Les défis d’intégrer des sources d’énergie renouvelable sur les réseaux électriques autonomes

4 septembre, 2019 | Blogue

Stéphan Landry, ing.

Ingénieur, Expert en réseaux électriques

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Les réseaux électriques autonomes situés en région éloignée produisent principalement leur électricité à partir de combustibles fossiles. Or, ces derniers sont coûteux en plus d’avoir un impact très négatif sur l’environnement. L’intégration de sources d’énergie renouvelable tels que le solaire et l’éolien constitue une solution écologique aux besoins énergétiques des communautés et des sites industriels isolés. Idéalement, l’énergie requise devrait être entièrement produite à partir de sources d’énergie renouvelable.  Toutefois, l’intégration d’une grande quantité d’énergie renouvelable pose certains défis à l’exploitation du réseau électrique.

Les défis

L’intégration d’une grande quantité d’énergie renouvelable peut affecter la stabilité et la performance d’un réseau électrique autonome. Lors d’un projet d’intégration de sources d’énergie renouvelable sur un réseau isolé, les impacts suivants doivent être considérés :

  • la diminution du niveau de courant de court-circuit disponible;
  • la diminution de la capacité de production d’énergie réactive (var);
  • la diminution de la réserve d’énergie tournante

Niveau de courant de court-circuit  

La majorité des systèmes d’énergie renouvelable fournissent beaucoup moins de courant lors d’un court-circuit comparativement à une génératrice diesel. Cette réduction du niveau de défaut disponible peut provoquer les effets suivants :

  • Les éléments des protections de surintensité (disjoncteur et fusible) peuvent être retardés ou devenir complètement inopérants;
  • La coordination des protections peut être compromise;
  • Le niveau d’énergie lors d’un défaut d’arc électrique peut-être augmenté;
  • La régulation de tension peut être affectée;
  • La distorsion de la tension peut être augmentée affectant ainsi la qualité de l’onde de l’alimentation électrique;

Capacité de production d’énergie réactive (var)

Les sources d’énergie renouvelable peuvent être grandement limitées en puissance  réactive (var), réduisant ainsi la capacité de démarrer des moteurs et de magnétiser des transformateurs.

Réserve d’énergie tournante

L’intégration de sources d’énergie renouvelable provoque en général une diminution importante de la réserve d’énergie tournante disponible puisque les génératrices avec moteur diesel ne sont pas conçues pour fonctionner à faible niveau de charge et que certaines devront être arrêtées. Par conséquent, des pannes du réseau électrique pourraient être plus fréquentes et la stabilité de fréquence pourrait être grandement affectée.

La génération d’énergie et la charge d’un réseau électrique doivent être égales en tout temps afin d’éviter des pannes et des variations de fréquence. Également, il est très difficile de contrôler la puissance de sortie d’une éolienne ou d’un panneau solaire, laquelle dépend directement de la source d’énergie renouvelable.

Pistes de solutions

Les solutions peuvent différer selon qu’il s’agisse du réseau d’une communauté ou celui d’un site industriel ou minier, car les besoins et la nature des charges sont très différents. Les solutions suivantes peuvent être envisagées afin de réduire les impacts liés à l’intégration de sources d’énergie renouvelable :

  • intégration d’un compensateur synchrone pour augmenter le niveau de défaut, régulariser la tension et fournir de l’énergie réactive;
  • surdimensionnement de l’onduleur des systèmes d’énergie renouvelable afin d’augmenter le niveau de défaut;
  • implantation d’une stratégie de contrôle des sources d’énergie, combinée à une gestion active des charges afin d’assurer la stabilité du réseau;
  • utilisation de relais de protection modernes, intégrant les nouvelles technologies et assurant une élimination rapide et sélective des défauts de faible amplitude;
  • élimination des fusibles de gros calibre non compatibles avec les sources d’énergie renouvelable;
  • intégration d’un système de stockage d’énergie ayant des performances et une autonomie adéquates pour assurer la stabilité et la continuité de service du réseau

En conclusion

Le développement des nouvelles technologies, qui comprennent les systèmes de stockage d’énergie, ainsi que l’évolution des systèmes de contrôle faciliteront l’intégration massive d’énergie renouvelable aux réseaux autonomes et permettront un jour d’éliminer la génération d’énergie à partir de carburants fossiles. L’expertise de BBA en matière de réseaux autonomes contribue à l’intégration harmonieuse des sources d’énergie renouvelable.

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