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Valoriser la flexibilité

La flexibilité devient de plus en plus une valeur stratégique pour les entreprises et pour le gestionnaire de réseau de transport. 

La transition énergétique met sous pression les systèmes énergétiques existants. C'est le cas non seulement en Belgique, mais aussi dans d'autres pays européens où, en raison des objectifs de réduction du CO2, la production d'énergie par les centrales électriques conventionnelles est remplacée autant que possible par une production d'énergie intermittente et donc imprévisible à partir d'énergies renouvelables. En Belgique, le problème du maintien de la stabilité du réseau électrique existant est encore plus pressant que dans nos pays voisins en raison de la sortie possible du nucléaire.

La flexibilité devient donc de plus en plus une valeur stratégique pour les entreprises et pour le gestionnaire de réseau de transport afin de préserver la stabilité du réseau électrique.

Mais qu'entend-on exactement par "stabilité" dans un réseau électrique?

Un réseau électrique stable est un réseau qui est maintenu en équilibre à tout moment, en ajustant sa fréquence à une valeur constante. En Europe, la fréquence de référence est de 50 Hz, et aux États-Unis, de 60 Hz.

 

Concrètement, cela signifie qu'à mesure que la demande d'énergie -et donc la charge sur un réseau électrique- augmente, des unités de production supplémentaires devront être mises en route afin d'empêcher la fréquence de descendre en dessous de 50 Hz. Si à un moment donné, la production d'électricité n'est pas suffisante pour satisfaire toute la demande d'énergie, la fréquence peut devenir si faible qu'une partie ou la totalité du réseau électrique est coupée.

 

L'inverse est également possible : si la charge sur le réseau électrique diminue, les unités de production doivent être arrêtées pour éviter que la fréquence ne dépasse 50 Hz. Si cela n'est pas fait, le réseau entier peut être coupé.

 

En pratique, l'équilibrage d'un réseau électrique à 50 Hz en permanence est une question extrêmement complexe. En Belgique, le gestionnaire du réseau de transport, ELIA veille à ce que la production et l'achat d'électricité soient constamment équilibrés. Pour ce faire, l'ELIA désigne des "résponsables d'équilibre" à chaque point d'injection et de prélèvement de l'électricité sur son réseau haute tension. Un responsable d'équilibre (BRP) peut être un fournisseur ou un négociant d'énergie, un producteur d'énergie ou un grand utilisateur directement connecté au réseau de transmission ELIA. Le responsable de l'équilibre a pour mission de veiller à ce que, à chaque quart d'heure de la journée, toutes les consommations et injections qu'il gère soient en ligne (en équilibre). Si chaque contrôleur fait bien ses devoirs, l'ensemble du réseau belge sera en équilibre. Mais c'est bien sûr plus facile à dire qu'à faire. Dans la pratique, il n'est pas toujours possible pour le gestionnaire d'équilibrage d'obtenir un équilibre parfait dans le portefeuille qu'il contrôle. La production et les prélèvements fluctuent constamment, de sorte qu'en pratique, il existe toujours une forme de déséquilibre sur le réseau électrique belge......

 

En cas de déséquilibre soudain sur le réseau à haute tension, ELIA prendra des mesures immédiates pour maintenir la fréquence à 50 Hz. Elle peut le faire de différentes manières :

 

1.        Augmenter ou diminuer la production d'électricité.

Il est assez facile de réduire la production d'électricité en réduisant la production des grandes centrales électriques qui en sont techniquement capables (par exemple les centrales à gaz). Les centrales nucléaires peuvent également le faire, bien que ce soit limité et que cela dépende beaucoup de l'état du combustible nucléaire. Parfois, la réduction de la production d'une centrale nucléaire n'est pas du tout possible pour des raisons de sécurité (par exemple, à la fin du cycle du combustible nucléaire).

 

L'augmentation de la production d'électricité est également possible dans les centrales électriques conventionnelles, dans certaines limites. Certaines centrales électriques peuvent augmenter rapidement leur capacité (par exemple les centrales à gaz), d'autres sont plus lentes dans leur vitesse de réaction (les centrales nucléaires). Si toute la production disponible est mise en marche à 100 % et que la demande d'énergie continue d'augmenter, ELIA mettra en service des centrales de réserve (qui sont des unités très coûteuses).

