Quel rôle pour les énergies renouvelables dans le mix énergétique ?

Quel rôle pour les énergies renouvelables dans le mix énergétique ?
  • énergies renouvelables

Publié le 11 avril 2017

L’instabilité du marché des énergies fossiles et la nécessité de protéger l’environnement imposent une révision des stratégies énergétiques mondiales. Les énergies renouvelables disposent d’atouts considérables permettant de les considérer maintenant comme une source fiable simultanément aux autres énergies.

Le terme de mix énergétique désigne la répartition des différentes sources d’énergie primaire dans la consommation énergétique finale d’une zone géographique donnée [1]. À l’échelle mondiale, ce mix est dominé à 80 % par les énergies fossiles responsables des émissions des gaz à effet de serre (GES). Pour réduire les effets des GES et lutter efficacement contre le réchauffement climatique et la raréfaction des ressources fossiles, le modèle énergétique actuel doit évoluer vers un mix énergétique favorisant les sources d’énergies renouvelables (EnR), telles que l’eau, le vent, ou encore le soleil, présentes infiniment dans la nature. Dans ce cadre, l’Europe affiche des ambitions d’exemplarité au travers des directives exigeantes en faveur de la sobriété énergétique et de la maîtrise de la demande en énergie (suite du Paquet Climat-énergie, Directive Énergies Renouvelables [2],…). En France, le Grenelle de l’environnement a confirmé l’ensemble des orientations européennes en matière de maîtrise de l’énergie, de développement des énergies renouvelables et de lutte contre le changement climatique par un renforcement draconien programmé des réglementations.

Malgré tous les développements technologiques réalisés ces dernières décennies, les sources d’énergies renouvelables ne constituent toujours pas une alternative efficace face aux problématiques énergétiques actuelles. Ceci est dû à différents inconvénients, le principal étant le rendement fluctuant des sources d’EnR qui varie en fonction de la zone d’installation, de la saison et des aléas climatiques. À titre d’exemple, dans le cas de l’énergie solaire, les variations sont causées par le cycle jour-nuit, les passages nuageux, ou d’autres obstacles se plaçant entre le soleil est les panneaux photovoltaïques. Ce premier inconvénient est moins problématique lorsqu’il s’agit de centrales hydroélectriques, grâce à la présence de barrages qui retiennent l’eau et de cette façon prédéterminent la présence d’une certaine quantité d’eau. Le deuxième inconvénient est lié à l’investissement initial nécessaire, qui est élevé à cause du coût du matériel utilisé.

Le problème d’intermittence des sources d’énergie renouvelable peut être résolu par un couplage des sources d’approvisionnement et la formation d’un système dit hybride (SH). Un système hybride à sources d’énergie renouvelables (SHSER) est un système électrique, comprenant plus d’une source d’énergie, parmi lesquelles une au moins est renouvelable [3]. Le système hybride peut également comprendre un dispositif de stockage.

Les systèmes hybrides représentent une option à la construction de réseaux électriques modernes qui comprend des avantages économiques, environnementaux et sociaux.

Ces systèmes sont classés selon trois critères [4] :

  • Le premier critère est la présence ou non d’une source d’énergie classique. Cette source conventionnelle peut être un générateur diesel, une micro turbine à gaz, et dans le cas d’une étude du réseau électrique complet – une centrale tout entière.
  • Un second critère possible est la présence ou non d’un dispositif de stockage. La présence d’un stockage permet d’assurer une meilleure satisfaction des charges électriques pendant les périodes d’absence d’une ressource primaire à convertir en électricité. Les dispositifs de stockage peuvent être des batteries rechargeables, des électrolyseurs avec réservoirs d’hydrogène, des volants d’inertie, etc.
  • La dernière classification possible est celle relative au type de sources d’énergie renouvelables utilisées. La structure du système peut contenir un système photovoltaïque, une éolienne, un convertisseur d’énergie hydraulique (centrales hydroélectriques ou utilisation des vagues) ou une combinaison de ces sources. Un critère important pour la sélection de la source utilisée est le potentiel énergétique disponible qui dépend de l’endroit d’installation du système hybride. Un autre facteur déterminant est le consommateur électrique alimenté. Son importance détermine le besoin d’une source supplémentaire, d’un dispositif de stockage et/ou d’une source conventionnelle, etc.

Dans le cadre du développement des systèmes hybrides, plusieurs programmes de recherche ont été lancés ces dernières années. Ils ont abouti au développement de différentes technologies de production distribuée et de stockage [5]. Pour encourager ces développements, l’ADEME a lancé dans le cadre des Investissements d’Avenir un appel à projets Énergies Renouvelables. Dans cet AAP, l’hybridation des sources EnR est envisagée prioritairement sous l’angle de développements et innovations technologiques des moyens de production renouvelables eux-mêmes, afin d’optimiser leur fonctionnement conjoint voire leur couplage avec d’autres sources d’énergies non renouvelables.


RÉFÉRENCES :

[1] Qu’est-ce que le mix énergétique ?, Planète Énergies, Consulté le 17 /01/2017.

[2] Directive 2009/28/CE du Parlement européen et du Conseil du 23 avril 2009 relative à la promotion de l’utilisation de l’énergie produite à partir de sources renouvelables et modifiant puis abrogeant les directives 2001/77/CE et 2003/30/CE.

[3] D., Lazarov, Notton, G., Zarkov, Z., Bochev, I., (2005). Hybrid power systems with renewable energy sources – types, structures, trends for research and development. Proceedings of International Conference ELMA2005, Sofia, Bulgaria, pp. 515-520, 2005.

[4] Stoyanov, Étude de différentes structures de systèmes hybrides à sources d’énergie renouvelables, Thèse de l’université technique de Sofia, 2011.

[5] Renaudineau, Hybrid Renewable Energy Sourced System Energy Management & Self-Diagnosis, Thèse de l’École Nationale Supérieure d’Électricité et de Mécanique, 2013.


Par Kamélia BOUDERBALA, Consultante – Financement de l’Innovation – ACIES

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