Techniquement, le 100% renouvelable est possible. C'est la conclusion d’une étude commune présentée le 27 janvier à la presse de l’Agence internationale de l’énergie (AIE) et du gestionnaire de réseau de transport français (RTE). Un scénario 100 % renouvelable (sans nucléaire ni centrales thermiques ou à gaz) est techniquement envisageable en France. « Il existe un consensus scientifique sur l’existence de solutions technologiques permettant de maintenir la stabilité du système électrique, sans production conventionnelle », est-il écrit dans le communiqué de presse.
« Pour le moment, il s’agit d’une faisabilité théorique », a toutefois insisté Thomas Veyrenc, directeur stratégie et prospective chez RTE, intervenant lors de la conférence de presse. « Les technologies envisagées ont atteint différents stade de maturation, il faut encore les tester à grande échelle », a-t-il poursuivi.
L’un des enjeux pour intégrer une plus grande part de renouvelables dites « variables » (l’éolien et le solaire) dans le mix énergétique consiste à maintenir la stabilité de la fréquence et de la tension sur l’ensemble du réseau électrique. « Aujourd’hui, [cette stabilité] repose sur les rotors des alternateurs des centrales électriques conventionnelles qui tournent de manière synchronisée à la même fréquence, [50 Hertz en Europe] », rappelle le rapport.
Comment faire en l’absence de ces centrales conventionnelles ? Trois technologies clés sont mises en avant par l’AIE et RTE.
Le « réglage rapide de fréquence », utile mais insuffisant
Le rapport évoque d’abord le développement de nouveaux services de fréquences, appelés « réglage rapide de fréquence » ou « inertie synthétique/virtuelle ». Il s’agit de convertisseurs spécifiques qui ont pour objectif d’ajuster la production renouvelable très rapidement lorsqu’il y a un écart du signal de fréquence, « par exemple en augmentant temporairement la puissance fournie, ce qui contribue à rétablir la fréquence du système ».
Déjà déployés en Irlande et au Québec, ces services ont des limites. l’AIE et RTE précisent que, à elles seules, « ces solutions ne peuvent pas garantir une exploitation sûre du système si la part instantanée du photovoltaïque et de l’éolien devient très élevée, par exemple supérieure à 60-80 % ».
Les compensateurs synchrones, efficace dans certaines situations
Pour aller au-delà, le rapport envisage le déploiement de compensateurs synchrones, « une technologie bien connue et éprouvée ». Ces machines fonctionnent de manière similaire aux centrales électriques synchrones conventionnelles : « leurs moteurs fournissent de l'inertie et de la puissance de court-circuit, et contribuent donc à la stabilité du système ». Seule différence : les compensateurs synchrones, tournant à vide sur un réseau, ne produisent pas de puissance électrique.
Dans leur synthèse, l’AIE et RTE rappellent que cette technologie a déjà été utilisée dans certaines zones françaises et que, plus récemment, elle a été mise en place au Danemark et en Australie-Méridionale. Reste à savoir si cette solution, qui « a fait ses preuves dans des situations spécifiques », peut assurer la stabilité du système à grande échelle.
Le « grid-forming » à tester à grande échelle
Dernière option envisagée dans le rapport AIE-RTE pour stabiliser les systèmes énergétiques à haute part de renouvelable : les contrôles « grid-forming » pour les convertisseurs de puissance. Le but est d’offrir aux centrales éoliennes et photovoltaïques « la capacité de générer leur propre onde de tension ». Si cette technologie a abouti en laboratoire et sur des microréseaux, « d'autres complications pourraient survenir » à l’échelle d’un grand système, préviennent l’AIE et RTE. Ils soulignent ainsi que « des expériences à grande échelle sont nécessaires dans les années à venir pour valider ce concept. »