 

2.        Augmenter ou diminuer la consommation d'électricité.

Certains gros consommateurs connectés au réseau ELIA ont un accord avec ELIA selon lequel ils peuvent arrêter/démarrer une partie de leur processus de production en échange du paiement d'une redevance par ELIA si ce dernier détermine qu'il y a un déséquilibre sur le réseau.

 

3.        L'importation d'électricité en provenance ou à destination de l'un de nos pays voisins.

La Belgique faisant partie d'un grand réseau de transport européen, ELIA peut demander à un pays voisin d'importer ou d'exporter de l'électricité en cas de déséquilibre. Une condition préalable est que le pays voisin dispose à ce moment-là de réserves suffisantes pour répondre à la demande de l'ELIA. Si la capacité de transmission, c'est-à-dire la quantité maximale de puissance pouvant être échangée entre les deux pays, est saturée, l'étape 4 est la seule solution

 

4.        La coupure.

Le dernier recours en cas de pénurie d'électricité et de saturation des capacités de transmission entre nos pays voisins est de déconnecter effectivement les consommateurs. En Belgique, il existe un plan de déconnexion dans lequel ELIA déconnectera progressivement des parties du réseau de transport jusqu'à ce que l'équilibre soit rétabli. Ce n'est qu'un dernier recours. Si la fréquence ne peut être stabilisée à 50 Hz, une panne de courant est inévitable.

 

Les interventions mentionnées ci-dessus auxquelles ELIA peut recourir pour maintenir la fréquence à 50 Hz remontent en fait aux années 90, lorsque le monde de l'énergie était complètement différent. La transition énergétique qui a eu lieu ces dernières années a entraîné une imprévisibilité de plus en plus grande du système électrique. D'une part, cela est dû à l'augmentation de la production plus variable comme l'énergie éolienne et solaire, qui sont plus difficiles à prévoir que les centrales électriques conventionnelles, et d'autre part, à une demande énergétique qui est également devenue moins prévisible. La tâche de l'ELIA, qui consiste à garantir l'équilibre à tout moment, devient donc beaucoup plus difficile, précisément en raison de l'accélération de la transition énergétique.

 

Dans son évaluation de l'adéquation pour la période 2020-2030, l'ELIA a publié une analyse de l'évolution de la charge résiduelle (le Residual Load, RL) pour les années à venir. La charge résiduelle est la consommation de toutes les entreprises et de tous les ménages en Belgique moins la production de toutes les unités énergétiques décentralisées (énergie éolienne et solaire).

ELIA

En 2020, l'impact des sources de production décentralisées sur la courbe RL (bleue) est encore assez limité. En 2030, cependant, l'ELIA prévoit que l'impact sera beaucoup plus important. L'après-midi, lorsque la production des panneaux solaires atteint son niveau maximum, la courbe RL (orange) redescend à une capacité moyenne de 2,8 MW, tandis que le soir, lorsque le soleil se couche, la demande d'énergie augmente d'environ 3 GW ! Le plus grand défi est que d'ici le soir, d'autres unités de production devront être mises en service à très court terme (4-5 heures) pour continuer à répondre à la demande d'énergie. Selon l'ELIA, c'est surtout la forte augmentation de la demande d'électricité vers la fin de la journée qui pourrait causer des problèmes pour l'équilibre du réseau électrique. D'ici 2030, il sera donc plus important de disposer d'une flexibilité suffisante pour faire face aux fortes fluctuations de capacité.

 

Dans un premier temps, les centrales électriques à gaz existantes semblent idéales pour offrir cette flexibilité. Après tout, ils peuvent être mis en marche et arrêtés très rapidement. Et le mécanisme de capacité qui doit être introduit en Belgique prévoit la construction de centrales électriques au gaz supplémentaires. Mais on pourrait en fait dire que la transition énergétique ne sera pas un succès si nous continuons à compter sur les grandes centrales électriques qui consomment des combustibles fossiles et émettent donc du CO2 pour maintenir l'équilibre du réseau électrique. Il existe d'autres possibilités pour valoriser la flexibilité qui est répartie sur le réseau électrique. Il existe des possibilités autour des petites centrales de cogénération situées dans les entreprises industrielles, du stockage de l'énergie et de la "réponse à la demande", qui devraient être envisagées en premier lieu avant de décider de démarrer une usine à gaz pour répondre à la demande croissante.

