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Micro-réseaux : Promouvoir la production locale pour la consommation locale d'énergie renouvelable
L'utilisation efficace des énergies renouvelables telles que l'énergie solaire et l'énergie éolienne est un élément essentiel pour atteindre la neutralité carbone. Selon le Bilan statistique de l'énergie dans le monde 2023 Selon un rapport publié par l'Energy Institute au Royaume-Uni, les énergies renouvelables, y compris l'hydroélectricité, représentent déjà environ 30 % de l'approvisionnement en électricité dans le monde. La quantité totale d'énergie renouvelable est de 8 539 TWh. Cela signifie qu'elle a plus que quadruplé par rapport aux 2 058 TWh qu'elle représentait en 1985.
Lorsqu'il s'agit d'utiliser pleinement les énergies renouvelables, de nombreuses personnes pensent à la production d'électricité à grande échelle dans des lieux regorgeant d'énergie naturelle. Il s'agit par exemple de la production d'énergie solaire dans des endroits vastes comme les déserts ou les prairies, ou de la production d'énergie éolienne en mer. Cependant, il existe des formes d'énergie renouvelable même au cœur d'une grande ville. En fait, des efforts sont déployés de manière proactive pour introduire la production d'électricité à partir d'énergies renouvelables dans les zones urbaines. Au Japon, par exemple, des panneaux solaires sont installés sur les toits des immeubles et des maisons. La quantité d'énergie produite par ces panneaux solaires est faible. Cela signifie qu'ils sont positionnés comme des sources d'énergie auxiliaires. Néanmoins, ils sont utilisés de manière efficace. En outre, de nouveaux efforts sont en cours pour développer et introduire des technologies de production d'énergie solaire sur les murs et les fenêtres des bâtiments, ainsi que des technologies qui génèrent de l'énergie en utilisant les vibrations produites par les personnes qui marchent.
Si l'on considère la situation d'un point de vue global, de nombreuses villes petites et moyennes s'efforcent de parvenir à une production locale pour une consommation locale, c'est-à-dire que l'énergie consommée localement est fournie par l'utilisation de l'énergie éolienne, de l'énergie solaire, de l'énergie hydraulique et d'autres formes d'énergie renouvelable dans cette localité. En outre, un nombre croissant d'entreprises participent également à l'initiative RE100. RE100 est une initiative internationale dont l'objectif est que les entreprises fournissent l'énergie qu'elles utilisent dans leurs activités avec 100 % d'énergie renouvelable. Ces entreprises introduisent de manière proactive des équipements de production d'énergie dans leurs usines et autres installations afin de produire autant d'énergie que possible par leurs propres moyens (Fig. 1).
Micro-réseaux : Soutenir la production locale pour la consommation locale d'énergie renouvelable
Les efforts visant à produire localement pour la consommation locale en convertissant l'énergie renouvelable en électricité constituent un moyen extrêmement efficace d'utiliser l'énergie. En effet, il est possible de minimiser les pertes d'énergie qui se produisent toujours dans les systèmes électriques lors de la transmission et de la distribution de cette énergie.
Les grandes centrales électriques sont situées loin des villes où une grande quantité d'énergie est consommée dans les systèmes électriques actuels. L'électricité produite dans ces centrales est transmise et distribuée dans les zones où elle est consommée pour être utilisée dans la vie quotidienne et les activités socio-économiques. Cependant, environ 30 % de l'énergie produite dans les centrales électriques est perdue dans le processus jusqu'à son utilisation via le réseau de transmission et de distribution d'énergie (également connu sous le nom de réseau). En effet, une grande partie de l'énergie est dissipée sous forme de chaleur ou d'ondes électromagnétiques en raison des lignes électriques et des charges des convertisseurs de puissance. Plus la distance de transmission et de distribution de l'électricité est courte, moins la puissance est convertie, ce qui permet de réduire les pertes de puissance. Par conséquent, nous pouvons minimiser l'occurrence des pertes d'énergie en réalisant une production locale pour une consommation locale en utilisant l'énergie naturelle qui nous entoure comme source d'alimentation distribuée.
*Cette page est en japonais.
Un réseau électrique à petite échelle visant à produire localement de l'électricité pour la consommer localement est appelé micro-réseau (Fig. 2). Outre l'utilisation efficace des énergies renouvelables, les micro-réseaux présentent d'autres avantages, puisqu'il s'agit de systèmes électriques distribués. Par exemple, les micro-réseaux sont capables de fournir de manière stable de l'électricité aux communautés, même en cas de coupure de courant à grande échelle lors d'une situation d'urgence telle qu'une catastrophe. Cela nous permet de maintenir notre vie quotidienne et nos activités commerciales.
Principales conditions préalables à l'exploitation des réseaux électriques : Principe d'équilibrage
Le concept des micro-réseaux est simple. Cependant, il n'est pas si facile de réaliser des micro-réseaux. En effet, la construction et l'exploitation des réseaux électriques reposent sur un principe majeur appelé "principe d'équilibrage".
Le principe d'équilibrage est la règle selon laquelle la quantité d'énergie fournie par une centrale électrique doit toujours correspondre à la quantité de demande d'énergie, quel que soit le système électrique. Si nous exploitons un système électrique en violation de ce principe, la tension de l'électricité deviendra instable et l'équipement pourra tomber en panne, ce qui entraînera une coupure de courant à grande échelle.
