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plan large

Réinventer les réseaux électriques à l'ère de la transition énergétique

Pour piloter au mieux la production, la consommation et les batteries en temps réel, GRDs et GRT devront déployer une infrastructure informatique de pointe. ©Bloomberg Creative

Les défis liés à l'intégration de capacités de production renouvelables au système énergétique et à l'électrification croissante des usages quotidiens sont nombreux. Explications.

Cette semaine, le gestionnaire du réseau de transport (GRT) d'électricité du pays, Elia, a rappelé son intention d'investir massivement dans les infrastructures éoliennes en mer. Actif aussi en Allemagne via sa filiale 50 Hertz, le GRT belge compte bien être un acteur incontournable de la transition énergétique en facilitant le grand basculement vers les énergies renouvelables. "Nos mers vont devenir les centrales énergétiques du futur", a déclaré le CEO Chris Peeters.

À l'heure actuelle, quelque 15 GW de parcs éoliens offshore ont été installés dans les mers d'Europe. D'ici 2030, l'objectif est de porter cette capacité à 60 GW, puis à 300 en 2050. Et la Belgique, cohérente avec ses ambitions de décarbonation de son mix électrique, compte bien faire partie du voyage. Aussi, avec l'abandon du nucléaire, les capacités renouvelables raccordées au réseau national vont exploser. Et les interconnexions avec les pays voisins aussi.

Mais ce basculement d'un système centralisé, dicté par la production nucléaire, vers un large écosystème aux sources de productions plurielles, décentralisées et intermittentes nécessite une profonde refonte du réseau dans son ensemble. Un défi colossal dont Elia est bien conscient et qui se fait de plus en plus visible sur le territoire. Parfois au grand dam des citoyens.

"L'un des grands défis d'Elia est d'adapter le réseau de transport d'électricité à la nouvelle réalité énergétique."
Chris Peeters
CEO d'Elia

Infrastructures physiques

"L'un des grands défis d'Elia est d'adapter le réseau de transport d'électricité à la nouvelle réalité énergétique. La Belgique s'apprête à passer d'un système centralisé, orchestré par la production de centrales thermiques, et dont l'intégration au réseau se veut unidirectionnelle, à un système où la production est éparpillée, décentralisée", nous expose Chris Peeters. Ici, il est donc question, dans un premier temps, d'adapter les infrastructures physiques afin qu'elles correspondent à la répartition des sources de production sur et en dehors du territoire, ainsi que d'éviter les surcharges.

Les principaux travaux d'infrastructure d'Elia.

Et c'est là qu'entrent en jeu les titanesques chantiers entrepris par Elia tels que les MOG et l’actuel projet d’île énergétique, censés rapatrier l'électricité produite en mer du Nord à l'intérieur du territoire, mais aussi les projets d'interconnexions avec les pays voisins comme ALEGrO (Allemagne), Nemo Link et Nautilus (Royaume-Uni) ou encore Stevin, qui a pour objectif de renforcer le réseau électrique entre Zomergem et Zeebruges, et la fameuse (et décriée) Boucle du Hainaut, cette liaison à haute tension entre Avelgem et Courcelles. Des projets importants, concrets et coûteux qui visent à renforcer la colonne vertébrale du réseau électrique belge tout en garantissant la sécurité d'approvisionnement du pays à l'ère du renouvelable roi.

"Il s'agit désormais de lisser la production du renouvelable, par définition intermittente, dans le temps et dans l'espace."
Pierre Henneaux
Professeur spécialisé en réseaux électriques à l'ULB

Pour le professeur Pierre Henneaux (ULB), spécialisé en réseaux électriques, ces travaux d'infrastructure sont indispensables au regard des défis créés par le renouvelable. "Il s'agit désormais de lisser la production du renouvelable, par définition intermittente, dans le temps et dans l'espace. Cela passera inévitablement par l'adjonction de capacités de stockage, mais aussi par un rapprochement physique des besoins et de la production. Et augmenter la capacité du réseau permet de lisser cette variabilité", explique-t-il. Mais en plus de renforcer le réseau en y ajoutant de nouveaux ouvrages de transport, il est également primordial d'optimiser l'utilisation des lignes existantes. "C'est seulement comme cela que nous éviterons la saturation des lignes ainsi des problèmes de surcharge en cas de forte sollicitation."

Équilibre

Ajouter des mailles au réseau et optimiser les lignes existantes afin de se prémunir des risques de surcharge et de relier les points de production aux points de consommation. Voilà la première partie de l'équation. Mais ces gigantesques travaux d'infrastructure ne représentent que la moitié du chemin à parcourir pour adapter nos réseaux à la nouvelle ère énergétique. Pour les opérateurs, le deuxième défi est une question d'équilibrage et de flexibilité.

