Vue d’ensemble : un enjeu technique pour l’industrie
Au cours des dernières années, la production combinée d’électricité issue de l’éolien et du solaire a atteint, à l’échelle annuelle, une part supérieure à celle des sources fossiles dans l’Union européenne. Cette évolution traduit un changement structurel du système électrique européen, tant du point de vue des moyens de production que de l’exploitation des réseaux.
Pour les entreprises industrielles, les équipes d’ingénierie et les responsables des achats techniques, cette transition ne constitue pas avant tout un signal politique. Elle a des conséquences concrètes sur le comportement des réseaux, la disponibilité de l’énergie électrique, la volatilité des prix, les conditions de raccordement et la planification des infrastructures à long terme. La compréhension des implications techniques devient ainsi un élément clé, aussi bien pour les industries à forte consommation d’énergie que pour les fabricants intégrant des systèmes électriques dans leurs équipements ou installations.
Principes de fonctionnement : impact de l’éolien et du solaire sur le système électrique
Production renouvelable variable
L’éolien et le solaire font partie des sources renouvelables à production variable. Leur puissance injectée dépend des conditions météorologiques et non d’un apport énergétique pilotable. Contrairement aux centrales thermiques conventionnelles, leur production ne peut pas être planifiée librement et doit être intégrée au réseau au fur et à mesure de sa disponibilité.
Les caractéristiques techniques courantes incluent :
- une production primaire non pilotable,
- un fonctionnement fortement basé sur les prévisions (marchés day-ahead et intraday),
- des variations de puissance sur plusieurs échelles de temps, allant de quelques minutes à des cycles saisonniers.
Charge résiduelle et équilibrage du système
Avec l’augmentation de la part de l’éolien et du solaire, les gestionnaires de réseau se concentrent davantage sur la charge résiduelle. Celle-ci correspond à la demande d’électricité restante après prise en compte de la production renouvelable. Elle est généralement couverte par :
- des moyens de production conventionnels flexibles,
- des systèmes de stockage d’énergie,
- des dispositifs de réponse à la demande,
- les échanges transfrontaliers d’électricité.
La stabilité du système repose principalement sur l’équilibre entre ces leviers, plutôt que sur la seule puissance installée totale.
Ressources raccordées par électronique de puissance
Les installations photovoltaïques et la majorité des éoliennes modernes sont raccordées au réseau via des convertisseurs de puissance. Ce mode de connexion modifie le comportement du réseau par rapport aux générateurs synchrones classiques.
Les aspects techniques fréquemment considérés sont :
- les stratégies de commande « grid-following » et « grid-forming »,
- la fourniture de puissance réactive et la régulation de tension,
- le soutien à la fréquence par des algorithmes de contrôle,
- une contribution au courant de court-circuit plus faible que celle des machines tournantes.
Ces éléments influencent directement les études de réseau, la conception des protections et les exigences de raccordement.
Applications typiques dans les environnements industriels et B2B
Approvisionnement électrique industriel
Les industriels interagissent de plus en plus avec la production renouvelable à travers différentes modalités, notamment :
- des installations photovoltaïques sur site,
- des contrats d’achat d’électricité renouvelable hors site,
- des contrats de fourniture indexés sur les marchés de gros.
Chaque approche présente des implications techniques et opérationnelles distinctes, en particulier en matière d’adéquation charge-production et d’exposition à la variabilité.
Électrification des procédés
L’augmentation de la disponibilité de l’électricité renouvelable rend techniquement pertinente l’électrification de certains procédés industriels, par exemple :
- le chauffage électrique de procédés à basse et moyenne température,
- l’alimentation électrique de systèmes auxiliaires tels que pompes, compresseurs ou entraînements,
- des architectures hybrides combinant sources électriques et thermiques.
Ces applications nécessitent généralement une analyse détaillée des profils de charge et des impacts sur le réseau.
Solutions de flexibilité et de stockage
Pour gérer les fluctuations de production, les sites industriels peuvent mettre en œuvre :
- des systèmes de stockage par batteries pour la gestion des pointes de puissance,
- des stratégies de décalage de charge dans les limites des contraintes de production,
- des interfaces automatisées de pilotage de la demande.
