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L’éolien et l’équilibre du réseau
A mesure que la part de la production éolienne augmente dans le mix électrique d’un pays, son rôle grandit dans le maintien de l’équilibre du réseau. En Europe, la fréquence du réseau doit en permanence être de 50 Hertz. Lorsque la consommation est supérieure à la production, cette fréquence baisse et il faut injecter de l’électricité pour relever la fréquence. A l’inverse, quand la production d’électricité excède la consommation, la fréquence augmente et il faut alors réduire la production injectée. Pour faire face aux écarts imprévus entre consommation et production électriques, les opérateurs de réseau disposent de réserves de puissances réparties, selon leur rapidité d’intervention, en réserve primaire, secondaire et tertiaire.
Désormais, dans les pays où l’éolien représente une part importante de la production d’électricité (Danemark, Irlande, Pays-Bas, Autriche, etc.), ce dernier doit participer à ces mécanismes d’ajustement du réseau.
En France comme en Allemagne, les opérateurs de réseau activent trois types de réserve de puissance pour maintenir la fréquence du réseau à l’équilibre. La réserve primaire est activée de façon automatique et inclut des groupes de production pour réguler la puissance injectée en moins de 30 secondes. La réserve secondaire est également activée automatiquement, avec un temps de réaction de 30 secondes à cinq minutes maximum. Pour compléter, les opérateurs disposent de la réserve tertiaire, regroupant les moyens activables en moins de 15 minutes. Cette réserve est lancée manuellement; sur appel d’un opérateur.
Les parcs éoliens offrent de la puissance de réglage à la baisse ou à la hausse pour les trois types de réserves. En effet, un parc éolien peut réduire sa production en quelques secondes.
Les parcs éoliens peuvent également aider les gestionnaires de réseaux à garantir la qualité de l’électricité, en participant à la régulation de la tension. Ceci se fait par la consommation d’énergie réactive par le parc éolien en cas de forte production d’électricité. Le dispositif est moins onéreux que le renforcement des lignes électriques, qui est la solution alternative. Cette régulation locale de tension a été expérimentée à Vendreuvre, dans le cadre du projet Venteea, conduit par Enedis, en partenariat avec Schneider Electric, General Electric, RTE, Saft, Made, Enel Green Power, EDF R&D, L2EP et UTT, avec le soutien de l’Ademe dans le cadre des Investissements d’Avenir.
En Allemagne, les quatre gestionnaires du réseau de transport, TenneT, 50 Hertz Transmission, Amprion et TransnetBW, ont publié, en décembre 2015, les lignes directrices permettant aux parcs éoliens de se qualifier sur le marché de la réserve tertiaire. Pour l’instant, l’éolien ne peut participer qu’à la réserve tertiaire négative, c’est-à-dire offrir de l’effacement de production, mais c’est une première étape importante qui change l’approche du réseau vis-à-vis des énergies variables.
L’effacement de puissance engendre une perte de productible pour l’exploitant éolien qui participe à l’équilibrage du réseau, mais celle-ci peut-être compensée par la rémunération obtenue pour le service rendu.
Les parcs éoliens sont techniquement capables de fournir aussi bien de la réserve négative, en réduisant la puissance injectée, que de la réserve positive, en fournissant de la puissance supplémentaire. Dans ce cas, il suffit que le parc fonctionne en léger sous-régime afin d’avoir une réserve disponible quand un besoin de puissance apparaît. Économiquement, avec la priorité d’injection donnée aux énergies renouvelables, ce dispositif n’est pas toujours envisageable. Actuellement, il est appliqué dans un petit nombre de pays, lorsque le cadre réglementaire et tarifaire s’y prête (Irlande ou Danemark). Il ne l’est pas en Allemagne.
Au Danemark, l’éolien participe à l’équilibre du réseau depuis novembre 2011. La production éolienne couvre en effet une part croissante de la consommation nationale. Elle s’est établie à 42,1 % en 2016 et la production éolienne a même dépassé durant 409 heures le niveau de la consommation nationale. Rien d’étonnant, dans ces conditions, à ce que l’éolien prenne en charge l’équilibre du réseau. En 2015, l’éolien terrestre offrait quotidiennement 700 MW de puissance d’ajustement, à laquelle l’éolien en mer peut encore apporter 1 000 MW en cas de besoin exceptionnel. Le mécanisme d’ajustement repose sur un système d’offres volontaires pour de la réserve positive et négative. Les offres peuvent être envoyées ou modifiées jusqu’à 45 minutes avant l’heure de service.
LEXIQUE
Fréquence électrique : mesurée en hertz, elle correspond au nombre de fois ou le courant alternatif change de sens en une seconde. Le courant transporte de l’électricité dans un sens et dans l’autre, en positif et négatif. Un point d’équilibre de 50 hertz indique un équilibre entre offre et demande électrique.
Prix négatifs : en cas d’offre trop élevée par rapport à la demande électrique sur les marchés de l’énergie, les prix de l’électricité sur le marché de gros peuvent être négatifs. Dans ce cas, le producteur paye la vente de sa propre électricité.
Priorité d’injection : pour favoriser l’utilisation de l’électricité renouvelable, celle-ci est la première a être utilisée pour alimenter le réseau. En cas de choix entre deux sources d’électricité, celle qui est renouvelable est utilisée avant l’autre.