Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Introduction : Les micro-réseaux électriques sont en très forte croissance dans

Introduction : Les micro-réseaux électriques sont en très forte croissance dans le monde, comme en témoigne la décision du gestionnaire de réseau californien PG&E (Pacific Gas & Electric) de lancer en novembre 2019 un important marché pour l’installation de 20 nouveaux microgrids sur sa zone de desserte. Cette augmentation s’explique principalement par la volonté de rapprocher la production d’électricité de sa consommation, de limiter les investissements dans les réseaux de transport et de distribution et de réduire les pertes. Cela est aujourd’hui rendu possible par la multiplication des installations de production d’énergie décentralisées, solaires ou éoliennes et le développement des dispositifs de stockage. D’autres raisons contribuent également à cet essor des projets de microgrids, notamment aux États-Unis et en Asie, leaders en nombre de projets dans le monde, comme la volonté d’augmenter la résilience du système électrique en faisant appel à la capacité d’îlotage qu’offrent les microgrids. Ces microgrids constituent un modèle d’optimisation pour le réseau électrique. I. Définition : Les microgrids, ou micro-réseaux, sont des réseaux électriques de petite taille, conçus pour fournir un approvisionnement électrique fiable à un petit nombre de consommateurs. Ils agrègent de multiples installations de production locales et diffuses (micro-turbines, piles à combustible, petits générateurs diesel, panneaux photovoltaïques, mini-éoliennes, petite hydraulique), des installations de consommation, des installations de stockage et des outils de supervision et de gestion de la demande. Ils peuvent être raccordés directement à un réseau de distribution ou fonctionner déconnectés du réseau (îlotage). Ce concept, susceptible de concerner différentes échelles du territoire (bâtiment, quartier, zone industrielle ou artisanales, village, etc.) est en train de s’élargir aux réseaux de chaleur et de gaz naturel, et peut ainsi être pensé de manière multi-fluide. Le concept de microgrids n’est pas nouveau, puisque les premiers réseaux, datant de la fin du 19ème siècle, étaient isolés puis se sont progressivement agrégés jusqu’à créer les réseaux nationaux actuels, en profitant des économies d’échelle liées aux grands réseaux. Les micro- grids ont su évoluer et le déploiement des Smart grids a élargi leur champ d’application. La mission première des microgrids est une mission d’électrification, et c’est à ce titre qu’ils sont considérés comme une opportunité pour le développement de certains pays émergents, en Afrique, notamment. S’ils continuent de remplir ce rôle aujourd’hui, la transition énergétique en a aussi fait un vecteur de développement de la production décentralisée d’énergie. Les microgrids sont des écosystèmes énergétiques capables de fournir des réponses concrètes aux défis de la transition énergétique L’architecture d’un microgrid (Source : CRE) Principe Le principe de fonctionnement des micro-réseaux électriques à bus commun DC est illustré par la figure ci-dessous. Tous les éléments du système sont connectés sur un bus DC par le biais des convertisseurs électroniques de puissances. Cette configuration offre plus de flexibilité pour le pilotage de chaque source, ce qui justifie le choix de cette architecture. Afin de garantir la continuité d’énergie et d’avoir une réserve en énergie, une batterie est utilisée. Modes de fonctionnement Les micros réseaux peuvent fonctionner en deux modes :  Mode iloté : des petits réseaux électriques indépendant qui sont complétement autonomes soit en production d’énergie, en la stockant et en la distribuant vers les consommateurs finaux.  Mode connecté : Des entités permettant d’alimenter les charges, stocker l’énergie et de renvoyer vers le réseau électriques de distribution l’excès d’énergie non consommée. 2. La segmentation des microgrids : Les projets de microgrids électriques peuvent être classés en fonction de leur taille, mais également de leur utilité (fiabilité, résilience et efficacité des réseaux, difficulté d’accès à l’énergie, conditions météorologiques dégradées, émergence d’éco-quartiers, réflexion multi- énergie, économies d’énergie, etc.) en 5 grandes catégories :  les microgrids des zones commerciales, artisanales ou industrielles : ces zones, fortement consommatrices d’électricité, regroupent entreprises et industries aux activités diverses, dont les besoins en énergie ne sont pas tous identiques. Il s’agit d’y optimiser la gestion de l’énergie notamment pour qu’elles soient plus neutres vis-à-vis du réseau de distribution ;  les microgrids de campus universitaire : l’enjeu est d’améliorer la gestion énergétique des campus dans un contexte où ceux-ci se doivent d’adopter une démarche de développement durable, telle que prévue par l’article 55 de la loi « Grenelle 1 » du 3 août 2009 ;  les microgrids alimentant des zones isolées, non raccordées aux réseaux électriques ou temporairement coupées du réseau pour cause d’aléas (intempéries par exemple) : le déploiement de micro-réseaux leur permet d’exploiter les ressources énergétiques renouvelables locales et de ne plus dépendre seulement de groupes diesel polluants et coûteux.  