Ces solutions sont conçues avant tout pour contribuer à la stabilité opérationnelle des installations, et non pour se substituer à l’alimentation du réseau public.
Projets de raccordement et de conformité réseau
L’intégration de nouvelles unités de production, de stockage ou de charges électriques importantes implique fréquemment :
- des études de flux de puissance et de court-circuit,
- des analyses d’harmoniques et de qualité de l’énergie,
- une coordination étroite avec les gestionnaires de réseaux de distribution ou de transport.
Ces démarches font désormais partie intégrante de la planification des projets industriels.
Points de conception et d’intégration
Capacité du réseau et congestions
Dans de nombreuses zones, la capacité disponible du réseau constitue un facteur limitant. Une forte pénétration des énergies renouvelables peut entraîner :
- des congestions locales,
- des actions de redispatch,
- des limitations temporaires de la production injectée.
Les décisions d’ingénierie doivent donc intégrer les délais de renforcement des réseaux et les conditions de raccordement applicables.
Qualité de l’énergie et compatibilité électromagnétique
Les systèmes dominés par l’électronique de puissance peuvent influencer :
- le niveau de distorsion harmonique,
- les variations de tension,
- les interactions avec les charges industrielles existantes.
Selon la configuration, des mesures telles que le filtrage, la régulation de puissance réactive ou une conception adaptée des transformateurs peuvent être envisagées.
Protection et comportement en défaut
La réduction des courants de défaut associés aux ressources à convertisseurs a un impact sur :
- la coordination des protections,
- la sensibilité de la détection des défauts,
- les mécanismes de détection d’îlotage.
Ces aspects sont généralement traités lors de la phase de conception détaillée et de la mise en service.
Flexibilité opérationnelle et rendement
La conception des systèmes électriques conduit souvent à des compromis entre :
- l’optimisation du rendement en régime स्थable,
- le maintien de capacités suffisantes de variation et de réponse dynamique,
- la limitation des contraintes cycliques sur les équipements.
L’équilibre approprié dépend des exigences de l’application et des conditions locales du réseau.
Cadre normatif et réglementaire européen
L’intégration de l’éolien et du solaire s’inscrit dans un ensemble de cadres réglementaires européens et nationaux. Dans le contexte industriel, les références suivantes sont couramment prises en compte :
- Directive européenne sur les énergies renouvelables (RED III)
Elle fixe des objectifs de déploiement à l’échelle de l’Union et définit un cadre de planification, sans imposer de solutions techniques spécifiques. - Travaux de planification et d’adéquation d’ENTSO-E
Utilisés par les gestionnaires de réseau et les autorités pour évaluer la sécurité d’approvisionnement et les besoins en flexibilité à long terme. - Codes de raccordement et règles techniques nationales
Ils précisent les exigences applicables aux unités de production et aux grands consommateurs, notamment en matière de tenue aux défauts, de puissance réactive et de comportement de commande. - Normes relatives à la qualité de l’énergie et à la CEM
Des normes telles que l’EN 50160 et les séries pertinentes de l’IEC 61000 sont fréquemment utilisées pour évaluer la compatibilité avec les réseaux publics.
L’application de ces textes dépend du pays, du niveau de raccordement et du périmètre du projet.
Conclusion : une transformation structurelle aux implications concrètes
Le dépassement des énergies fossiles par l’éolien et le solaire dans le mix électrique européen illustre une transformation profonde du système électrique. Pour les acteurs industriels, l’enjeu réside moins dans les chiffres globaux que dans les conditions techniques qui en découlent : variabilité accrue, réseaux dominés par des ressources à électronique de puissance, évolution des exigences de raccordement et importance croissante de la flexibilité.
Les décisions en matière d’ingénierie, d’achats et de conception de systèmes doivent de plus en plus intégrer ces paramètres. Une compréhension technique claire permet une planification réaliste, une intégration conforme et une évaluation éclairée des projets futurs, sans présumer de résultats identiques selon les régions ou les applications.
