La Grande-Bretagne encalminée

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(Crédits : DR)
A faire reposer sa production d'électricité sur des sources d'énergie intermittentes, on prend des risques. C'est ce qu'a expérimenté récemment la Grande-Bretagne. par Claude Crampes et Thomas-Olivier Léautier, TSE

Le mercredi 4 novembre entre 17h et 18h, nos voisins britanniques ont dû résoudre un problème qui risque de se répéter dans tous les pays où la décarbonation de l'économie s'appuie sur des sources intermittentes de production électrique: une pénurie d'énergie mal anticipée, qui a été résolue en combinant mise en service de centrales thermiques dormantes et délestage rémunéré de certains consommateurs.

1 Le contrôle de la production

Pour un produit non stockable à grande échelle comme l'est l'électricité, la production livrable à un moment donné est la plus petite de deux valeurs : la capacité installée opérationnelle, et l'énergie primaire disponible. Des turbines à gaz sans gaz produisent autant d'électricité que du gaz sans turbine : rien.

Ce principe très simple s'applique à toutes les technologies. Des centrales électriques peuvent donc être dans l'incapacité de produire soit parce qu'elles sont en panne ou en maintenance, soit parce que le réservoir d'eau est vide, le charbon n'a pas été livré, le soleil ne brille pas, etc. Le 4 novembre en fin de journée, il n'y avait bien entendu pas de production en provenance des 6 GW de capacité photovoltaïque installée en Grande Bretagne.

A cette absence parfaitement prévue sont venus se juxtaposer deux évènements qui ne l'étaient pas, créant ainsi une situation critique : plusieurs vieilles centrales au charbon ont dû être mises à l'arrêt pour entretien et la plupart des éoliennes terrestres et marines se sont arrêtées faute de vent. Sur une capacité installée de 13GW, la production éolienne n'a été que de 400MW pendant l'heure critique, soit moins de 1% des besoins à satisfaire. Les remèdes à apporter à ces deux types de défaillance sont très différents à long terme puisqu'il s'agit dans un cas de s'assurer de la disponibilité des capacités et dans l'autre d'avoir un contrôle sur les flux d'énergie primaire ou sur le stockage/déstockage d'électricité. Mais dans le court et l'infra court terme, quelle qu'en soit la source il faut gérer la pénurie.


2 National Grid, dictateur bienveillant


Tout comme Réseau de Transport d'Electricité en France, le gestionnaire du réseau de transport britannique, National Grid (NG), est aussi en charge de la gestion du système électrique. En d'autres termes NG ne s'occupe pas que des lignes à haute tension et des transformateurs. L'entreprise doit aussi garantir l'équilibre permanent entre l'offre et la demande d'électricité sur son territoire.

Face à un excès de demande et une défaillance de centrale inattendus, il faut disposer de moyens d'ajustement en quantité suffisante (métaphoriquement, être solvable) et opérationnels au moment voulu (être liquide). Selon les délais de prévision, selon les cycles de demande et de maintenance, les centrales existantes seront appelées dans un ordre qui dépend de leur coût de production et de leur flexibilité. Les importations, le déstockage des stations de pompage et les effacements contractualisés apportent aussi un complément précieux. Et pour la demande résiduelle, il reste la solution du délestage qui a l'avantage de la simplicité et l'inconvénient de frapper les consommateurs sans prise en considération du dommage économique causé. Mais l'avenir est dans une participation active croissante de la demande au processus d'équilibrage, grâce au déploiement d'outils intelligents.

3 Pas de deux

Le 4 novembre, NG a résolu ses problèmes de façon efficace en combinant appel de capacités et achat d'effacement. Un tango se danse à deux, chantait Luis Armstrong. Il faut aussi être deux pour bien faire fonctionner un marché. Le marché de l'électricité ressemble encore trop à un disgracieux exercice de 'pole dancing', avec une fonction d'offre se trémoussant autour d'une fonction de demande désespérément insensible à la musique des prix. Il est temps que la demande apprenne des rudiments de chorégraphie marchande.
Effacer certains consommateurs avec leur assentiment pendant les phases de stress du système est une pratique ancienne, particulièrement en France. En revanche, ouvrir des sessions de marché pour acheter des effacements volontaires est de création plus récente. Le 4 novembre, NG s'est porté acquéreur de 400 MW d'effacement pour le créneau 16h-17h en sollicitant pour la première fois les gros consommateurs entrés dans un programme conçu à cet effet l'année précédente ; 46 sites de consommation ont répondu à la demande de NG.

