La gestion de l'alimentation en électricité est simple à mettre en œuvre

par Vivian Bullinger | 04.08.2021

La gestion de l'alimentation en électricité pour les énergies renouvelables est un élément sur la voie de la neutralité climatique. L'article suivant explique comment la mise en œuvre s'effectue et quelles solutions techniques existent à cet effet.

On entend par "neutralité climatique" le fait de ne libérer que la quantité de gaz à effet de serre qui peut être liée à nouveau. De nombreuses nations se sont fixé cet objectif, mais le chemin pour y parvenir est long et exige beaucoup de tous les participants. Pour atteindre l'objectif fixé pour l'Allemagne, à savoir la neutralité climatique d'ici 2045, il faut notamment poursuivre le développement des énergies renouvelables de manière conséquente. Ce qui implique de nouveaux défis.

La gestion de l'injection pour stabiliser le réseau électrique

Diverses mesures doivent être prises pour développer la production d'électricité à partir de l'énergie éolienne et photovoltaïque. Il s'agit notamment de l'extension du réseau et de la mise en place de dispositifs de stockage de l'énergie, deux mesures suffisantes qui seront plutôt mises en œuvre à moyen terme. Une mesure qui peut être mise en œuvre immédiatement est la gestion intelligente - également appelée gestion de l'alimentation - des producteurs et des consommateurs d'énergie décentralisés. La gestion de l'injection permet aux producteurs d'électricité décentralisés d'injecter leur électricité et aux fournisseurs d'énergie de veiller à la stabilité nécessaire du réseau électrique. La figure 1 montre comment les gestionnaires de réseau veillent à l'équilibre du réseau électrique (tension et fréquence). Il s'agit de maintenir l'équilibre entre l'offre (production d'électricité) et la demande (consommation d'électricité).

Abbildung 1: Netzstabilität – Netzbetreiber müssen das Stromnetz in der Balance halten (Spannung und Frequenz). Angebot (Produktion von Strom) und Nachfrage (Verbrauch von Strom) müssen im Gleichgewicht gehalten werden.

Gestion de l'injection dans le réseau moyenne tension

En 2012, Solar-Log GmbH a été l'un des premiers fabricants à lancer sur le marché une solution de gestion de l'alimentation des installations PV. Le système de gestion de l'énergie Solar-Log permet aux installations PV de toutes tailles de répondre aux exigences correspondantes.

En 2019, une nouvelle réglementation est apparue, la VDE-AR-N 4110 (VDE 4110). Celle-ci vise à garantir la stabilité du réseau moyenne tension, étant donné la forte augmentation des installations PV dans ce secteur. Dans de nombreux autres pays où le nombre d'énergies renouvelables est en hausse, de telles règles ou des règles similaires sont désormais appliquées. La nouvelle réglementation en Allemagne concerne toutes les installations PV dont le point de raccordement au réseau est situé sur le réseau moyenne tension d'un exploitant de réseau.

La réglementation VDE-4110 a en outre été rendue nécessaire par le développement du marché intérieur européen de l'énergie. Les nouvelles exigences ont été consignées dans la directive européenne sur le marché intérieur de l'électricité et dans le règlement sur le marché intérieur de l'électricité. L'objectif est de créer un marché de l'électricité fluide au sein de l'UE, qui fonctionne également au niveau transfrontalier. Il s'agit en outre de générer davantage de concurrence et d'établir un marché de gros transparent. (Source : Central and decentralized elements in the energy system, National Academy of Sciences Leopoldina, acatech - Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, Union der deutschen Akademien der Wissenschaften, 2020) Ainsi, la nouvelle réglementation VDE fait partie des exigences européennes qui concernent ou concerneront à l'avenir de nombreux autres pays de l'UE.

Solution pour le raccordement de l'installation PV au réseau moyenne tension

Tout d'abord, la question se pose de savoir ce que les nouvelles réglementations exigent exactement des propriétaires ou des exploitants d'installations ? L'exemple du marché allemand montre à quel point les exigences sont complexes (voir figure 3). Il s'agit notamment de diverses courbes caractéristiques, comme par exemple Q(U) pour la stabilisation de la tension. En outre, différentes valeurs de mesure telles que P, Q, U et I doivent pouvoir être consultées. Ce n'est que lorsque ces exigences et d'autres sont remplies que l'installation photovoltaïque peut alimenter le réseau électrique allemand.

Demandé : la gestion de l'injection dans la pratique

Roland Löhr est directeur technique chez Solar-Log GmbH, l'un des principaux fabricants mondiaux de systèmes de surveillance PV, d'énergie intelligente et de gestion de l'alimentation. Avec son équipe, il est notamment responsable de la mise en œuvre de la norme VDE-4110 chez Solar-Log. Dans une courte interview, il décrit où se situaient les défis et quels sont les avantages de la norme pour le secteur photovoltaïque.

Quelles solutions le système Solar-Log offre-t-il pour mettre en œuvre ces exigences complexes ?

Une norme, de nombreuses exigences différentes. Tel pourrait être le titre de la norme VDE-AR-4110. Il n'y a pas seulement de nouvelles réglementations, mais les exigences en matière de vitesse et de précision avec lesquelles les réglementations doivent être mises en œuvre ont été renforcées. C'était l'un des grands défis que nous devions relever. Comme nous étions déjà à l'avant-garde chez Solar-Log avec l'introduction de la gestion de l'alimentation, nous nous réjouissions de ce nouveau projet malgré les nombreux obstacles.

