{"id":149002,"date":"2013-10-01T12:00:00","date_gmt":"2013-10-01T12:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/dievolkswirtschaft.ch\/2013\/10\/wokaun-4\/"},"modified":"2023-08-24T00:40:16","modified_gmt":"2023-08-23T22:40:16","slug":"wokaun-4","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/dievolkswirtschaft.ch\/fr\/2013\/10\/wokaun-4\/","title":{"rendered":"Int\u00e9gration des syst\u00e8mes \u00e9nerg\u00e9tiques"},"content":{"rendered":"<p><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" class=\"article_rect\" src=\"\/dynBase\/images\/article_rect\/201310_20_Wokaun_01.eps.jpg\" alt=\"\" width=\"778\" height=\"584\" \/>&#13;<\/p>\n<p class=\"bildquelle\"><span class=\"text__legend\">Durant le processus de m\u00e9thanisation, qui se d\u00e9roule dans des installations comme celles-ci, l\u2019hydrog\u00e8ne r\u00e9agit avec du CO2 pour \u00eatre transform\u00e9 en m\u00e9thane. Celui-ci est inject\u00e9 dans le r\u00e9seau de gaz naturel apr\u00e8s avoir \u00e9t\u00e9 d\u00fbment conditionn\u00e9. \u00a0Keystone<\/span><\/p>\n<p>&#13;<br \/>\nActuellement, l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 repr\u00e9sente 25% de la consommation suisse d\u2019\u00e9nergie finale. Aussi signale-t-on \u00e0 raison, alors que le d\u00e9bat se centre sur les futures sources d\u2019\u00e9lectricit\u00e9, que 65% de l\u2019\u00e9nergie finale provient des combustibles et des carburants fossiles. Leur consommation doit diminuer si l\u2019on veut atteindre les objectifs \u00e9nerg\u00e9tiques, mais surtout climatiques. Seule 2% de l\u2019\u00e9nergie est consomm\u00e9e dans les r\u00e9seaux de chauffage \u00e0 distance, ce qui t\u00e9moigne de leur faible nombre. Notre r\u00e9seau \u00e9lectrique \u2013 tr\u00e8s fiable \u2013, le r\u00e9seau gazier, les infrastructures de distribution des carburants et les quelques r\u00e9seaux de chauffage \u00e0 distance sont exploit\u00e9s et d\u00e9velopp\u00e9s en parall\u00e8le, de mani\u00e8re ind\u00e9pendante. Or, l\u2019int\u00e9gration des syst\u00e8mes de distribution de\u00a0l\u2019\u00e9lectricit\u00e9, des agents \u00e9nerg\u00e9tiques chimiques (liquides et gazeux), de la chaleur et des fluides r\u00e9frig\u00e9rants est l\u2019option la mieux \u00e0 m\u00eame de satisfaire aux ambitions de la strat\u00e9gie \u00e9nerg\u00e9tique, compte tenu de la croissance \u00e9conomique esp\u00e9r\u00e9e et de l\u2019augmentation pr\u00e9vue de la population.Le deuxi\u00e8me grand enjeu r\u00e9side dans le stockage de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 issue de l\u2019\u00e9nergie photovolta\u00efque et \u00e9olienne, dont l\u2019injection, fluctuante, n\u2019est gu\u00e8re pr\u00e9visible. Nous ne disposons pas d\u2019options appropri\u00e9es, puisqu\u2019il s\u2019agit de r\u00e9pondre \u00e0 des besoins qui vont de quelques secondes \u00e0 plusieurs mois (stockage saisonnier). Il faut faire appel \u00e0 des syst\u00e8mes \u00e9lectroniques de derni\u00e8re g\u00e9n\u00e9ration pour stabiliser la fr\u00e9quence, au moyen de r\u00e9glages dits primaires et secondaires. Comme le temps de r\u00e9ponse est de 15 minutes, les march\u00e9s des capacit\u00e9s joueront un grand r\u00f4le: dans les zones d\u2019approvisionnement des exploitants de r\u00e9seau allemands, le courant inject\u00e9 par les parcs \u00e9oliens a ainsi pu fluctuer de 8000 MW en une heure.