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Un village coupé du réseau mais alimenté par un système de stockage 100% renouvelables

Expérience inédite fin 2019 en Allemagne : un village a été mis hors réseau et alimenté par un système de stockage local de 10 MW. Ce projet pilote européen démontre l'intérêt du stockage collectif pour fournir une électricité 100% renouvelables à tout moment. La Belgique développe également un projet ...citoyen.

Le village de Bordesholm, au nord de l'Allemagne, a vécu une expérience inédite le dernier week-end de novembre 2019 : durant une heure, cette entité de 7.500 habitants a été coupée du réseau électrique et uniquement alimentée par un système de stockage de 10 MW, qui fournit une électricité locale 100% renouvelables.

« De l’isolement du réseau à la resynchronisation avec le réseau électrique public en passant par le mode de fonctionnement en site isolé, tout s’est déroulé sans problème », s’est réjouit Paul Robert Stankat, ingénieur en développement systèmes chez SMA, groupe international spécialisé dans les applications photovoltaïques et les solutions de stockage, qui a diffusé un communiqué sur cette expérience. « Le système de stockage a pu répondre à la totalité du besoin en électricité du village, qui a ainsi pu être alimenté uniquement en énergies renouvelables. »

La commune couvre déjà 75% de ses besoins par des productions renouvelables locales - éolien, photovoltaïque, ... - mais compte atteindre 100% en 2020, d'où ce projet pilote européen.

Ce projet a vu le jour début 2019 avec la mise en service d'un système de stockage de 10 MW de puissance et d'une capacité de 15 MWh (photo ci-dessus).

Ce système de stockage, qui peut fonctionner en réseau local indépendant, assure en priorité une puissance de régulation primaire, fournit de l’électricité et garantit également l’approvisionnement énergétique de la commune en cas de pannes du réseau.

Pour réaliser fin novembre 2019 un test en conditions réelles, SMA a fourni une solution sur mesure composée d’onduleurs à batterie et d'un contrôleur de fréquence, équipés des fonctions site isolé, démarrage autonome et synchronisation.

Frank Günther, gérant de la société Versorgungsbetriebe partenaire du projet, tire également des conclusions positives : « Nous sommes parvenus à prouver qu’il était possible d’être approvisionné entièrement en énergie renouvelable, et cela de manière sûre et rentable. À l’échelle européenne, notre commune montre le chemin vers la sécurité énergétique. Nous pouvons montrer que la stabilité de système peut aussi être atteinte avec uniquement les énergies renouvelables. »

Le stockage collectif constitue une avancée décisive vers un système électrique 100% renouvelables.

En effet, les productions éoliennes et photovoltaïques - principalement - sont variables selon la météo et les saisons : il y a plus de soleil en été et plus de vent en hiver. Il s'agit donc de stocker les surplus de production quand ils sont abondants et de les restituer sur le réseau électrique quand la demande est importante et la production trop faible.

 

Un stockage collectif ou mobile

 

Ce stockage prend tout son sens dans une dimension collective et locale et en soutien à l'équilibre d'un réseau 100% renouvelables.

Au niveau individuel, les batteries domestiques (à la maison, pour stocker sa production photovoltaïque) sont par contre peu souhaitables - outre leur coût actuel dissuasif - car elles accentuent une logique "hors réseau", alors que le réseau électrique constitue un service pour la collectivité, dans une perspective solidaire et décarbonée.

Les ménages équipés en photovoltaïque peuvent par contre utiliser une voiture électrique pour stocker leur production solaire et participer ainsi à une logique collective de stockage mobile (lire notre article Pourquoi la voiture électrique ne résoudra pas notre mobilité ...mais jouera un rôle déterminant).

Le secteur du stockage est en plein essor car il constitue le complément nécessaire vers l'objectif européen zéro carbone d'ici 2050 (lire nos articles L’Europe retrouve de l’ambition climatique et L’Europe développera des batteries plus durables).

A noter que le stockage sous forme d'hydrogène vert se développe également (lire notre article Premier projet industriel en Belgique pour convertir l’électricité verte en hydrogène).

 

En Belgique, un projet de stockage citoyen

 

En Belgique, la coopérative CLEF compte également développer un projet de stockage collectif, au sein d'un quartier proche du zoning Sud de Nivelles.

Ce projet - baptisé H2CoopStorage - s'inscrit dans le cadre des Communautés d'énergies renouvelables et de l'autoconsommation collective, qui permet désormais de partager une production d'électricité verte avec ses voisins (lire notre article La Wallonie instaure les Communautés d'énergies renouvelables).

« Il s'agit de mutualiser une solution de stockage entre différents consommateurs d'électricité, y compris des ménages défavorisés, afin d'obtenir un gain financier et une plus-value pour les citoyens » explique Lionel Delchambre, développeur projet chez CLEF.

Parmi les consommateurs ainsi réunis se trouveraient un hôtel, des entreprises et magasins ainsi qu'un immeuble de logements.

Au niveau de la production d'électricité partagée, la Communauté intégrerait du photovoltaïque (déjà présent sur le toit de l'hôtel et en projet sur la toiture plate d'un grand magasin ainsi que sur des maisons) et de l'éolien (plusieurs pistes sont à l’étude).

Pour stocker les surplus de production, on envisage ici un système de stockage hybride sous forme d’hydrogène et via des batteries électrochimiques, afin de profiter des avantages de chaque solution (illustration ci-dessous).

Pour son projet, la coopérative CLEF souhaite s’inspirer du stockage hybride développé par la société française Sylfen baptisé Smart Energy Hub.

« Le stockage par batterie électrochimique offre un temps de réponse plus rapide mais avec des capacités de stockage assez limitées, ce qui permet d’atténuer l’intermittence sur une échelle temporelle de l’ordre de quelques heures », explique Lionel Delchambre. « Cependant, les coûts financiers et environnementaux sont importants dû notamment aux matériaux nécessaires. »

« L'hydrogène, par contre, permet d’atténuer l’intermittence sur une échelle temporelle bien plus large, de l’ordre de plusieurs mois. En effet, lorsqu’il y a un surplus de production d’électricité renouvelable, une pile à combustible utilise cette électricité pour produire de l’hydrogène. Et lorsqu’il y a un besoin d’électricité, la même pile à combustible permet d’utiliser l’hydrogène pour produire de l’électricité. On peut donc stocker et restituer l’électricité sur une période de plusieurs mois. »

« Toutefois, les piles à combustibles présentent actuellement de faibles rendements et perdent de l’énergie sous forme de chaleur. Dans le cadre du projet, il sera possible de valoriser cette chaleur auprès de l'hôtel, par exemple, qui en a besoin en permanence; ce qui améliorera le rendement global du système », conclut-il.

Ce projet pilote de stockage visera à développer les outils pour dimensionner et gérer les Communautés d'énergies renouvelables, selon les types de consommateurs, de production et de solutions de stockage.

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