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Approvisionnement électrique : l'Europe sous tension (rapport)

 

b) Un comportement à améliorer en cas de perturbation sur le réseau

L'ensemble des enquêtes réalisées sur l'incident du 4 novembre 2006, en particulier celles de l'UCTE et de l'ERGEG, ont souligné le « facteur aggravant » qu'a constitué le comportement des parcs éoliens situés dans l'ensemble de l'Europe.

Extrait du rapport final de l'ERGEG sur l'incident du 4 novembre 2006

« Dans la zone Ouest, le déclenchement des unités de production décentralisées et/ou de petite taille dû à la chute de la fréquence a amplifié le déséquilibre entre la production et la consommation. Le manque de contrôle et d'informations sur les unités de production qu'ont rencontré les GRT s'explique par le fait que beaucoup de ces unités sont raccordées aux réseaux de distribution. Ainsi, le déclenchement automatique et le recouplage incontrôlé de ces unités peuvent avoir une influence lors des situations critiques en augmentant le danger pour le système étant donné que les GRT n'ont pas accès aux données en temps réel des centrales raccordées aux réseaux de distribution pas plus qu'à des données agrégées au niveau d'une zone du réseau ou d'un GRD.

La production provenant de sources d'énergie renouvelables et, en particulier la production d'énergie éolienne, est particulièrement problématique dans ce cas. Au niveau national, des incitations mises en place ont pour but d'augmenter la production à partir de sources renouvelables sans créer trop de barrières à l'entrée pour ces installations. Lorsque la production décentralisée commence à représenter une part importante de la production totale, ces installations doivent participer proportionnellement à la sécurité du réseau. Dans le cas contraire, la production centralisée ne pourra pas compenser l'absence de participation de la production décentralisée au soutient du réseau. Comme le démontre la panne du 4 novembre, il devient de plus en plus important que les unités de production de plus petite taille et/ou décentralisées soient prises en compte pour la sécurité du système. La transmission d'informations par ces producteurs et des procédures pour le déclenchement automatique et le recouplage coordonné doivent être établies de façon à garantir la sécurité du système et à permettre aux GRT de maîtriser son fonctionnement dans la mesure du possible. Des mesures supplémentaires peuvent également être nécessaires concernant l'exploitation du réseau en temps réel ».

Le développement des éoliennes et, plus généralement des moyens de production décentralisées, soulève donc deux types de problèmes à la lumière de « l'expérience » du 4 novembre 2006 :

la résistance de ces matériels aux perturbations sur le réseau, en particulier aux chutes de fréquence et aux variations de tensions ;

l'information et le niveau de contrôle du GRT s'agissant du déclenchement et du recouplage de ces unités.

Sur le premier point, M. André Merlin, alors président de RTE, a attribué un déficit de production de 8 000 MW à la déconnexion des moyens de production décentralisés sur l'ensemble des réseaux de l'Europe de l'Ouest, en particulier à la déconnexion à 49,5 hertz de la production éolienne et des unités de cogénération raccordées au réseau de distribution, lors de l'incident précité. Il a expliqué que les normes actuelles avaient été conçues dans une optique privilégiant la protection des installations contre des variations de fréquence, d'où cette déconnexion très rapide. Selon lui, « compte tenu du développement de la production décentralisée de l'électricité en Europe, (...) il est nécessaire de revoir ces règles [au niveau européeen] et d'avoir des conditions de connexion identiques tant pour les moyens de production décentralisés que pour ceux qui sont centralisés ».

Votre mission partage entièrement cette vision. La montée en puissance des moyens de production décentralisée exige que ceux-ci ne déclenchent pas dès une variation de fréquence ou de tension relativement mineure, au risque d'aggraver le déséquilibre offre/demande en cas de sous-production. Il importe donc que les normes les concernant soient rapidement durcies.

La mission relève en outre avec intérêt la piste d'amélioration de la stabilité du système qu'a détaillée le professeur Jean-Luc Thomas lors de son audition, concernant le développement de l'électronique de puissance, en particulier des composants nommés FACTS (Flexible Alternative Current Transmission Systems). Il a déclaré que « pour leur raccordement au réseau, les fermes éoliennes utilisent de plus en plus des FACTS particuliers dénommés STATCOM, ceux-ci [assurant] une protection contre les courts-circuits et les déséquilibres. La CRE a ainsi publié récemment un document portant sur les normes de raccordement des fermes éoliennes au réseau. (...) Les éoliennes d'ancienne génération n'utilisent pas ces systèmes et sont, de fait, beaucoup plus sensibles à ces difficultés. Les nouvelles technologies nous permettent ainsi en réalité de mieux réagir en cas de désynchronisation ou de perturbation sur le réseau »285(*).