&#13;<\/p>\n<h2>Les centrales de pompage-turbinage, un\u00a0atout<\/h2>\n<p>&#13;<br \/>\nLes centrales fossiles sont la r\u00e9serve de capacit\u00e9 la moins souhaitable, car leur exploitation en mode de veille \u00e0 un faible pourcentage de leur puissance nominale pr\u00e9sente un rendement m\u00e9diocre. Avec les centrales de pompage-turbinage, la Suisse dispose par contre d\u2019un atout qu\u2019elle devrait \u00e0 tout prix valoriser. Il faut trouver des m\u00e9canismes susceptibles de garantir la s\u00e9curit\u00e9 et la rentabilit\u00e9 de ces investissements consid\u00e9rables, qui s\u2019\u00e9tendent sur plusieurs d\u00e9cennies.Le pompage-turbinage est une op\u00e9ration suprar\u00e9gionale, l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 \u00e9tant transport\u00e9e \u00e0 l\u2019un des deux niveaux de tension les plus \u00e9lev\u00e9s. Dans un syst\u00e8me englobant un grand nombre de petits producteurs d\u00e9centralis\u00e9s, il est souhaitable de pr\u00e9voir des options de stockage au niveau du r\u00e9seau de distribution, afin de faciliter le r\u00e9glage du syst\u00e8me et de r\u00e9duire les pertes dues aux multiples changements de tension. Quand il s\u2019agit d\u2019assurer l\u2019\u00e9quilibre entre le jour et la nuit ou entre les heures de pointe et les heures creuses, les espoirs se tournent vers les progr\u00e8s r\u00e9alis\u00e9s par la recherche concernant les syst\u00e8mes de batteries stationnaires. Dans ce domaine, la r\u00e9sistance au cyclage et les co\u00fbts par unit\u00e9 de stockage comptent plus que la densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique. Les instituts de recherche suisses \u00e9tudient une s\u00e9rie d\u2019approches novatrices \u2013 allant des piles d\u2019oxydor\u00e9duction aux batteries \u00e0 m\u00e9tal liquide \u2013 qui pourraient se substituer aux \u00e9lectrodes solides.&#13;<\/p>\n<h2>Coupler l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 et la chaleur<\/h2>\n<p>&#13;<br \/>\nLes paragraphes suivant abordent l\u2019indispensable couplage des r\u00e9seaux de distribution des divers agents \u00e9nerg\u00e9tiques. Encore peu pratiqu\u00e9, le stockage de chaleur est une premi\u00e8re mani\u00e8re de coordonner des agents \u00e9nerg\u00e9tiques comme l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 et la chaleur. Ainsi, une installation de couplage chaleur-force aliment\u00e9e par de la biomasse peut produire de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 en fonction de la demande et stocker la chaleur dans un dispositif d\u2019accumulation. \u00c0 l\u2019inverse, lorsque la quantit\u00e9 d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 inject\u00e9e dans le r\u00e9seau est \u00e9lev\u00e9e et la consommation faible, il est pr\u00e9f\u00e9rable d\u2019utiliser des pompes \u00e0 chaleur ou d\u2019abaisser la temp\u00e9rature des grands centres de r\u00e9frig\u00e9ration, afin de contribuer \u00e0 l\u2019\u00e9cr\u00eatement des pointes. Une installation pilote vient d\u2019\u00eatre mise en service dans ce domaine. Parmi