Equilibre d'un réseau électrique; lutter contre l'intermittence des énergies.

          L'électricité, dans un. pays développé est distribuée par un réseau de câbles interconnectés, alimentés par les divers centrales.
          Pour ne pas perdre de l'énergie électrique qui, dans les câbles, se transforme en chaleur par effet Joule, on transporte cette électricité dans des lignes à haute tension, jusqu'à des transformateurs, qui vont baisser la tension à un niveau correspondant aux installations à alimenter.
          Ce réseau est alimenté en courant alternatif à une fréquence de 50 périodes par seconde (Herz) dans la majorité des pays, mais en 60 Hz dans la pays anglo-saxons (et au Japon les deux fréquences cohabitent).
         Cette fréquence est liée à la vitesse de rotation des alternateurs de production d'électricité  (elle correspondant au nombre de tours par seconde, multiplié par le nombre d'aimants du rotor).
        La stabilité de cette fréquence est très importante. Si elle varie trop fortement, de nombreux appareillages sont perturbés (les réveils-matin par exemple dont le fonctionnement est asservi sur cette fréquence). Par ailleurs les centrales sont faites pour fonctionner à la fréquence nominale. Si celles c) varie trop, une centrale peut se déconnecter, et les autres  centrales déclenchent les unes après les autres, jusqu’à l’effondrement complet du réseau c’est-à-dire l'arrêt complet de fourniture électrique.

        A un moment donné la consommation fournie par les centrales est supposée équilibrer la demande de consommation.
        Lorsque vous pilotez une voiture, quand on aborde une côte, le travail à fournir pour la monter augmente et si vous n'appuyez pas davantage sur l'accélérateur, le moteur peine et va ralentir.  A l'inverse, dans une décente, il va tourner plus vite. C'est la même chose pour l'alternateur : quand la consommation augmente la fréquence du réseau va diminuer et augmenter si la consommation baisse.
       RTE, qui gère notre réseau, mesure la fréquence au millième près et une alerte signale un déviation supérieure à 1% pour que des corrections interviennent aussitôt.

Comment peut-on agir pour conserver l’équilibre ?

          On peut réduire la consommation :  en cas de risque de déséquilibre du réseau, des clients industriels acceptent de réguler leur consommation et/ou leur production pendant un certain temps.Suite à la conclusion d'un accord, ils reçoivent en échange une compensation financière.
        On peut délester, c'est à dire priver momentanément certains consommateurs d’électricité pour éviter le blackout. Cette solution n’est utilisée qu’en dernier recours.
          On peut également faire appel aux gestionnaires de réseaux voisins pour importer ou exporter de l’électricité, le réseau européen étant interconnecté..

          On peut momentanément réguler (à la hausse ou à la baisse) certaines centrales ou démarrer des centrales électriques de réserve. Les centrales au gaz, très réactives, jouent ici un rôle important. 
          Réguler une centrale à charbon est facile. Une centrale hydraulique ou un réacteur nucléaire est possible mais prend du temps.
          RTE peut agir entre 15 et 30 secondes au niveau d'environ 600 MW, en une à 3 minutes au niveau de 1000 MW, de façon automatisée.
         Au delà l'action est plus manuelle et au cas par cas, avec des délai de quelques minutes.

         Agir sur l'éolien ou le solaire est très difficile et de plus,  ces productions étant variables dans le temps, introduisent des variations importantes de production instantanée. Le seul recours est de trouver des solutions de stockage de l'électricité, mais on ne peut la mettre dans un bocal et ces solution sont des transformations physico-chimiques qui ont un rendement inférieur à 1 et donc, on perd au passage de l'énergie électrique. De plus, le soleil ne brille pas la nuit et le vent ne souffle pas à tout moment.     

       On peut évidemment compter sur l'amélioration des équipements ou sur les effort des consommateur pour éviter les pics de consommation, mais ce b'est qu'une solution limitée.

       La première solution de stockage est l'utilisation de batteries.
       On peut utiliser des centrales de batteries Lithium/ions analogues à celles des voitures, empilées dans de conteneurs. une centrale a été inaugurée en Corse, de 4,4 MW avec une capacité de stockage de 4,3 MWh, laquelle stocke l'électricité produite la journée par des panneaux solaires, pour l'injecter sur le réseau à la demande de pointe entre 19h et 21h. Un centre de 100 MW est en projet en Belgique et de 400 MW en Estonie.

         J'ai cité hier l'usage des sels fondus dans les centrales solaires thermiques.

       Une solution hydraulique est utilisée couramment. Repomper l'eau en bas d'une centrale hydraulique à l'arrêt, grâce à l'électricité intermittente pour la remettre dans le lac supérieur et remettre la centrale en route aux heures de pointe. Par exemple en Suisse, on pompe l’eau du Léman jusque dans le lac de l’Hongrin, 880 mètres plus haut. Au retour, plus tard, l’eau entraîne des turbines qui produisent de l’électricité. Capacité : 100 GWh
        À Londres, une société a prévu de remplacer l’eau par un liquide pâteux d’une densité 2,5 fois supérieure afin de réduire de 60% le dénivelé nécessaire.
       Des procédés bizarres sont même utilisés : près de Shanghai, dans un bâtiment haut de 120 mètres, une grue stocke en hauteur des briques de 35 tonnes et les « relâche », à la demande, entrainant des alternateurs. (voir la photo ci-contre.
Installation analogue dans un puits de mine désaffecté en Finlande.
       Au Texas, une société injecte de l'eau sous pression dans un réservoir, qui ensuite en se vidant sous l'effet de la pression, entraine des turbines.

       L'énergie produite en excès pourrait être utilisée pour produire de l'hydrogène par électrolyse, lequel peut être brûlé ensuite ou utilisé dans des voitures. Mais il faut des usines pour cela. Ce sera dans quelques années.     

     Certes on commence à disposer de moyens de stockage, mais chers et qui entraînent une perte d'énergie, du fait de leur rendement.