Les microgrids constituent un élément nouveau qui est le cœur de plusieurs programmes de recherches partout dans le monde, et cet article permet de définir les micros réseaux électriques et expliquer leur importance.
Les champs thématiques des projets et programmes disponibles dans ce domaine se focalisent sur la gestion de la demande, la pénétration des énergies renouvelables sur les réseaux et micro-réseaux ainsi que le développement de modèles d’affaire favorable à l’émergence des réseaux intelligents.
Quatre pays ou groupes de pays ont lancé ces dernières années des projets : le Japon, les Etats-Unis, l’Union Européenne et l’Allemagne. Ce choix s’explique par:
• L’importance de l’effort de recherche et / ou de démonstration fait par ces pays sur la thématique des réseaux intelligents.
• Le positionnement de ces pays et de leurs acteurs (ex : équipementiers, laboratoires de recherche, gestionnaire de réseaux) par rapport à la frontière des connaissances technologiques et économiques.
Principe
Le principe de fonctionnement des micro-réseaux électriques à bus commun DC est illustré par la figure ci-dessous. Tous les éléments du système sont connectés sur un bus DC par le biais des convertisseurs électroniques de puissances. Cette configuration offre plus de flexibilité pour le pilotage de chaque source, ce qui justifie le choix de cette architecture. Afin de garantir la continuité d’énergie et d’avoir une réserve en énergie, une batterie est utilisée.
Pourquoi un micro-réseau DC ?
- Intégration efficace et facile d’autres sources renouvelables et de stockage.
- Absence de synchronisation de phase.
- Seule la tension doit être stabilisée.
- Un seul onduleur est nécessaire pour la connexion au réseau de distribution (réseau public).
Pourquoi un bus DC ?
- Amélioration du rendement global par la suppression des conversions énergétiques multiples.
- Bâtiments tertiaires, un grand nombre d’équipement fonctionnent avec du DC.
- Transfert de puissance identique qu’en AC en utilisant les infrastructures de cales existantes.
Grace au pilotage des convertisseurs de puissance, les flux de puissance de différentes sources sont pilotés. Ce pilotage permet :
- Une gestion rapide et exacte de la puissance délivrée par chaque source.
- Un contrôle de la charge/décharge de la batterie en respectant les limites de son état de charge et le courant maximal de charge/décharge.
Modes de fonctionnement
Les micros réseaux peuvent fonctionner en deux modes :
- Mode iloté : des petits réseaux électriques indépendant qui sont complétement autonomes soit en production d’énergie, en la stockant et en la distribuant vers les consommateurs finaux.
- Mode connecté : Des entités permettant d’alimenter les charges, stocker l’énergie et de renvoyer vers le réseau électriques de distribution l’excès d’énergie non consommée.
Exemple de résultats
Ces résultats de simulation prennent en compte un modèle de micro réseau électrique en mode connecté au réseau électrique. La puissance produite par le panneau solaire et la pile à combustible à l’aide de l’hydrogène permet de charger la batterie et injecter la puissance restante au réseau.
La batterie alimente les charges en l’absence d’ensoleillement et/ou d’hydrogène, nous pouvons constater que cette dernière se décharge et ne fonctionne pas a de la production par le solaire.
Aspects économiques
Les micros réseaux sont bien adaptées pour approvisionner les sites difficilement raccordables au réseau (sites isolés en montagne, îles…). Cependant, en l’état actuel de la technique, ces modes de production ont une rentabilité plus faible que les équipements de grande taille, pour les zones bien interconnectées au réseau.
Pour celles de ces énergies qui s’appuient sur une énergie primaire renouvelable (éolien, solaire, hydraulique), les gouvernements de la plupart des pays développés mettent en place des dispositifs d’aide dont le coût est supporté par les usagers du système électrique.
Références bibliographiques
- Feuille de route sur les réseaux et systèmes électriques intelligents intégrant les énergies renouvelables. ADEME – juin 2009.
- Contribution au pré dimensionnement et au contrôle des unités de production d’énergie électrique en site isolé à partir des énergies. Thèse de Mr. Abdoulaye KEBE.
- Rapport de projet : « SIMULATION TEMPS REEL DE MICRO-RESEAU ELECTRIQUE », UTBM, Lmouden Omar – El Arch Amine.