Une sécurité réduite

Côté centrales de secours, pour expliquer le recours ultime à des technologies polluantes, il faut dire que la marge de sécurité du parc de production britannique par rapport à la demande maximale prévue a fortement baissé pour atteindre à peine 1,2%. NG devra donc passer l'hiver avec une sécurité réduite. De fait, depuis 2010, la Grande Bretagne a perdu 21 400 MW de capacité dispatchable (fermeture de vieilles centrales au charbon et au gaz et de centrales nucléaires) et n'en a construit que 6 000 MW à cause du manque de rentabilité provoqué par la chute des prix de gros, laquelle est due à la prolifération des énergies renouvelables. Pour restaurer la marge de 5% considérée comme raisonnables par les électriciens, NG a demandé à quatre centrales à l'arrêt de redevenir opérationnelles.
Lors de l'appel du 4 novembre, NG a cherché 500 MW de capacité de secours ; le MW s'est négocié jusqu'à 2500 livres sterling, soit environ 40 fois le prix moyen de ce créneau horaire. Les sommes versées seront bien sûr répercutées dans la facture des consommateurs.
La méthode utilisée par NG pour équilibrer le système électrique est rassurante. Elle combine les capacités de secours et les effacements de consommation d'une façon efficiente puisque basée sur un mécanisme d'enchère.

Des aspects préoccupants

D'autres aspects sont plus préoccupants. D'abord, le manque de communication de NG sur la journée du 4 novembre. Heureusement qu'il existe en Grande Bretagne une presse très tournée vers les problèmes économiques, en particulier le Financial Times qui consacrait sa une du 5 novembre à cet évènement.

Le second sujet d'inquiétude est que la pénurie relative s'est produite en novembre, un jour « ordinaire », avant qu'arrivent les pointes de consommation de l'hiver. A priori, les choses devraient bien se passer. On suivra cependant avec intérêt l'évolution de la situation en Grande Bretagne, mais aussi dans les autres pays qui devront gérer les sautes d'humeur de la nature combinées aux caprices de la demande.

Dernier sujet d'inquiétude, la réaction probable des hommes politiques, qui ont promis de tout faire pour garder les lumières allumées. Leur agitation ne fera pas tourner plus vite les éoliennes. En revanche, il est à craindre qu'ils exigent de National Grid la mise en œuvre de mécanismes complexes et coûteux d'encadrement du marché.

Plus d'informations sur le blog de TSE

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Commentaires
a écrit le 15/12/2015 à 16:36 :
Cette situation relève d'un manque de réalisme et de compétence du gouvernement britannique. Tous les électriciens du monde aujourd'hui envisage de stocker l’énergie produite via la fonte de sels minéraux alimentée par les énergies renouvelables ce qui permet d'avoir environ huit heure maximum d'énergie stockée en cas d’intermittence.

Cela dit la meilleure solution à ce jour reste la transformation de proximité d'une partie de l’énergie renouvelable en hydrogène stockée pour les besoins de intermittence.

Donc il va falloir envisager en Grande Bretagne d'adjoindre aux dispositifs d'énergie renouvelable des capacité de stockage chimique permettant soit de faire tourner une turbine via le refroidissement de sels minéraux fondus, soit via la combustion d'hydrogène qui est une énergie propre car elle ne libère que de l'eau en résidu de combustion.

Par contre ce n'est pas gratuit, cela dit cela coûtera toujours infiniment moins cher que de reconstruire des centrales nucléaires.

Enfin en cas de catastrophes naturelles, de froids très rigoureux ou de canicules, le fait de posséder quelques centrales thermiques modernes pouvant fournir au moins 10% de la consommation et qui ne seraient allumées qu'en cas de plan d'urgence précis reste une mesure de bon sens. L'impact écologique, au vu de l'utilisation uniquement sur des événements exceptionnels et donc par nature rares, resterait négligeable.

Je me demande comment la sixième puissance économique de la planète n'a pas pensé à des solutions de bon sens comme celles-ci connues du petit milieu des énergéticiens ? Questions économiques ? Probablement ... .
Réponse de le 15/12/2015 à 19:45 :
"Par contre ce n'est pas gratuit, cela dit cela coûtera toujours infiniment moins cher que de reconstruire des centrales nucléaires."

Cette affirmation est gratuite et complètement fausse (particulièrement dans un pays à ensoleillement faible comme le Royaume-Uni).

À titre de comparaison : Au Maroc, le solaire à concentration sort autour de 130€/MWh. Alors imaginez ce que ça donne avec un ensoleillement deux à trois fois plus faible... À côté de ça, les premiers EPR britanniques vont produire autour de 110€/MWh (chiffre qui évolue en fonction du taux de change).

La technologie solaire à concentration avec stockage sodium est chère et est déjà largement marginalisée par rapport aux panneaux silicium. De plus, le solaire n'est pas vraiment ce qu'on recommanderait à un pays nordique... Bref, soyons sérieux.

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