les capacit\u00e9s de stockage physique, mentionnons notamment, outre les r\u00e9servoirs hydrauliques et les syst\u00e8mes absorbants auxquels travaille l\u2019Empa, les champs de sondes g\u00e9othermiques pour les grands b\u00e2timents. Ces syst\u00e8mes, qui accumulent de la chaleur dans le sol et la r\u00e9cup\u00e8rent au moyen de pompes \u00e0 chaleur, sont d\u2019autant plus utiles pour la r\u00e9frig\u00e9ration en raison du r\u00e9chauffement climatique. L\u2019EPF Zurich a install\u00e9 un anneau de stockage de ce type dans le syst\u00e8me d\u2019alimentation \u00e9nerg\u00e9tique de son Science City Campus.&#13;<\/p>\n<h2>Stocker l\u2019\u00e9nergie avec l\u2019hydrog\u00e8ne et l\u2019oxyg\u00e8ne\u2026<\/h2>\n<p>&#13;<br \/>\nLe deuxi\u00e8me couplage porteur devra combiner l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 et les agents \u00e9nerg\u00e9tiques chimiques, dont le principal atout est la capacit\u00e9 d\u2019accumulation et de stockage. Aliment\u00e9e par l\u2019\u00e9nergie photovolta\u00efque ou \u00e9olienne, l\u2019\u00e9lectrolyse produit de l\u2019hydrog\u00e8ne et de l\u2019oxyg\u00e8ne qui sont stock\u00e9s \u00e0 l\u2019\u00e9tat gazeux, puis retransform\u00e9s en \u00e9lectricit\u00e9 en fonction des besoins. L\u2019Institut Paul Scherrer (PSI) travaille \u00e0 la conception d\u2019\u00e9lectrolyseurs de deuxi\u00e8me g\u00e9n\u00e9ration pr\u00e9sentant les avantages suivants: performance optimis\u00e9e pour une utilisation d\u00e9centralis\u00e9e, baisse des co\u00fbts gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019utilisation de nouveaux mat\u00e9riaux pour les \u00e9lectrodes, enfin production d\u2019hydrog\u00e8ne et d\u2019oxyg\u00e8ne sous forme comprim\u00e9e. Combin\u00e9s aux piles \u00e0 combustible hydrog\u00e8ne-oxyg\u00e8ne mises au point par le PSI, ces syst\u00e8mes atteignent un rendement du cycle de charge-d\u00e9charge sup\u00e9rieur \u00e0 50%. Cela signifie que la moiti\u00e9 de l\u2019\u00e9nergie primaire peut \u00eatre r\u00e9inject\u00e9e en tout temps dans le r\u00e9seau. Cette conception, qui rend possible un stockage sur plusieurs mois, se combine parfaitement aux temps de r\u00e9action du pompage-turbinage, un syst\u00e8me efficient dont elle compl\u00e8te les capacit\u00e9s.&#13;<\/p>\n<h2>\u2026ou dans un r\u00e9seau de gaz naturel<\/h2>\n<p>&#13;<br \/>\nLes infrastructures de manipulation et de distribution de l\u2019hydrog\u00e8ne n\u2019\u00e9tant pas encore en place, le principe \u00abpower to gas\u00bb (transformation de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 en gaz) repr\u00e9sente une option int\u00e9ressante: l\u2019hydrog\u00e8ne issu de l\u2019\u00e9lectrolyse r\u00e9agit avec du CO2 pour \u00eatre transform\u00e9 en m\u00e9thane, puis inject\u00e9 dans le r\u00e9seau de gaz naturel apr\u00e8s avoir \u00e9t\u00e9 d\u00fbment conditionn\u00e9. La grande capacit\u00e9 des gazoducs permet de stocker cette \u00e9nergie sous forme gazeuse pendant plusieurs mois, avant d\u2019alimenter des installations de couplage chaleur-force ou, le cas \u00e9ch\u00e9ant, des centrales \u00e0 gaz \u00e0 cycle combin\u00e9, en tant que flux partiel. En collaboration avec ses partenaires industriels, le PSI cr\u00e9e des plateformes de recherche et des installations pilotes pour \u00e9tudier le fonctionnement de ces syst\u00e8mes et les perfectionner (voir <i>encadr\u00e9 1<\/i>).