Cependant, l'énergie dérivée des énergies renouvelables, comme l'énergie solaire, est produite à partir de phénomènes naturels instables. Par conséquent, nous ne pouvons pas ajuster commodément la quantité d'énergie produite. Il est donc difficile de fournir l'énergie que nous utilisons et de l'utiliser pleinement avec la seule énergie produite dans la communauté. Cela signifie qu'il est nécessaire d'employer un mécanisme qui tienne compte des excédents et des déficiences grâce à un fonctionnement et une gestion avancés, comme l'ajustement fin de l'équilibre entre l'offre et la demande dans la communauté ou l'utilisation d'un grand système de stockage de l'énergie (ESS).
Réseaux intelligents : Condition préalable majeure pour la réalisation des micro-réseaux
Un réseau intelligent est un mécanisme qui contrôle automatiquement l'énergie nécessaire pour qu'elle puisse être fournie sans excédents ni déficiences en utilisant des compteurs intelligents et d'autres dispositifs de télécommunication pour visualiser en temps réel la demande d'énergie dans chaque foyer, établissement commercial ou autre installation.
Les micro-réseaux et les réseaux intelligents sont des concepts différents. Néanmoins, il est difficile de réaliser un micro-réseau qui assure une production locale pour une consommation locale d'électricité de manière efficace et effective sans introduire un mécanisme de réseau intelligent. Les réseaux intelligents saisissent en temps réel et en détail la quantité d'énergie générée par les installations de production d'énergie renouvelable distribuée et la quantité d'énergie consommée dans la vie quotidienne et les affaires afin de parvenir à un équilibre entre les deux tout en gérant la charge et la décharge de multiples ESS distribués. En cas d'insuffisance de l'énergie générée par les valeurs admissibles de charge et de décharge des systèmes de production d'énergie renouvelables installés, les réseaux intelligents achètent et libèrent de l'énergie à partir du réseau plus large afin de préserver l'équilibre.
La technologie qui utilise la technologie IdO pour contrôler la quantité d'énergie fournie comme si les multiples équipements de production d'énergie et les systèmes électriques d'urgence d'un micro-réseau constituaient une seule centrale électrique est appelée "centrale électrique virtuelle" (VPP), tandis que les compteurs intelligents sont utilisés pour saisir en temps réel la situation de la consommation d'énergie dans les ménages et les établissements commerciaux. Si l'on considère la situation au niveau mondial, les compteurs intelligents se répandent rapidement. Les compteurs intelligents ont commencé à être installés dans les foyers en 2014 dans la région métropolitaine de Tokyo au Japon. L'installation a été achevée dans la quasi-totalité des ménages et des établissements commerciaux à la fin de l'année fiscale 2020. L'installation des compteurs intelligents dans tout le Japon devrait être achevée d'ici la fin de l'année fiscale 2024. En d'autres termes, nous pouvons dire que les bases pour promouvoir la construction de micro-réseaux sont en train d'être posées.
Les systèmes de transmission et de distribution d'énergie à courant continu visent à améliorer encore leur efficacité
Des tentatives sont également en cours pour augmenter encore le taux d'utilisation de l'énergie avec les micro-réseaux. Actuellement, des développements technologiques sont en cours pour introduire un nouveau réseau de transmission et de distribution d'énergie appelé "micro-réseau CC", qui transmettra et distribuera de l'énergie CC au lieu de l'énergie CA utilisée pour les alimentations électriques commerciales.
Les sources d'alimentation en courant continu telles que les batteries solaires et les accumulateurs sont souvent utilisées pour l'alimentation des micro-réseaux. D'autre part, du point de vue de la consommation d'énergie, les appareils de télécommunication fabriqués à l'aide de semi-conducteurs et de composants électroniques et les produits électroniques à faible consommation d'énergie fabriqués à l'aide d'onduleurs fonctionnent à l'aide de courant continu. Cela signifie que les deux parties gèrent l'alimentation en courant continu.
Toutefois, à l'heure actuelle, le courant alternatif est transmis et distribué, de sorte qu'il est nécessaire de convertir le courant à la fois lorsqu'il est transmis et lorsqu'il est utilisé. C'est à ce moment-là que se produit la perte de puissance. Les micro-réseaux à courant continu sont une technologie qui vise à minimiser ce gaspillage. Il est prévu que des bus à courant continu d'environ 400 V soient installés à la place des lignes électriques conventionnelles à courant alternatif de 200 V / 100 V et que les réseaux commerciaux à haute tension fonctionnent en étant connectés par l'intermédiaire d'un convertisseur bidirectionnel CA/CC. Outre les micro-réseaux, les systèmes de transmission d'énergie à courant continu sont utilisés pour transmettre de l'énergie sur de longues distances. Il existe déjà des exemples d'utilisation pratique de cette technologie en Europe et en Amérique.
La construction et l'exploitation des micro-réseaux progresseront sans aucun doute parallèlement à l'expansion des paramètres d'utilisation des énergies renouvelables. On s'attend à ce que la demande augmente encore pour des micro-réseaux encore plus efficaces et flexibles, capables de gérer différents paramètres d'utilisation, ainsi que pour les composants électroniques qui soutiennent la construction de ces micro-réseaux.
Autres liens
- Renforcement des mesures de lutte contre le changement climatique
- "Guide de candidature "Compteur intelligent
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