"Pour garantir l'équilibre du système électrique, la production doit toujours correspondre à la consommation."
Damien Ernst
Professeur spécialisé en réseaux électriques à l'ULiège

"Pour garantir l'équilibre du système électrique, la production doit toujours correspondre à la consommation. Et dans un système fait de sources de production intermittentes (solaire, éolien), et d'usages de plus en plus électrifiés (véhicules électriques, pompes à chaleur), cet équilibre ne peut être garanti que si le système présente une certaine flexibilité qui sera aussi dans le futur apportée en grande partie par des batteries", explique Damien Ernst, professeur à l'ULiège spécialisé en réseaux électriques. Et pour pouvoir garantir cet équilibre en tout temps, une autre évolution est absolument indispensable: la numérisation.

"La transformation digitale est nécessaire pour adapter nos systèmes, mais aussi pour garantir au consommateur l'accès à l'électricité la moins chère possible."
Chris Peeters

"La transformation digitale est nécessaire pour adapter nos systèmes, mais aussi pour garantir au consommateur l'accès à l'électricité la moins chère possible", pointe Chris Peeters. Pour flexibiliser le réseau, Elia a déjà mis au point un système avec les gros consommateurs industriels de sorte qu'ils puissent mettre leurs flux à disposition du réseau. Pour faire simple, Elia incite les industriels à consommer aux moments où la production renouvelable est élevée et à arrêter leurs machines quand les éoliennes et les panneaux solaires produisent peu. Mais à mesure que les usages du quotidien s'électrifient, cette solution ne suffit plus. "Nous devons aller plus loin et intégrer la flexibilité du consommateur au réseau. À travers des projets comme 'Internet of energy', nous travaillons avec les gestionnaires de réseaux de distribution (GRD) et d'autres acteurs afin de pouvoir utiliser les flux de courant liés à l'utilisation de véhicules électriques, de pompes à chaleur et d'autres usages pouvant être pilotés", poursuit le CEO. Derrière, une idée: inciter les consommateurs à consommer à certains moments plutôt qu'à d'autres afin de faire coïncider au mieux production et consommation.

Plateforme numérique

La deuxième révolution du réseau électrique sera donc numérique. Pour piloter au mieux la production, la consommation et les batteries en temps réel, GRDs et GRT devront déployer une infrastructure informatique de pointe. "La construction de cette infrastructure est une chose complexe, car la gestion de la flexibilité du réseau doit non seulement permettre l’équilibre entre puissance injectée et soutirée du réseau, mais aussi éviter que des problèmes de congestion et de surtension ne se créent sur les réseaux de distribution", signale Quentin Gemine, le CEO de Blacklight Analytics, une spin-off de l’ULiège spécialisée dans le développement de solutions intelligentes pour les réseaux.

"Jusqu'ici, les usages étaient guidés par les tarifs et les compteurs bi-horaires. Mais demain, la flexibilité devra être plus dynamique, quasi en temps réel."
Quentin Gemine
CEO de Blacklight Analytics

Il revient donc aux GRDs, qui font la liaison entre le réseau de transport et les consommateurs, de s’adapter pour gérer de manière intelligente la flexibilité de leur réseau . "Il y a là une pièce manquante. Superviser la flexibilité de la charge au niveau des GRDs est un nouveau métier. Jusqu'ici, les usages étaient guidés par les tarifs et les compteurs bi-horaires mais demain, la flexibilité devra être plus dynamique, quasi en temps réel. Et nous ne sommes pas en avance, il suffit de regarder le déploiement des compteurs intelligents pour s'en rendre compte", observe encore Quentin Gemine.

Pour mettre ce chantier en branle, il faudra former de nouveaux développeurs et informaticiens ou externaliser, sans reproduire les erreurs du passé. Il s'agira aussi d'être prudent. Un système géant, fait d'échanges d'électrons et de données, dans lequel même les véhicules électriques joueront un rôle capital, se devra d'être protégé des menaces extérieures, environnementales ou humaines. A ce sujet, un projet baptisé Cypress et financé par le fonds de transition énergétique réunit l'ULB, l'ULiège et sa spin-off Blacklight Analytics ainsi que la KU Leuven autour de la question de la vulnérabilité des réseaux électriques au risque cyber-physique. Mais sera-ce suffisant?

Numérisation, travaux d'infrastructure, pilotage de l'offre et de la demande et cybersécurité, la révolution des réseaux est en marche. Le tout sera d'être prêt à temps pour faire face à l'électrification massive des usages du quotidien.

Série | Transition énergétique, les opportunités industrielles

L’industrie représente près de la moitié de toutes les émissions de CO2 en Belgique et en Europe. En s’inscrivant dans le processus complexe de la transition énergétique, elle peut aussi devenir un acteur à part entière de la lutte contre le changement climatique, pour peu qu’elle en saisisse les opportunités. Comment ces industries, mais aussi les groupes pétroliers, le secteur du nucléaire, les producteurs d’énergie peuvent-ils aider à réduire ou éliminer leurs émissions? Qui, parmi eux, seront les gagnants de la transition? Découvrez-le dans notre série "Transition énergétique: les opportunités industrielles".

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