&#13;<\/p>\n<h2>Couplage des m\u00e9nages, des processus et des transports<\/h2>\n<p>&#13;<br \/>\nLe stockage acquiert une nouvelle dimension lorsque l\u2019on consid\u00e8re aussi les transports. Des essais pilotes sont en cours dans des villes et communes suisses; des algorithmes de charge appropri\u00e9s permettent de stocker l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 exc\u00e9dentaire dans des v\u00e9hicules \u00e9lectriques ou hybrides.La transformation de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 issue des \u00e9nergies renouvelables \u2013 soumise \u00e0 des fluctuations naturelles \u2013 en hydrog\u00e8ne et en m\u00e9thane ouvre de nouvelles perspectives \u00e0 leur utilisation dans les transports. \u00c0 l\u2019exception de quelques pays, la vente de v\u00e9hicules propuls\u00e9s au gaz ne d\u00e9colle pas en Europe. La r\u00e9volution du gaz de schiste aux \u00c9tats-Unis pourrait cependant lui faire prendre un nouvel essor, tandis que la disponibilit\u00e9 du gaz issu de l\u2019\u00e9lectrolyse et de la m\u00e9thanisation permet d\u2019envisager de le substituer aux carburants fossiles. En outre, l\u2019Empa \u00e9tudie le recours \u00e0 un m\u00e9lange d\u2019hydrog\u00e8ne et de m\u00e9thane (hythane) dans le but d\u2019accro\u00eetre l\u2019efficience des moteurs hybrides \u00e0 gaz et de diminuer les \u00e9missions de CO2. Enfin, les d\u00e9partements d\u2019\u00e9tudes des fabricants automobiles travaillent d\u2019arrache-pied, en \u00e9troite collaboration avec des laboratoires de recherche comme ceux du PSI, au lancement de v\u00e9hicules hybrides de s\u00e9rie, \u00e9quip\u00e9s de piles \u00e0 combustible.&#13;<\/p>\n<h2>R\u00e9gler automatiquement les flux \u00e9nerg\u00e9tiques dans les quartiers<\/h2>\n<p>&#13;<br \/>\nLa combinaison des options pr\u00e9sent\u00e9es ci-dessus aboutit \u00e0 imaginer un quartier qui g\u00e8re et optimise en toute autonomie ses flux \u00e9nerg\u00e9tiques. Dans un premier temps, le syst\u00e8me de gestion adapte autant que possible la puissance absorb\u00e9e \u00e0 celle que fournissent les sources d\u2019\u00e9nergies renouvelables locales. Ce cerveau \u00e9nerg\u00e9tique central ne contr\u00f4le pas seulement les r\u00e9seaux de distribution d\u2019\u00e9lectricit\u00e9, de chauffage, de gaz et de fluides r\u00e9frig\u00e9rants, mais aussi les convertisseurs reliant les capacit\u00e9s de stockage d\u2019\u00e9nergie. Le quartier dispose ainsi d\u2019accumulateurs de chaleur et de froid, de batteries stationnaires et de stations de charge pour les v\u00e9hicules \u00e9lectriques, d\u2019\u00e9lectrolyseurs, d\u2019installations de m\u00e9thanisation ainsi que de r\u00e9servoirs pour l\u2019hydrog\u00e8ne, le m\u00e9thane ou l\u2019hythane. Dans le cas des communes rurales, le concept inclut l\u2019utilisation de la biomasse locale qui se d\u00e9cline en plusieurs variantes. Les institutions de l\u2019EPF sont en contact avec plusieurs villes et communes suisses qui veulent int\u00e9grer certains de ces \u00e9l\u00e9ments