Reste la question de la prise en compte adéquate par le gestionnaire de réseau de transport d'une production décentralisée qui représenterait une proportion significative de la production totale d'électricité.

Là encore, l'incident du 4 novembre 2006 constitue un cas d'école : la reconnexion automatique des moyens décentralisés de production, tels que l'éolien en Allemagne du Nord, dès lors qu'a été retrouvée la fréquence de 50 hertz, a en effet provoqué, notamment sur le réseau polonais, de nouvelles surcharges très importantes qui ont failli conduire à un nouvel incident généralisé.

Les solutions imaginables peuvent passer par la création d'un « Centre de contrôle des énergies renouvelables », à l'image de ce qui existe en Espagne et que M. Luis Atienza, président de Red Eléctrica de España (REE), le GRT espagnol, a décrit à une délégation de votre mission commune d'information lors de son déplacement à Madrid286(*). Dans un tel schéma, REE dispose de moyens d'observation adaptés et peut déconnecter des fermes éoliennes si l'équilibre du réseau le nécessite, ce que ne peut pas actuellement faire RTE. Or, vos rapporteurs estiment que ce type de sujétion pourrait constituer une mission de service public attachée à l'obligation d'achat dont bénéficie la production décentralisée.

Les FACTS, des outils pouvant prévenir la déconnexion intempestive
des moyens de production décentralisés : l'exemple des éoliennes

Les premières technologies d'éoliennes sont constituées de générateurs raccordés directement sur le réseau par l'intermédiaire de transformateurs afin d'ajuster le niveau de tension (figure a). Cette technologie, dite à « vitesse fixe », ne permet pas d'extraire le maximum de puissance de l'aérogénérateur pour une vitesse de vent donné. Les technologies, dites à « vitesse variable » (figures b et c), permettent désormais d'assurer cette fonction en raison de l'utilisation de l'électronique de puissance (convertisseur AC/DC et DC/AC) dans la chaîne de conversion.

Sur la figure c, la présence du convertisseur DC/AC rend par ailleurs insensible l'aérogénérateur à la variation de la fréquence réseau. Ce dispositif est similaire à une liaison à courant continu, telle que la liaison IFA 2000 entre la France et le Royaume-Uni. Les déconnexions intempestives de la ferme éolienne, liées à la variation de fréquence, peuvent ainsi être évitées.

D'autre part, le dispositif STATCOM, convertisseur de puissance triphasé de la famille des FACTS, a pour objectif de maintenir la tension instantanée au point de connexion de la ferme éolienne et du réseau, face à des perturbations diverses, notamment les creux de tension, définies dans les règlementations des interconnexions (« grid codes »), et ainsi d'éviter également les déconnexions intempestives. La mission principale du STATCOM est alors d'injecter, grâce à son réservoir d'énergie (condensateur) de la puissance réactive dans le réseau afin de compenser la chute de tension au point de connexion, en étant lui-même insensible à la variation de la fréquence réseau. Ce dispositif peut également dépolluer le réseau localement afin de respecter les normes en matière de qualité du « produit électricité ».

Avec l'aimable autorisation de M. Jean-Luc Thomas

Surtout, comme l'a bien expliqué M. Gérard Lefranc, vice-président de la Fédération nationale des sociétés d'intérêt collectif agricole d'électricité (FNSICAE), à l'occasion de son audition287(*), « les GRD, RTE et les producteurs de faible puissance doivent être coordonnés, et une autre vision des réseaux de distribution s'avère nécessaire ». En effet, alors que les réseaux de distribution n'étaient dimensionnés qu'en soutirage, ils devront l'être demain en soutirage mais aussi en injection puisque des capacités de production d'importance significatives pourront venir injecter de la puissance.

Les installations d'une part, et les plans de sûreté d'autre part, vont donc devoir être rapidement adaptés pour tenir compte de cette évolution majeure. De manière générale, comme l'a justement souligné M. Gérard Lefranc, des moyens d'observabilité de la production éolienne doivent être mis en place et l'information doit pouvoir remonter en temps réel des GRD vers RTE. Votre mission estime qu'il reviendra naturellement à la CRE d'inclure les charges nouvelles liées à l'installation des moyens nécessaires à cette mission de service public lorsqu'il s'agira de réviser les TURP.

* 285 Voir les explications techniques dans l'encadré de la page suivante.

* 286 Entretien du 26 avril 2007.

* 287 Audition du 16 mai 2007.