La Centrale Virtuelle, ou Virtual Power Plant (VPP)

Depuis une dizaine d'années, une véritable révolution a eu lieu dans le domaine de la communication numérique. Aujourd'hui, il est possible de collecter des quantités gigantesques de données sur la production et la consommation à l'intérieur et à l'extérieur de nos frontières nationales et d'échanger, d'interpréter et d'agir sur la base de ces informations de manière sûre et peu coûteuse. Ces possibilités nous permettent de connecter "virtuellement" toutes les petites centrales de production décentralisées de différents types de technologie (par exemple, PV, CHP et éolienne) entre elles, de sorte qu'elles puissent être exploitées comme une seule grande centrale classique pouvant être surveillée et contrôlée en temps réel de manière centralisée. On parle souvent d'une centrale électrique virtuelle (VPP). Cette VPP peut être contrôlée en fonction de certains signaux du marché (par exemple, des prix Spot favorables) mais aussi à la demande du gestionnaire de réseau pour contribuer à l'équilibre du réseau.

 

Avant de discuter des types de technologies (sources de flexibilité) qui peuvent être incluses dans une centrale électrique virtuelle, il est important de comprendre comment la flexibilité peut être valorisée.

 

La flexibilité dans le secteur de l'électricité peut être valorisée en répondant aux signaux de prix du marché (par exemple, prix spot ou prix de déséquilibre élevés) ou en répondant à la demande du gestionnaire de réseau de l'aider, contre une certaine rémunération, à maintenir l'équilibre de son réseau.

 

L'étape la plus importante pour qu'une entreprise puisse déterminer si elle dispose d'une flexibilité dans son processus de production qu'elle peut valoriser, est de déterminer "à quelle vitesse", "dans quelle direction" (plus ou moins de prélèvement sur le réseau) et "pendant combien de temps" elle peut intervenir dans son processus de production.

 

Selon le processus, il y a donc des conditions limites que vous devez déterminer afin de quantifier le potentiel de flexibilité de votre processus d'entreprise.

 

Les plus courantes sont :

1.         Contrôle de la charge (gestion de la demande).

Par exemple, compresseurs d'entrepôts frigorifiques, éclairage, chaudières et séchoirs

 

2.         Contrôle de la production

Par exemple, les installations de cogénération, les groupes d'urgence, etc.

 

3.         Stockage de l'énergie

Par exemple, les batteries

Comment valoriser la VPP?

Si votre entreprise possède un ou plusieurs processus/installations que vous pouvez contrôler de manière flexible, il s'agit alors de valoriser la flexibilité disponible.

Comme indiqué précédemment, la flexibilité disponible peut être utilisée à différents endroits sur le marché de l'électricité

 

1.         Vous pouvez offrir votre flexibilité disponible (valorisation) aux parties du marché qui achètent et vendent cette flexibilité 1 jour avant d'en avoir réellement besoin (marché day-ahead).

2.         Vous pouvez offrir (valoriser) votre flexibilité disponible aux parties du marché qui achètent et vendent cette flexibilité le jour où elles en ont besoin (marché intrajournalier).

3.         Une autre façon de valoriser la flexibilité de votre processus de production est de l'offrir sur le marché des déséquilibres. Le marché de déséquilibre est un système exploité par le gestionnaire de réseau de transport ELIA qui pénalise les résponsables d'équilibre (BRP) qui ont un impact négatif sur l'équilibre du réseau de transport dans un quart d'heure donné et compense les BRP qui ont un impact positif sur l'équilibre du réseau de transport. 

 

Vous pouvez également choisir de mettre votre marge de manœuvre à la disposition du gestionnaire du réseau de transport en échange d'une redevance donnée afin de lui permettre de soutenir le réseau lorsque la production et la charge sont déséquilibrées. Dans ce cas, vous valorisez votre flexibilité en tant que "capacité de réserve" pour le gestionnaire de réseau de transport. Là aussi, il existe différentes possibilités, chacune avec une compensation spécifique qui dépendra de la rapidité avec laquelle vous pourrez faire activer votre flexibilité.