dans leurs principes d\u2019am\u00e9nagement et les appliquer graduellement.Toutes ces t\u00e2ches de pilotage n\u00e9cessitent de nouveaux composants \u00e9lectroniques qui allient faible consommation d\u2019\u00e9nergie et co\u00fbts raisonnables. L\u2019\u00e9lectronique de derni\u00e8re g\u00e9n\u00e9ration est ainsi utilis\u00e9e dans les unit\u00e9s de commande centrales et les niveaux sup\u00e9rieurs des r\u00e9seaux. Il va sans dire que les technologies de l\u2019information et de la communication, ainsi que les techniques de r\u00e9glage, sont essentielles pour la r\u00e9alisation de ces syst\u00e8mes. Le p\u00f4le de comp\u00e9tences en recherche \u00e9nerg\u00e9tique \u00abR\u00e9seaux\u00bb d\u00e9ploiera d\u2019intenses efforts dans cette optique.&#13;<\/p>\n<h2>Progresser dans la r\u00e9alit\u00e9 sociale<\/h2>\n<p>&#13;<br \/>\nLes essais d\u00e9taill\u00e9s en conditions r\u00e9elles de certains syst\u00e8mes de compteurs intelligents, qui viennent de se terminer, ont abouti \u00e0 des conclusions int\u00e9ressantes. Dans le cas des m\u00e9nages participant aux \u00e9tudes, et probablement ouverts \u00e0 cette nouvelle id\u00e9e, le fait de visualiser leur consommation de courant les a amen\u00e9s \u00e0 la diminuer de 1 \u00e0 2%. Par contre, on n\u2019a pas encore observ\u00e9 d\u2019effet significatif pour la comparaison sociale ou les conseils en \u00e9lectricit\u00e9. Dans une soci\u00e9t\u00e9 lib\u00e9rale, il semble difficile d\u2019imposer des solutions \u00e0 coup d\u2019ordonnances. Dans ce contexte, comment peut-on imaginer la transformation d\u2019une commune, d\u2019une petite ville ou d\u2019un quartier en une unit\u00e9 o\u00f9 la production et la consommation d\u2019\u00e9nergie se r\u00e8glent automatiquement?\u00c0 cet \u00e9gard, une comparaison avec les technologies de l\u2019information et de la communication s\u2019impose. La formidable perc\u00e9e de la t\u00e9l\u00e9phonie mobile \u00abintelligente\u00bb et l\u2019entr\u00e9e des ordinateurs dans tous les m\u00e9nages reposent sur la capacit\u00e9 de ces terminaux d\u2019identifier et de valoriser, pratiquement d\u2019eux-m\u00eames, le potentiel des r\u00e9seaux cr\u00e9\u00e9s avec d\u2019autres unit\u00e9s. Cette solution fourmille de possibilit\u00e9s et s\u2019est impos\u00e9e sans qu\u2019il ait fallu la promouvoir, en supplantant plusieurs technologies obsol\u00e8tes. Certes, le secteur \u00e9nerg\u00e9tique travaille \u00e0 une \u00e9chelle plus longue (parfois beaucoup plus) et n\u00e9cessite des investissements \u00e0 long terme bien plus \u00e9lev\u00e9s. Il n\u2019en reste pas moins que l\u2019int\u00e9gration dans le syst\u00e8me \u00e9nerg\u00e9tique s\u2019imposera lorsqu\u2019elle se pr\u00e9sentera aux yeux du secteur comme la solution la meilleure et la plus avantageuse, et que les fournisseurs en feront leur offre de base.