J’ai un immense plaisir de co-rédiger avec Mr Eric Lambert (EDF R&D) les articles sur les ENR liées au domaine « Electricité ». Ces dernières contribuent fortement à la mise en place du SmartGrid.
Les ENR des domaines « Chaleur » et « Transport » ne sont pas traitées.
Pour des questions de clarté pour les lecteurs, le sujet sur les ENR est divisé en 4 parties :
- partie1 : les différentes technologies des ENR
- partie2 : le financement et les aspects réglementaires pour les développements des ENR
- partie3 : la feuille de route des productions à partir des ENR en France
- partie4 : les ENR en Europe et dans le monde
Partie1:
Les différentes technologies des ENR sont décrites de manière synthétique à travers les lignes suivantes :
L’hydraulique est une énergie renouvelable historique. Elle est utilisée depuis le 19ième siècle. La force de l’eau est utilisée pour faire tourner une turbine qui entraine un alternateur pour produire de l’électricité.
Deux types d’ENR solaires existent :
- le solaire photovoltaïque s’appuie sur des cellules photovoltaïques pour transformer les photons du soleil en courant continu. Un onduleur transforme ensuite le courant continu en courant alternatif pour être injecté dans le réseau électrique.
- le solaire thermodynamique s’appuie sur un ensemble de miroirs périphériques pour concentrer la lumière du soleil sur un miroir central pour chauffer un fluide caloporteur. Ce dernier est envoyé à son tour dans une chaudière pour chauffer l’eau. La vapeur générée actionne des turbines qui entrainent des alternateurs pour produire de l'électricité.
L’éolienne utilise la force du vent pour faire tourner les hélices qui constituent ainsi la turbine de l’éolienne. La turbine entraine ensuite un alternateur pour produire de l’électricité. Deux types d'éolien co existent :
- l’éolien terrestre ou "On-shore"
- l’éolien marin ou "Off-shore"
La biomasse est constituée de matières organiques (bois, feuilles, déchets). L’électricité est produite soit :
- grâce à la chaleur produite par la combustion du bois, feuilles mortes
- grâce au biogaz produit par la fermentation des déchets organiques
Un système de cogénération récupère ainsi la chaleur pour produire de la vapeur d’eau qui entraîne une turbine pour produire de l’électricité. Cette électricité peut être consommée par les besoins de l’usine pour son processus industriel ou injectée sur le réseau électrique.
La géothermie s’appuie sur la vapeur extraite du sous-sol terrestre qui fait tourner une turbine d'un générateur, afin de produire l'électricité.
D'autres énergies marines existent, citons :
- l'énergie houlomotrice portée par les vagues et la houle
- l'énergie des courants collectée par des hydroliennes immergées sous la mer
- l'énergie des marées engendrée par les marées (l'usine marémotrice de la Rance inaugurée en 1966, fut jusqu'en 2011 la plus grande au monde avec ses 24 groupes de 12 MW chacun)
Le schéma ci-dessous montre l’insertion des ENR (photovoltaïque, éolien) dans un réseau électrique au niveau transport et au niveau distribution :
Les avantages de ces ENR sont doubles:
- pas de production du gaz à effet de serre
- indépendance énergétique du pays
Mais par contre, la production d’électricité à partir de ces ENR fluctue dans le temps. Le premier schéma (Source EDF) montre une journée de production d’une centrale photovoltaïque.
Comme on s'y attend, la production photovoltaïque se caractérise par une cloche centrée sur le midi solaire. Si on considère une seule installation, celle-ci peut subir des brusques variations (son facteur de charge peutr passer de 100% à 10% en moins d'une minute). Les variations constatées sur un poste ou à l'échelle d'une région et à fortiori à l'échelle nationale sont lissées par l'effet de foisonnement.
Le deuxième schéma (Source EDF) montre la production d’une ferme éolienne. Elle varie suivant la force du vent.
Les 2 courbes ci-dessus montrent la variabilité de production des ENR. Le développement des ENR renforce ainsi le rôle central des réseaux de transport et de distribution en tant que vecteur de la solidarité nationale face à l'accroissement de la variabilité.
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