 

En Belgique, ELIA fournit aux acteurs du marché 3 produits pour aider à équilibrer le réseau:

 

1.         Réserve primaire (FCR)

Les acteurs du marché qui peuvent offrir à ELIA une certaine flexibilité en matière de réserve primaire sont en mesure de répondre en 30 secondes aux variations de la fréquence de 50 Hz dans le réseau électrique. Cela se fait techniquement de manière entièrement automatique au moyen d'une mesure de fréquence qui va ensuite augmenter ou diminuer la production ou la consommation. Lors de l'activation de la réserve primaire, c'est la vitesse de réaction (dans les 30 secondes) qui est importante. L'activation est aussi généralement de courte durée.

Le fournisseur reçoit un paiement annuel de l'ELIA en fonction de la capacité qu'il met à la disposition de l'ELIA.

 

2.         Réserve secondaire (aFRR)

Les parties du marché qui offrent une flexibilité dans la réserve secondaire à ELIA, peuvent être activées automatiquement et dans un intervalle de temps de 5 minutes par ELIA, sur la base de leur système SCADA qui est capable de surveiller le déséquilibre en Belgique en temps réel. Lorsque la réserve secondaire est activée par l'ELIA, le fournisseur dispose de 5 minutes pour répondre à la demande de l'ELIA mais l'activation prend généralement plus de temps (de quelques dizaines de minutes à quelques heures) que l'activation en réserve primaire.

L'opérateur reçoit d'ELIA un paiement annuel basé sur la capacité (MW) qu'il met à la disposition d'ELIA, ainsi qu'un paiement pour chaque activation.

Le prestataire décide lui-même avec ELIA du remboursement qu'il souhaite recevoir par activation. Vous pouvez donc décider vous-même s'il y aura beaucoup ou peu d'intervention dans votre processus interne, car ELIA activera bien sûr d'abord les fournisseurs les moins chers de la réserve secondaire et ce n'est que plus tard qu'elle activera les fournisseurs les plus chers.

 

3.         Réserve tertiaire (mFRR)

Il s'agit d'une sorte de produit de dernier recours au cas où la réserve secondaire s'avérerait insuffisante pour garantir l'équilibre du réseau électrique. L'activation de la réserve tertiaire est plutôt exceptionnelle et ne se produit qu'en cas d'urgence sur le réseau électrique (grandes pénuries ou excédents de courant soudains et imprévus). Lorsque la réserve tertiaire est activée par l'ELIA, le fournisseur dispose de plus de temps pour répondre à la demande de l'ELIA (15 minutes) mais l'activation peut prendre plusieurs heures.

Le fournisseur reçoit de l'ELIA un paiement annuel basé sur la capacité qu'il met à la disposition de l'ELIA, ainsi qu'un paiement pour chaque activation. Comme le prestataire dispose de plus de temps pour réagir après une activation par l'ELIA, les paiements sont inférieurs à ceux de la réserve secondaire.

 

 

Vous souhaitez savoir si vos processus d'entreprise sont flexibles et comment vous pouvez les valoriser au mieux ? Alors, il vaut mieux ne pas prendre de risques. La première étape consiste à rechercher, avec votre Account Manager, un fournisseur de services d'équilibrage de qualité qui quantifie tous les flux d'énergie et cartographie le potentiel de vos locaux : y a-t-il de la place pour des panneaux solaires ou une autre production locale ? Une batterie peut-elle stocker temporairement les excédents pour les libérer plus tard lorsqu'il y a des opportunités de marché ou lorsqu'il y a un besoin de réserve dans le réseau ?

 

Elexys travaille en étroite collaboration avec Virtual-Power pour aider à développer le paysage énergétique du futur. Nous avons un groupe de clients contrôlables, tels que les entrepôts frigorifiques et les congélateurs, mais aussi des clients disposant de parcs solaires et d'une batterie qui leur est reliée. En outre, Virtual-Power dispose de l'énergie éolienne et hydraulique norvégienne qu'elle peut utiliser librement lorsque la charge sur le réseau est élevée.

Les clients disposant de flexibilité sont rémunérés pour cela, et font que nous pouvons continuer à garantir des prix compétitifs pendant plusieurs années pour les autres clients dont le processus de production est moins flexible.

 

En savoir plus? Contactez votre Account Manager ou envoyez-nous un e-mail à info@elexys.be.

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