&#13;<\/p>\n<h2>\u00c9tablir des bases permettant une vue d\u2019ensemble du syst\u00e8me \u00e9nerg\u00e9tique<\/h2>\n<p>&#13;<br \/>\nOn doit adopter une vue d\u2019ensemble du syst\u00e8me \u00e9nerg\u00e9tique, avec tous les \u00e9l\u00e9ments qui le composent, pour que la Strat\u00e9gie \u00e9nerg\u00e9tique 2050 aboutisse \u00e0 un succ\u00e8s. Le message du Conseil f\u00e9d\u00e9ral postule \u00e0 juste titre qu\u2019il faut renforcer et encourager la recherche en la mati\u00e8re. R\u00e9unis dans les p\u00f4les suisses de comp\u00e9tences en recherche \u00e9nerg\u00e9tique, dont le sort sera d\u00e9cid\u00e9 cet automne, les chercheurs vis\u00e9s par le message rel\u00e8vent le d\u00e9fi, afin que des travaux coordonn\u00e9s dans ce domaine \u00e9tablissent les fondements indispensables \u00e0 la concr\u00e9tisation de la strat\u00e9gie.&#13;<br \/>\n&#13;<br \/>\nEncadr\u00e9 1: La m\u00e9thanisation: une possibilit\u00e9 d\u2019utiliser le CO2&#13;<\/p>\n<h3>La m\u00e9thanisation: une possibilit\u00e9 d\u2019utiliser le CO2<\/h3>\n<p>&#13;<br \/>\nL\u2019utilisation du CO2 vient compl\u00e9ter depuis peu les autres mesures qui permettent d\u2019en r\u00e9duire les \u00e9missions, comme la mitigation et le stockage g\u00e9ologique. Si l\u2019on analyse, \u00e0 l\u2019\u00e9chelle mondiale, le potentiel de cette exploitation, on conclura rapidement que la synth\u00e8se de substances chimiques ne pourrait absorber qu\u2019une fraction (moins de 10%) des rejets de CO2, m\u00eame en se fondant sur les hypoth\u00e8ses les plus optimistes.&#13;<br \/>\n&#13;<br \/>\nSeul le secteur \u00e9nerg\u00e9tique pourrait transformer et valoriser de gros volumes de CO2, dans la r\u00e9cup\u00e9ration tertiaire du p\u00e9trole et la synth\u00e8se de combustibles et de carburants. Cette derni\u00e8re option pourrait \u00eatre envisag\u00e9e en Suisse s\u2019il s\u2019av\u00e8re n\u00e9cessaire de compl\u00e9ter notre syst\u00e8me \u00e9nerg\u00e9tique par des centrales \u00e0 gaz et de compenser les \u00e9missions. Nous avons l\u00e0 une raison de plus vivement la recherche sur les techniques de \u00abpower to gas\u00bb et de m\u00e9thanisation.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>&#13; Durant le processus de m\u00e9thanisation, qui se d\u00e9roule dans des installations comme celles-ci, l\u2019hydrog\u00e8ne r\u00e9agit avec du CO2 pour \u00eatre transform\u00e9 en m\u00e9thane. Celui-ci est inject\u00e9 dans le r\u00e9seau de gaz naturel apr\u00e8s avoir \u00e9t\u00e9 d\u00fbment conditionn\u00e9. \u00a0Keystone &#13; Actuellement, l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 repr\u00e9sente 25% de la consommation suisse d\u2019\u00e9nergie finale. 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Si l\u2019on analyse, \u00e0 l\u2019\u00e9chelle mondiale, le potentiel de cette exploitation, on conclura rapidement que la synth\u00e8se de substances chimiques ne pourrait absorber qu\u2019une fraction (moins de 10%) des rejets de CO2, m\u00eame en se fondant sur les hypoth\u00e8ses les plus optimistes.&#13;\n&#13;\nSeul le secteur \u00e9nerg\u00e9tique pourrait transformer et valoriser de gros volumes de CO2, dans la r\u00e9cup\u00e9ration tertiaire du p\u00e9trole et la synth\u00e8se de combustibles et de carburants. Cette derni\u00e8re option pourrait \u00eatre envisag\u00e9e en Suisse s\u2019il s\u2019av\u00e8re n\u00e9cessaire de compl\u00e9ter notre syst\u00e8me \u00e9nerg\u00e9tique par des centrales \u00e0 gaz et de compenser les \u00e9missions. 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