Faits
Dans un réseau électrique, les centrales doivent fournir à tout moment exactement la même quantité d’électricité que celle qui est demandée. Or, certaines centrales électriques ne sont pas ou peu contrôlables. Cela est particulièrement vrai pour les énergies renouvelables décentralisées (photo-voltaïque, éolien et fil de l'eau). Leur production est déterminée par des influences extérieures telles que le rayonnement solaire, le vent ou l'approvisionnement en eau. La production de la petite hy-draulique est également déterminée par la disponibilité de l'eau. En comparaison avec les centrales électriques contrôlables telles que celles issues des lacs de retenue ou des centrales à gaz, la production d'électricité issu du photovoltaïque, de l’éolien et du fil de l'eau est difficilement contrô-lable (RP-Energie-Lexikon 2017). La production d'électricité à partir de la biomasse (centrales ther-mique de biomasse et usines de biogaz) est en principe contrôlable, à condition que les installations
de stockage du gaz des usines de biogaz soient suffisamment importantes et que le mode de fonc-tionnement (charge partielle) soit adapté (Holzhammer et al. 2016). Toutefois, de nombreuses cen-trales ne sont pas (encore) adaptées au marché de l'électricité et ne réagissent pas, par exemple, aux fluctuations de la demande d'électricité au cours de la journée, mais produisent de l'électricité presque en permanence ou suivent un profil thermique (dans le cas des installations de chaleur-force).
Un certain degré de contrôlabilité est rendu possible par la conception technique dépendant de la centrale, le mode de fonctionnement et un système de gestion de l'alimentation (Haber 2012). Par rapport au photovoltaïque et à l’éolien, la petite hydroélectricité a une meilleure contrôlabilité en raison de son mode de fonctionnement plus flexible (voir Tableau 2). Quelques petites centrales hydroélectriques ont également un petit réservoir (par exemple un étang). Ces réservoirs peuvent être gérés, afin de réguler au moins partiellement la production électrique. Cependant, la majorité des petites centrales hydroélectriques ne disposent pas de réservoirs.
La prédictibilité de la production présente un intérêt pour la stabilité de l'approvisionnement en élec-tricité. La disponibilité de l'eau, source d'énergie primaire, est soumise à des fluctuations au cours de l'année. Par rapport au photovoltaïque et à l’éolien cependant, la production électrique des pe-tites centrales hydroélectriques est plus prévisible, car l'approvisionnement en eau fluctue moins que le soleil ou le vent. Les débits des heures et des jours suivants sont déterminés par les précipi-tations et fonte des neiges des derniers mois, semaines, jours et heures et peuvent être prévus, avec des modèles hydrologiques, de manière plus fiable que le rayonnement solaire et le vent, qui sont moins dépendants du passé. La production électrique issu du photovoltaïque et de l’éolien peut être prédite aujourd'hui grâce à des modèles météorologiques à haute résolution. Toutefois, les fluctuations à court terme sont plus importantes que pour la petite hydroélectricité (voir Tableau 2).
Technologie Contrôlabilité Prévisibilité Petite
hydrau-lique
Conception technique, et mode de fonctionnement.
Partiellement contrôlable
Modèles hydrologiques, petites fluctua-tions - les débits futurs dépendent forte-ment des précipitations des derniers mois, jours et heures.
Bonne prévisibilité à court terme.
Biomasse Partiellement contrôlable, selon l’adaptabilité du mode de fonction-nement (charge partielle) ou en augmentant les capacités de pro-duction, de stockage de gaz (bio-gaz) et selon les incitations (com-mercialisation directe).
Très bonne prévisibilité.
Photovoltaïque Gestion des onduleurs et de l’injec-tion.
Généralement difficilement contrô-lable.
Prévisions d'électricité solaire basées sur des modèles météorologiques, très sto-chastiques, la durée d'ensoleillement fu-ture ne dépendant guère du temps des derniers mois et jours.
Assez bonne prévisibilité à court terme.
Eolien Gestion de l’exploitation et de l’in-jection.
Prévisions de l'électricité éolienne basées sur des modèles météorologiques, très stochastiques, la vitesse future du vent ne dépendant guère du temps des derniers mois et jours.
Généralement difficilement contrô-lable (meilleur que le photovol-taïque)
Assez bonne prévisibilité à court terme.
Tableau 2: Comparaison de la petite hydraulique, du photovoltaïque et de l'éolien en fonction de la contrôlabilité et de la prévisibilité
Lacunes
Ni la proportion ni le nombre de petites centrales hydroélectriques contrôlables ne sont connus.
Il n'existe pas de définition ou de mesure de la contrôlabilité ou de la prévisibilité des différentes centrales ou technologies. De plus, on peut noter la grande diversité technologique des différentes centrales électriques.
Une possibilité serait de comparer les prévisions à un jour (Day-Ahead) pour les différentes cen-trales électriques ou technologies au sein d'un groupe-bilan avec la production réelle. Cette compa-raison permettrait d’établir une première conclusion sur la prévisibilité.
Synthèse
A moins de disposer d'un réservoir, la production d'électricité des petites centrales hydrauliques dépend directement de l'approvisionnement en eau et s’avère donc difficile à réguler. En revanche, les usines de biogaz dotées de grandes possibilités de stockage de gaz, par exemple, sont faciles à réguler.
En comparaison avec le photovoltaïque et l’éolien, la production des petites centrales hydroélec-triques est plus facile à prévoir, car les débits turbinables peuvent être prévus avec plus de précision que l’ensoleillement ou la vitesse du vent.
Sources
Holzhammer et al. 2016: Beitrag von Biogas zu einer verlässlichen erneuerbaren Stromver-sorgung (en allemand uniquement) / Contribution du biogaz à un approvisionnement fiable en énergie renouvelable / Fraunhofer IWES, 42 pages.
RP-Energie-Lexikon 2017: Residuallast (en allemand uniquement) / Charge résiduelle/ Lien (30.6.2017).
Haber 2012: Beitrag zur Versorgungssicherheit. Die Kleinwasserkraft im Stromnetz. Eine Analyse von Dipl.-Ing. Dr. Alfons Haber (en allemand uniquement) / Contribution à la sécu-rité d'approvisionnement. La petite hydroélectricité dans le réseau électrique. Une analyse du Dr ingénieur Alfons Haber / Wasserkraft, Numéro 38/ Décembre 2012