Les solutions Gaz Naturel au service du Smart Grid Electrique

Le développement des EnR électriques couplé à une augmentation de la demande en électricité entraîne une nécessaire coopération entre les différents réseaux d’énergie permettant ainsi d’optimiser le système énergétique global. Le réseau de gaz naturel, présent dans 9500 communes en France et propriété des collectivités locales, apporte la flexibilité et le soutien nécessaires aux mutations des réseaux d’électricité. Les micro/mini cogénérations gaz ainsi que les chaudières hybrides, de part leur possibilité d’effacement et d’arbitrage, sont dès aujourd’hui des réponses aux futurs réseaux intelligents : les Smart Energy Networks.

La France connait depuis plusieurs années un développement rapide des moyens de production d’électricité renouvelable, décentralisés et intermittents  (éolien, solaire, …), ainsi qu’une augmentation de la demande en électricité du au développement de nouveaux usages (hausse du nombre d’équipements électrodomestiques (1), développement de la mobilité électrique…). C’est pour cette raison que certaines régions françaises (Bretagne, PACA,…), éloignées des centrales de production, constatent dès aujourd’hui des contraintes d’approvisionnement en électricité, augmentant le risque d’un possible « Black Out » notamment en période hivernale, période pendant laquelle le réseau est extrêmement sollicité (2). C’est pourquoi, les distributeurs d’électricité réfléchissent à des modèles plus communicants et plus flexibles pour s’adapter à ces évolutions. Le réseau de gaz, largement sur-capacitaire en France, associé à des solutions performantes couplant gaz et énergies renouvelables, apportent de la flexibilité au réseau électrique français et permet de dessiner le contour des futurs Smart Grid en s’appuyant sur la complémentarité des différents réseaux d’énergie.

La production décentralisée d’électricité par cogénération permet de limiter les sollicitations au réseau électrique.

Les équipements de micro/mini cogénération permettent d’assurer de façon combinée la production de chaleur pour le chauffage et l’Eau Chaude Sanitaire et la production locale et décentralisée d'électricité. Cette production locale d'électricité,  avec un rendement en moyenne deux fois plus élevé que celui du parc électrique moyen et assuré au plus proche des consommateurs, permet ainsi de réduire les pertes liées à son acheminement et assure un réel soutien au réseau en hiver.  Par ailleurs, la bonne adéquation temporelle entre production d’électricité et besoins, contrairement à d’autres solutions de production décentralisées d’électricité, permet de réduire les appels de puissance électrique sur le réseau notamment lors de la pointe électrique constatée en hiver.

 Il existe de nombreux produits de micro/mini cogénération disponibles en France et en Europe et distribués par des fabricants de matériels de chauffage. Ils couvrent une large gamme de besoin (de 5kW électrique adapté pour un petit immeuble de logement par exemple, jusqu'à plusieurs centaines de kWe pour des bâtiments tertiaires plus importants (lycées, hôpitaux…). Différentes technologies sont d’ores et déjà matures comme le moteur à combustion interne (dérivé de l’industrie automobile) ou le moteur Stirling, et demain, la pile à combustible ou la micro-turbine.

La production décentralisée d’électricité par cogénération est donc un véritable outil du réseau électrique en lui apportant d’avantage de flexibilité dans sa gestion de l’équilibre offre/demande, tout en assurant un confort optimal à ses utilisateurs.

La Chaudière hybride : un outil d’arbitrage entre différentes sources d’énergie.

  la chaudière hybride combine dans une unité compacte le meilleur de deux technologies, en sollicitant :

• d'une part un bruleur condensation gaz naturel en période hivernale (Températures extérieures négatives).
• et d'autre part une pompe à chaleur de faible puissance en demi-saison, lorsque les températures sont plus douces.

Ce système combiné permet ainsi de couvrir l’ensemble des besoins de chauffage et d’eau chaude sanitaire sur l’année tout en garantissant un confort optimal. Ce mode de régulation en fonction de l'optimum énergétique permet à la chaudière hybride d'effacer automatiquement ses consommations électriques lors des vagues de froid.
Un mode de régulation spécifique peut également être proposé au gestionnaire de réseau électrique lui permettant de piloter à distance ces systèmes en fonction de la charge du réseau, et indépendamment de la température extérieure.

Ce mode permet, à partir d’un signal tiers transmis par le réseau électrique, d’arbitrer et de sélectionner la technologie de chauffage ayant le plus  faible impact sur le réseau, lors de périodes pendant lesquelles la pointe électrique est atteinte par exemple, en basculant automatiquement sur la chaudière à condensation gaz naturel, limitant ainsi l’appel de puissance électrique du bâtiment.

Ces systèmes hybrides sont aujourd’hui proposés par la majorité des fabricants/distributeurs de matériels en France et pourront apporter au gestionnaire du réseau électrique une capacité d’arbitrage sur les énergies consommées, soulageant ainsi le réseau le plus en tension, et ceci en temps réel.

Le réseau gaz, associé aux solutions énergétiques disponibles, permet de limiter l’appel de puissance en base et de contribuer à lisser les pointes électriques en apportant une capacité de flexibilité importante.

Les statistiques record de pointe et de thermo-sensibilité de la demande en électricité ces dernières années (3) engagent à soutenir une coopération croissante des réseaux de gaz et d'électricité. De plus, l’émergence de nouveaux concept énergétiques autour des Smart Grid et des Smart Cities encourage les fabricants a développer des systèmes connectés, pilotables à distance et en temps réel afin d’assurer l’équilibre entre les producteurs et les consommateurs raccordés aux réseaux. Qu'elles soient matures ou innovantes, les technologies gaz et biénergies permettent de constituer, par agrégation, des micro-centrales virtuelles de production ou d’effacement, voire du pilotage avancé de charge dans le cadre du développement des réseaux intelligents multi-énergies : les Smart Energy Networks.

1. Etude COENOVE – Impact de la RT 2012 dans le logement neuf – septembre 2015
2. CP RTE / ÉcoWatt PACA appelle la population à se mobiliser pour réduire la forte consommation électrique prévue par RTE - 18 janvier 2016
3. Bilan électrique 2015 RTE

David LE NOC, Responsable efficacité énergétique CEGIBAT

Article publié par Smart Energies 
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