurales très isolées.
Second enjeu : trouver le bon mode d'alimentation de ces microgrids, car si l'investissement initial lié à la mise en place d'un système alimenté par un générateur diesel est modéré, la consommation en carburant vient fortement alourdir les frais d'exploitation (nous avons un très bel exemple en cette année 2022 !). Les surcoûts liés à l'approvisionnement sur site, souvent compliqué, voire risqué, sont aussi à ne pas oublier ! En parallèle, les investissements relatifs aux EnR baissent drastiquement et changent la donne pour les projets microgrids (et la planète !).
Intérêts des micro-réseaux
Le développement des EnR multiplie les avantages corrélés à l'installation de ces micro-réseaux, qui peuvent ainsi de plus en plus être alimentés par des sources à faible empreinte carbone.
Le premier intérêt est donc environnemental grâce à la production d'électricité à partir de sources renouvelables et à la réduction d'émissions de GES (Gaz à Effet de Serre).
D'autre part, il y a un intérêt économique certain. En effet, cela permet d'éviter des investissements coûteux dans l'extension du réseau national, de réduire les coûts d'opération comme expliqué dans le paragraphe précédent, mais pas seulement… Les coûts de l'énergie locale sont stabilisés en limitant la dépendance à des exportations de carburant à un coût très volatile, ce qui réduit la précarité énergétique et facilite le développement économique des zones en question. Cerise sur le gâteau : une activité et un savoir-faire local autour de l'installation et la maintenance de systèmes de production d'énergie renouvelable se développent très souvent dans le même temps.
Enfin, les micro-réseaux améliorent la fiabilité de l'apport d'électricité comparé à l'alternative de raccordement au réseau national.
Quelles performances pour les microgrids off-grid ?
Bien entendu, les défis liés à la conception et l'installation des microgrids sont nombreux. Le principal est celui d'équilibrer l'offre et la demande. Pour cela, il est indispensable de fournir des éléments de contrôle et de prévision les plus précis et réguliers possibles. C'est ce que nous développons chez Naldeo Technologies & Industries.
Grâce à des solutions de gestion de l'énergie comme ENERBIRD EMS (Energy Management Systems), il est possible de garantir un pilotage optimal du système sur la base de données prédictive de production et de consommation et d'une modélisation fine du système. L'EMS exerce ce pilotage au travers du contrôle de :
- la puissance de charge ou de décharge du stockage,
- l'arrêt et le démarrage des groupes thermiques,
- la puissance de fonctionnement des groupes thermiques,
- l'écrêtage des productions renouvelables si nécessaire.
Il existe par exemple des contrôles qui viennent réagir ou non à la présence de soleil, ce qui provoque, si nécessaire, le déclenchement des groupes électrogènes en relais des batteries. L'objectif est d'être le plus réactif possible pour assurer la fiabilité de l'approvisionnement en énergie et la moindre sollicitation des sources les plus coûteuses.
Grâce à la solution logicielle imaginée au sein de notre département “Smart Energy”, il est donc désormais possible d'apporter aux systèmes informatiques de gestion des microgrids, des couches d'optimisation. En clair, nous ajoutons par exemple les prévisions météo et les prévisions de charge pour être en mesure de connaître précisément la capacité de production. Cela permet notamment de déterminer des plannings de démarrage des groupes. A fréquence régulière (30 min), les prévisions sont mises à jour ainsi que les plannings optimaux de production. En temps réel, le contrôleur ajuste ses consignes aux différents équipements en fonction de l'écart entre les prévisions et les mesures sur site.
Le bénéfice d'un EMS adaptatif ? Entre 5 et 10% de réduction de consommation de fioul par rapport à une stratégie de contrôle déterministe classique !
Pour en savoir plus, n'hésitez pas à aller consulter nos derniers projets micro-grids !