les éco quartiers : ils fonctionnent peu ou prou sur le même modèle que les microgrids dans les zones commerciales ou industrielles, mais à l’échelle de zones urbaines résidentielles et/ou tertiaires ;  les microgrids de « base vie » (camp militaire ou hôpital par exemple) : avec ses propres moyens de production et de stockage et ses propres infrastructures de distribution, le micro-réseau garantit une autonomie énergétique fournissant de l’électricité pendant les périodes de coupures de courant sur le réseau de distribution, atout essentiel pour les bases militaires ou les hôpitaux, qui ne peuvent pas laisser des pannes d’électricité les empêcher de s’acquitter de leurs missions. Qu’est-ce qu’un microgrid ou micro-réseau ? Comme son nom l’indique, le microgrid est une version réduite d’un réseau électrique classique. L’énergie y est apportée directement à un groupe d’utilisateurs au départ d’une production locale. Un microgrid est donc un sous-système qui n’est connecté au réseau général qu’en un seul point. Cette connexion agit comme un interrupteur qui permet de « débrancher » le microgrid du réseau public. En cas de panne par exemple, il peut temporairement fonctionner de façon autonome, en « îlot ». Un microgrid, comment ça marche ? Pour pouvoir fonctionner, un micro-réseau doit comporter 3 éléments indispensables : 1. une installation de production d’énergie locale pour assurer son autonomie en cas de déconnexion du réseau public (panneaux photovoltaïques, éoliennes, cogénération, pompe à chaleur, centrale biomasse, turbine hydro-électrique) et, en plus, un système de production de secours (groupe électrogène). En théorie, les microgrids peuvent être complètement déconnectés du réseau. Toutefois, en pratique, ce n’est pas (encore) le cas ; 2. un système de stockage : batteries, réserve d’eau pour pompage-turbinage et dans l’avenir, supercondensateurs et stockage chimique de chaleur latente ; 3. un système de gestion intelligente pour assurer l’équilibre constant entre production et demande d’électricité. Vous avez dit « gestion intelligente » ? Eh oui ! Comme les réseaux intelligents ou « smart grids », les microgrids ne transmettent pas seulement de l’énergie mais aussi des informations. Grâce à ces informations, ces réseaux peuvent s’autogérer via des applications informatiques automatisées qui tiennent compte :  des pics de demande et de production ;  des tarifs variables selon le moment de la journée et les conditions météo ;  de la capacité de production des éoliennes, panneaux solaires ou centrales hydrauliques. Selon les circonstances, ces applications informatiques peuvent ainsi décider de déconnecter le micro-réseau du réseau général, de lancer le chargement d’une voiture électrique ou au contraire de récupérer l’électricité stockée dans ces batteries. Leur but de cette gestion informatique : garder le microgrid en équilibre, utiliser l’énergie de la façon la plus efficiente et au meilleur prix possible. Dans quels cas un microgrid est-il intéressant ? Pour nous il s’agit d’une évidence, mais sur Terre tout le monde n’a pas accès à un réseau électrique public. Dans certaines régions, le réseau peut exister mais être défaillant. Dans ces cas-là, un microgrid peut être utile. Quelques exemples : Des microgrids « off-grid » Certains endroits ne peuvent être raccordés à un réseau public en raison de problèmes économiques ou de leur situation géographique. Les microgrids qui sont développés ne sont dès lors pas reliés à un macrogrid et fonctionnent en permanence en mode isolé. Des microgrids militaires Lors d’actions militaires, un réseau fiable est crucial pour la sécurité physique et informatique. Grâce à des microgrids, les troupes sont indépendantes des réseaux publics. Des microgrids industriels Pour certains processus de production, une interruption de l’approvisionnement en électricité ou un démarrage trop lent peut immédiatement mener à de grosses pertes financières. Là aussi, un microgrid peut apporter une solution. Il est à noter que pour être totalement fiable, l’unité de production d’énergie doit être constituer d’un groupe de secours alimenté en combustible fossile, pas vraiment écologique. Et en ville ? Dans les zones urbaines occidentales, les réseaux électriques publics sont très denses et sont suivis de très près. Vu leur grande fiabilité, les microgrids sont pour ainsi dire superflus. Comment augmenter l’utilisation d’énergie renouvelable, alors ? Notamment en recourant à l’autoconsommation collective : des producteurs et des consommateurs se réunissent dans un projet local via une association, une coopérative, une copropriété, etc. Le principe est simple. Imaginez : vous voulez produire de l’énergie mais vous louez un appartement, vous occupez un bâtiment classé ou votre toit n’est pas adapté à des panneaux solaires. Vous pourriez alors former, avec d’autres particuliers, une coopérative pour produire de l’électricité grâce à des panneaux installés sur le toit uploads/Ingenierie_Lourd/ microgrid.pdf