Les réseaux électriques constituent la colonne vertébrale de toute société moderne, car ils assurent le lien entre la production et la consommation d’énergie électrique. Cette tâche consistant à assurer le lien prend de plus en plus d’importance avec l’extension des installations photovoltaïques décentralisées, l’électrification du transport individuel et la multiplication des installations de pompes à chaleur. Grâce à des réseaux électriques puissants, l’énergie électrique continuera d’être disponible à l’avenir de manière fiable, dans les quantités nécessaires, partout et à tout moment.
Pourquoi la transition énergétique a-t-elle en particulier des répercussions sur les réseaux moyenne et basse tension?
Les réseaux électriques de la Suisse sont répartis en réseaux très haute, haute, moyenne et basse tension. Avec près de 70%, les réseaux moyenne et basse tension, dont la plupart sont enterrés, constituent la part la plus importante. Les réseaux haute tension représentent environ 20%, suivis par le réseau très haute tension de Swissgrid (env. 10%). Alors que les centrales à haut rendement alimentent les réseaux très haute et haute tension, les installations photovoltaïques sont majoritairement raccordées aux réseaux moyenne et basse tension. Le secteur part du principe que plus de 90% de toutes les installations photovoltaïques – dont 75% en zone rurale – continueront à alimenter ces réseaux à l’avenir. Les réseaux ne sont pas dimensionnés pour cette montée en puissance, en particulier dans les territoires ruraux. De la même manière, l’infrastructure de recharge des véhicules électriques sera intégralement raccordée aux réseaux moyenne et basse tension. Des perspectives identiques se profilent dans le cadre de l’électrification des besoins en chaleur avec l’utilisation des pompes à chaleur. Conséquence: ces trois évolutions entraînent une augmentation considérable du besoin en puissance dans les réseaux électriques moyenne et basse tension et provoqueront une forte surcharge de ces réseaux à défaut d’extension.
Mandat de prestations des réseaux électriques
Les réseaux haute, moyenne et basse tension sont dimensionnés à la fois pour fournir la puissance maximale que les consommatrices et consommateurs attendent et pour récupérer la puissance installée de toutes les installations de production à tout moment. Pour garantir ces fonctions, les réseaux sont prévus pour une charge maximale, autrement dit un pic de puissance. Typiquement, deux cas extrêmes sont pris en compte pour cela: le cas de la forte charge est caractérisé par une consommation maximale et une production minimale dans ces réseaux. Ce cas se produit souvent en hiver. En revanche, dans le cas de la forte injection, la consommation dans ces réseaux est minime et la production est maximale. Ce scénario se produit souvent les dimanches d’été.
Les installations photovoltaïques modifient les flux d’électricité
En raison des installations photovoltaïques, de nombreux consommatrices et consommateurs deviennent aujourd’hui des producteurs d’électricité, ce que l’on appelle des prosommateurs. Alors que l’électricité passe du réseau très haute et haute tension aux prosommateurs en tant que consommateurs en cas de forte charge, comme c’est déjà le cas aujourd’hui, elle est réinjectée dans les réseaux par les prosommateurs en tant que producteurs en cas de forte production. Par conséquent, chaque nouvelle installation photovoltaïque peut entraîner une extension du réseau permettant l’absorption des flux d’électricité modifiés. L’ampleur de ce besoin d’extension est illustrée dans les Perspectives énergétiques 2050+ de la Confédération: selon ces dernières, la puissance installée des installations photovoltaïques devrait passer de 2,5 GW à 37,5 GW d’ici 2050. La taille moyenne des installations étant aujourd’hui de 22 kW, cela représente une augmentation de 1,6 million d’installations photovoltaïques, qui injecteront toute leur électricité dans les réseaux électriques en cas de forte production.
L’électromobilité augmente les pics de consommation
L’électrification du transport individuel, en revanche, augmente la demande d’énergie et de puissance côté consommation. Une station de recharge pour une maison individuelle peut doubler le pic de consommation maximal actuel. Les prévisions les plus récentes partent du principe que d’ici 2035, la moitié des voitures particulières seront électriques; la Confédération prévoit que d’ici 2050, toutes les voitures particulières, soit 3,6 millions, seront entièrement électrifiées. Un grand nombre de ces véhicules seront rechargés dans des stations de recharge à domicile, et donc via le réseau basse tension. Le reste des opérations de chargement s’effectuera sur le lieu de travail et dans des stations de recharge rapide, dont la majorité est reliée au réseau moyenne tension. Comment cela se traduit-il en chiffres? Si 400’000 voitures particulières sont déjà chargées simultanément avec une capacité de charge typique de 11 kW, cela signifie une augmentation de charge de 4,4 GW. Soit 46% de la charge maximale en Suisse en 2020.
Exploiter le potentiel du numérique
Le potentiel synergétique entre les installations photovoltaïques et l’électromobilité en termes d’extension du réseau est relativement faible. Afin d’optimiser l’extension du réseau et les coûts associés, BKW Power Grid a développé des solutions de simulation et d’automatisation de la planification réseau ainsi que de prévision du comportement des clientes et clients. Pour cela, BKW Power Grid mise beaucoup sur la transition numérique, utilise les possibilités de l’intelligence artificielle et combine les connaissances internes avec les informations et les bases de données accessibles au public. Des algorithmes de BKW Power Grid modélisent par exemple chaque nuit le réseau électrique de BKW avec une performance de 100 années-ingénieur afin de déterminer les capacités libres du réseau pour le raccordement de nouvelles installations photovoltaïques ou les dépassements des valeurs limites.
Créer les conditions-cadres pour la naissance d’un réseau électrique optimisé
Outre les solutions techniques, la législation peut également avoir une influence positive sur les coûts de la transition énergétique et climatique. Si les installations photovoltaïques sont limitées à 70% de leur capacité installée, les économies liées à l’extension du réseau peuvent se chiffrer en milliards d’ici 2050. Cette limitation ne réduit que de 3% la quantité d’énergie produite annuellement. BKW Power Grid analyse également comment atténuer les pics de charge dus à l’électromobilité et aux pompes à chaleur ou comment lisser la consommation dans le temps, tout cela sans déroger au confort et à la qualité offerts aux clientes et clients. La façon la plus efficace – et la plus avantageuse – de sensibiliser les clients aux coûts du réseau est d’avoir une tarification réseau conforme au principe de l’origine des coûts. Un tarif simple, qui facture en fonction de la puissance raccordée, crée des incitations efficaces permettant de lisser les pointes de charge dans le réseau électrique et ainsi d’optimiser l’extension du réseau. BKW a soumis cette proposition aux autorités.
Des solutions globales
De toute évidence, la mutation fondamentale du système énergétique ne fait que commencer et la transition énergétique et climatique nous concerne tous. Il est donc nécessaire de promouvoir ensemble des solutions qui prennent en compte et optimisent la production, les réseaux et la consommation d’énergie électrique en tant que système intégré. Grâce à l’interaction entre la limitation de la puissance des installations photovoltaïques, la tarification en fonction de la puissance raccordée, la charge intelligente des véhicules électriques et l’utilisation coordonnée des pompes à chaleur, ainsi qu’à la planification et l’exploitation numériques du réseau, nous parviendrons à limiter la nécessité d’extension du réseau électrique. Car sans ces optimisations, l’extension supplémentaire du réseau pour le photovoltaïque, l’électromobilité et le besoin en chaleur coûtera 11 milliards de francs dans le seul réseau basse tension suisse, selon une étude de BKW Power Grid et de l’Université de Genève.
