Fonctionnement et limites du réseau électrique actuel
M7-1-P1
Comment fonctionne le réseau électrique actuel, et pourquoi une évolution est nécessaire ? C'est la question à laquelle nous répondons dans cette partie !
On peut distinguer quatre grandes composantes du réseau électrique :
1 - La production
L'électricité doit d'abord être générée, c'est la production. L'électricité est générée de différentes manières, que ce soit dans des centrales nucléaires, à gaz ou à charbon, ou bien en utilisant des énergies renouvelables comme le vent, le soleil, les marées ou l'écoulement des cours d'eau qu'on peut récupérer à l'aide de barrages. On peut également évoquer l'énergie géothermique.
2 et 3 - Le transport et la distribution
Il faut ensuite déplacer cette énergie, l'amener là où elle est consommée. Pour cela, on distingue le transport et la distribution.
Rappel
Le transport utilise des voltages très élevés (plusieurs centaines de milliers de volts), afin de limiter les pertes d'énergie. On peut ainsi parcourir des milliers de kilomètres. De plus, pour pouvoir supporter des pannes, le réseau de transport est fortement redondant : il y a plusieurs chemins possibles pour faire transiter l'énergie entre deux points du réseau.
La distribution consiste à parcourir les derniers kilomètres jusqu'aux lieux de consommation : usines, locaux commerciaux ou professionnels, et habitations. Les voltages sont beaucoup moins élevés (on descend à quelques milliers de volts, et au voltage réglementaire du pays pour atteindre les habitations (220 volts en Europe).
Également, il n'y a pas de redondance dans le réseau de distribution : il n'y a qu'un chemin qui relie un consommateur au réseau de transport, on parle de topologie en arbre. Donc s'il y a une panne sur mon réseau de distribution (par exemple, un lien est coupé), je ne suis pas alimenté en électricité. Mais l'ampleur du problème est bien moins grande que pour le transport, car seulement les consommateurs alimentés par le même arbre que moi sont touchés.
4 - L'utilisation de l'électricité
Et donc la dernière composante du réseau électrique est la consommation, c'est-à-dire l'utilisation de l'électricité.
La contrainte Production = Consommation
Une particularité du réseau électrique est qu'à tout moment, la consommation et la production doivent être alignées : toute l'énergie utilisée à un instant donné doit être fournie au même instant par une entité du réseau. Faute de quoi le réseau s'effondre, c'est ce qu'on appelle un black-out.
Cet équilibre entre production et consommation est délicat à maintenir, car la demande notamment, varie au cours du temps et partiellement de manière imprévisible !
Les opérateurs d'électricité ont mis en place plusieurs types de mesures, pour assurer l'équilibre production-consommation, en raisonnant à différentes échelles de temps.
Dans tous les cas, c'est la production qui s'adapte à la consommation : on ne vous empêche pas d'appuyer sur l'interrupteur pour allumer la lumière chez vous, mais on devra associer une source d'énergie à cette hausse de consommation.
Remarque
Nous ne détaillerons pas ces mesures ici, mais nous pouvons évoquer la solution qui semble la plus naturelle, à savoir le stockage de l'énergie.
Il faut savoir qu'il est difficile et coûteux de stocker l'électricité : les batteries coûtent cher, et surtout il y a de la perte lorsqu'on veut ensuite récupérer cette énergie. C'est aussi le cas pour les autres formes de stockage (on peut par exemple remonter de l'eau vers un bassin pour générer de l'électricité plus tard via des turbines, mais là encore on ne récupère pas toute l'énergie dépensée, les meilleurs rendements sont d'environ 80%). Et même avec de bons rendements, on est limité en quantité de stockage possible.
Le stockage n'est donc pas la meilleure solution, à part pour des durées très courtes pour lesquelles on n'a pas le choix (moins de 10 minutes). Lorsqu'on le peut, c'est-à-dire sur une échelle de temps un peu plus longue, on préfère agir directement sur la génération de l'électricité, en ajustant la production d'une centrale, ou en cas de fort pic de demande, en mettant en service des centrales qui ne sont que rarement utilisées.
Ces pics de demande coûtent très cher, car il faut donc maintenir en état de marche des centrales de production d'électricité qui ne serviront qu'une très faible portion du temps. De plus, ces sources sont souvent les plus polluantes, (on utilise en France des centrales à charbon), le coût environnemental est donc aussi à prendre en compte.
