L’opérateur d’énergie britannique parie sur une technologie séculaire pour sauvegarder son réseau, car les centrales électriques qui ont traditionnellement contribué à la stabiliser sont fermées et remplacées par des systèmes d’énergie renouvelable.
Les dispositifs métalliques de rotation appelés volants ont été utilisés depuis des siècles pour fournir une inertie – résistance à des changements soudains de mouvement – à diverses machines, de la roue d’un potier à la machine à vapeur.
Les opérateurs de grille se tournent maintenant sur la technologie pour ajouter une inertie aux systèmes d’électricité renouvelables pour empêcher les pannes de panne comme celle qui a frappé l’Espagne et le Portugal cette année.
Dans un réseau électrique, l’inertie est généralement fournie par de grands générateurs de filage trouvés dans les centrales au charbon et à gaz, aidant à maintenir une fréquence régulière en lissant les fluctuations de l’offre et de la demande.
Mais les sources d’énergie renouvelables comme l’énergie solaire et éolienne n’ajoutent pas d’inertie au réseau, et ne peuvent généralement pas aider avec d’autres problèmes, tels que le contrôle de la tension.
Les volants peuvent imiter l’inertie rotationnelle des générateurs de centrales électriques, tournant plus rapidement ou plus lent pour répondre aux fluctuations.
Sans turbines rotatives, « le système est plus sujet aux fluctuations qu’elle ne le serait autrement », a expliqué David Brayshaw, professeur de science climatique à l’Université de Reading en Angleterre.
« Alors que nous arrivons à des niveaux plus élevés de renouvellements, nous allons devoir y penser plus attentivement. »
Volants et batteries
La péninsule ibérique, qui est alimentée par une part élevée des énergies renouvelables, a été sombre le 28 avril après que son réseau n’a pas pu absorber une poussée soudaine de tension et des écarts de fréquence.
Le gouvernement espagnol a depuis pointé des doigts sur les centrales électriques conventionnelles pour ne pas contrôler les niveaux de tension.
Il pourrait servir de réveil similaire à une panne de 2019 qui a plongé des parties de la Grande-Bretagne dans l’obscurité après une baisse de la fréquence de grille.
Cette panne d’électricité a incité le National Energy System Operator (NESO) du Royaume-Uni à lancer ce qu’il a appelé un programme « premier mondial » pour contracter des projets de stabilisation du réseau.
Les volants et les batteries peuvent ajouter une inertie synthétique au réseau, mais le professeur d’ingénierie Keith Pullen dit que les volants en acier peuvent être plus rentables et durables que les batteries lithium-ion.
« Je ne dis pas que les volants sont la seule technologie, mais ils pourraient être très, très importants », a déclaré Pullen, professeur à City St George’s, University of London et directeur de la startup de vol de vol Lestor.
Dans les années à venir, Pullen a averti que la grille deviendrait également plus instable en raison de la demande plus grande, mais plus épineuse.
Avec les voitures électriques, les pompes à chaleur et les centres de données gourmands en énergie étant accrochés à la grille, « nous aurons plus de charges de choc … que le volant lisse ».
Inertie sans carbone
La société norvégienne STATKRAFT’s Green plus Grid Park à Liverpool a été l’un des projets contractés par Neso pour garder les lumières allumées.
Opérationnel depuis 2023, il s’agit d’un lancer de pierre d’un ancien site de centrale électrique au charbon qui s’approchait de la ville du nord de l’anglais pendant la majeure partie du 20e siècle.
Mais maintenant, au lieu de turbines à vapeur, deux volants géants pesant 40 tonnes (40 000 kilogrammes) chaque tourbillon sur le site de Statkraft, qui fournit un pour cent de l’inertie pour la grille nécessaire en Angleterre, en Écosse et au Pays de Galles.
Chaque volant est attaché à un compensateur synchrone, une machine à filtrer qui stimule encore l’inertie et fournit des services de contrôle de tension dans la région de Liverpool.
« Nous prévoyons que l’inertie sans brûler de combustibles fossiles, sans créer d’émissions de carbone », a déclaré Guy Nicholson, chef de solutions de grille zéro-carbone de Statkraft.
Selon NESO, 11 autres projets similaires de compensateurs synchrones et de volants ont été opérationnels en Grande-Bretagne en 2023, avec plusieurs autres contractés.
‘Pas assez rapide’
Le gouvernement « travaille en étroite collaboration avec nos partenaires de l’industrie qui développent une technologie de pointe, y compris les volants, les compensateurs statiques et synchrones, alors que nous révisons le système énergétique », a déclaré un porte-parole du Department for Energy Security et Net Zero.
Mais «nous ne les construisons pas assez rapidement pour décarboniser la grille», a averti Nicholson.
La Grande-Bretagne vise à alimenter le réseau avec une énergie propre à 95% du temps d’ici 2030, avant de passer complètement aux énergies renouvelables au cours de la prochaine décennie.
« Pour le moment … nous ne pouvons même pas le faire pendant une heure », a déclaré Nicholson.
Même lorsqu’il y a suffisamment d’énergie solaire et éolienne, « nous devons encore exécuter des turbines à gaz pour garder la grille stable », a-t-il expliqué.
Pourtant, la Grande-Bretagne et l’Irlande voisine semblent être en avance sur la courbe de l’achat de la technologie pour stabiliser les réseaux renouvelables.
« Dans GB et en Irlande, les opérateurs du système dirigent en contractant ces services », a déclaré Nicholson. « Sur le continent, il n’y a pas eu le même disque pour ça. »
« Je pense que ces choses sont motivées par des événements. Donc, la panne d’espagnol entraînera le changement. »