Il s'agissait donc d'élargir les capacités du système Solar-Log dans le domaine de la puissance active et réactive. Et donc de répondre aux exigences de régulation des installations en moyenne tension par les différents exploitants de réseau. Presque chaque exploitant de réseau a des exigences différentes pour les installations photovoltaïques qui alimentent "son" réseau. C'est pourquoi nous proposons désormais toute une gamme d'options de régulation. Effet secondaire positif de cette diversité : le système Solar-Log est également prêt pour les installations PV en Suisse et en Autriche, par exemple.

L'une des solutions les plus demandées par les exploitants de réseau est représentée dans le graphique 4. Pour répondre aux exigences ou aux réglementations, il faut un enregistreur de données (Solar-Log Base 2000), un bloc d'alimentation sur profilé chapeau, les licences Modbus TCP et commercialisation directe ainsi qu'un compteur d'utilisation. Il est ainsi possible de mettre en œuvre les exigences respectives avec tous les composants tels que l'onduleur, l'enregistreur de données, la technique de télégestion et la commercialisation directe.

Pouvez-vous expliquer plus en détail la mise en œuvre d'une exigence qui a été ajoutée ?

J'aimerais beaucoup. La régulation Q (P/Pn) ou Q(U) avec bande morte de tension est relativement nouvelle dans la VDE-4110. Dans l'exemple (figure 5 a), nous avons quatre niveaux différents pour cette régulation. Mais il y a aussi des exploitants de réseau qui exigent jusqu'à sept niveaux. Nous pouvons bien sûr les régler sur l'enregistreur de données.

Plus bas, dans la figure 5 b, on voit où les valeurs doivent être respectées. Autrement dit, où elles sont mesurées et peuvent être élevées en conséquence. Ces points se situent par exemple au niveau de la station de transfert ou de l'installation de production. En outre, il est clairement stipulé ce qui doit être respecté en cas de panne de la technique de télégestion ou de mesure. Dans cet exemple, le fonctionnement se poursuivrait alors, avec la dernière valeur reçue valide. Tous ces réglages peuvent ensuite être effectués dans le système Solar-Log.

Nous venons de voir le questionnaire que les clients doivent remplir. Solar-Log propose-t-il d'autres aides aux clients pour la mise en œuvre de la réglementation VDE ?

Oui, nous sommes conscients que l'exploitant de l'installation doit faire face à une multitude d'exigences et de bureaucratie et qu'il ne peut pas être le professionnel dans tous les domaines. C'est pourquoi nous proposons, si nécessaire, un service complet ou un soutien de projet. Cela comprend quatre étapes :

1. Nous informons le client des solutions possibles pour mettre en œuvre la réglementation requise.
2. Nous planifions et convenons de la solution avec lui et l'exploitant du réseau. Nous commandons ensuite les composants nécessaires.
3. Nous assistons le client lors de l'installation des composants et de leur configuration.
4. Et enfin, nous nous occupons de la mise en service sans problème et du reporting qui s'ensuit.

Dans quelle mesure l'exploitant de l'installation en profite-t-il ? Et comment cela fait-il avancer le secteur solaire ?

Au fond, il s'agit de garantir la stabilité du réseau et de permettre ainsi au plus grand nombre possible d'installations ENR et PV d'alimenter le réseau. À l'avenir, la part des installations renouvelables devrait augmenter et la réglementation VDE crée quasiment la base pour cela. À long terme, cela ne suffira probablement pas, mais on travaille à l'extension du réseau. Le secteur photovoltaïque et les exploitants d'installations individuelles profitent donc de la réglementation, même si cela implique dans un premier temps un surcroît de travail.

Avez-vous un autre exemple pratique à nous donner ?

Nous avons récemment eu une entreprise industrielle chez qui une installation photovoltaïque avait été mise en place et qui souhaitait injecter son énergie PV dans le réseau. Cette installation montre une fois de plus que des solutions individuelles sont souvent nécessaires pour alimenter le réseau moyenne tension. Pour la mise en œuvre de la courbe caractéristique Q(U), la mesure au point de raccordement au réseau dans le poste de transformation a été exigée. Pour cela, le Solar-Log a besoin des valeurs de mesure d'un analyseur de réseau compatible. Il aurait toutefois été très difficile de l'installer ultérieurement, car cela aurait nécessité de couper toute l'alimentation électrique de l'entreprise.

Une autre solution a toutefois été trouvée avec l'exploitant du réseau. Celui-ci disposait déjà d'une mesure correspondante et a accepté de transmettre les valeurs de mesure nécessaires à Solar-Log via l'interface Modbus TCP PM. Le client a ainsi pu économiser beaucoup de temps et d'argent pour l'installation supplémentaire. Nous avons également pu terminer rapidement la configuration et les tests de mise en service avec l'installateur et l'exploitant du réseau. Au final, l'installation photovoltaïque a été alimentée en temps voulu et le client n'a pas eu de dépenses supplémentaires.

Retour à l'aperçu