Adrian Bachmann et Romain Yerly expliquent son fonctionnement et les enseignements tirés d'un essai pratique à Meiringen.
Pouvez-vous expliquer brièvement ce qu'est un réseau en îlot ?
Romain Yerly : Un réseau en îlot est un petit réseau électrique entièrement séparé du réseau suisse et européen. Il dispose de sa propre production locale et fonctionne de manière totalement autonome.
Qu'est-ce qui distingue cette nouvelle solution des réseaux en îlot utilisés jusqu'ici ?
Adrian Bachmann : Auparavant, nous utilisions des groupes électrogènes diesel. La nouvelle solution fonctionne avec des systèmes de stockage par batteries. Elle est silencieuse et ne produit pas de gaz d'échappement. Et lorsque la production locale d'électricité dépasse la consommation, par exemple grâce aux installations photovoltaïques, les batteries peuvent absorber cet excédent d'énergie.
Dans quelles situations a-t-on besoin d'une telle solution de réseau en îlot ?
Adrian Bachmann : Par exemple lorsque nous effectuons des travaux sur le réseau de distribution et devons mettre une section hors service. Pour quelques clients, une brève coupure de courant peut encore être acceptable. Mais dès qu'un grand nombre de clients ou, par exemple, des entreprises sont touchés pendant une période prolongée, nous devons mettre en place une alimentation électrique de remplacement.
Cette solution est-elle particulièrement importante pour BKW en raison de l'étendue de sa zone de desserte rurale ?
Adrian Bachmann : Nous avons effectivement commencé à utiliser ce système sur des réseaux ruraux. En raison de la topographie, on y trouve souvent de longues lignes en antenne qui obligent à couper des sections entières du réseau pour réaliser des travaux. Mais nous recourons de plus en plus à ces solutions dans les localités, voire dans les zones urbaines.
Autrefois, ces réseaux isolés comptaient surtout des consommateurs. Aujourd'hui, des installations photovoltaïques y produisent également de l'électricité. Qu'est-ce que cela change ?
Adrian Bachmann : Autrefois, nous devions essentiellement acheminer l'électricité dans un seul sens. Aujourd'hui, ces réseaux comportent aussi des installations de production, dont la production dépasse souvent la consommation. Le réseau en îlot doit pouvoir absorber cette énergie tout en maintenant la tension et la fréquence à un niveau stable.
La météo joue-t-elle donc aussi un rôle dans la planification d'un réseau en îlot ?
Adrian Bachmann : Exactement. Lors de la planification, nous devons tenir compte à la fois de la charge maximale des consommateurs et de la puissance des installations de production. Nous avons également besoin de prévisions concernant l'énergie que produiront notamment les installations photovoltaïques pendant l'intervention. Leur production ne peut en effet pas être pilotée directement.
Quels équipements techniques faut-il installer sur place pour exploiter un réseau en îlot selon ce nouveau concept ?
Adrian Bachmann : Il faut d'abord une installation hybride d'alimentation électrique de secours, appelée « hNEA », capable de créer un réseau stable. S'y ajoutent des systèmes de stockage par batteries afin de disposer d'une capacité et d'une puissance suffisantes pour maintenir, par exemple, l'alimentation électrique pendant 24 heures.
Cette technologie existait-elle déjà ou l'avez-vous développée spécialement ?
Adrian Bachmann : Nous avons développé cette solution avec des partenaires, notamment Jost AG, à Langnau. Les batteries elles-mêmes reposent sur des technologies de stockage existantes et éprouvées de l'entreprise Atlas Copco, adaptées à une utilisation mobile.
Y a-t-il d'autres innovations techniques ?
Romain Yerly : À l'origine, les différents composants ne pouvaient pas communiquer directement entre eux. Pour l'essai à Meiringen, nous avons donc développé un régulateur directement dans notre système de conduite. Tous les éléments y sont ainsi connectés et le régulateur coordonne leur fonctionnement. L'installation « hNEA » assure le réglage fin, tandis que les batteries effectuent le réglage plus global en arrière-plan. L'un des objectifs est de gérer leur état de charge de façon à éviter autant que possible de devoir arrêter les installations photovoltaïques. C'est pour cela que nous avons développé cette régulation.
Quelle est la principale difficulté dans l'exploitation d'un réseau en îlot ? Est-ce un peu comme en aviation, où le décollage et l'atterrissage sont les phases critiques ?
Adrian Bachmann : Tout à fait. Les phases critiques sont la synchronisation et la séparation du réseau de distribution, puis, à la fin, le raccordement au réseau principal lorsque celui-ci est de nouveau disponible.
Vous avez testé ce nouveau système cet été dans la vallée du Reichenbach, près de Meiringen. Tout s'est-il déroulé sans accroc ?
Romain Yerly : Presque. Nous avons perdu la communication avec un appareil. Nous voulions également compenser la puissance réactive à l'aide de deux installations « hNEA ». La communication avec l'une d'elles a été interrompue et la seconde a fortement chauffé. Nous avons donc trouvé une autre solution et compensé la puissance réactive au moyen d'un deuxième système de stockage par batteries.
Cette forte hausse de température était-elle aussi liée à la chaleur estivale ?
Romain Yerly : Il faisait effectivement chaud, environ 30 degrés. En même temps, nous demandions à un seul appareil de fournir en permanence toute la puissance réactive nécessaire. C'était un peu trop pour lui.
Pouvez-vous expliquer pourquoi la puissance réactive représente un tel défi pour ce réseau en îlot ?
Romain Yerly : Le réseau de Meiringen comporte de nombreux câbles. Ceux-ci génèrent une importante puissance réactive capacitive que nous devons compenser. Une puissance réactive capacitive élevée entraîne également une hausse de la tension, ce que nous voulons précisément éviter. Nous essayons donc de maintenir la puissance réactive à l'équilibre, c'est-à-dire aussi près de zéro que possible.
Lors de l'essai à Meiringen, la production d'électricité a parfois dépassé la consommation dans la zone isolée, notamment en raison de la centrale hydroélectrique de la vallée. Avez-vous pu stocker intégralement cet excédent d'énergie dans les batteries ?
Romain Yerly : Notre algorithme tient également compte de cette situation. Lorsque l'état de charge des batteries devient trop élevé, nous devons activer un banc de charge qui consomme l'énergie excédentaire. Cette opération est elle aussi automatisée par l'algorithme.
Est-ce nécessaire uniquement dans certaines régions ou cette situation deviendra-t-elle plus fréquente avec l'augmentation de la production photovoltaïque ?
Romain Yerly : Cela dépend aussi de la météo. En été, les lignes et les zones présentant une forte production sont de plus en plus nombreuses. En hiver, en revanche, la consommation est généralement supérieure à la production.
Les clientes et les clients remarquent-ils une différence entre l'ancienne et la nouvelle solution ?
Romain Yerly : Pour les clientes et les clients, l'alimentation électrique reste fondamentalement la même. La grande différence est qu'avec l'ancienne solution, leurs installations photovoltaïques ne pouvaient plus produire d'électricité pendant le fonctionnement en îlot. Avec la nouvelle solution, cela reste possible.
Le recours au nouveau réseau en îlot est-il également rentable pour BKW ?
Adrian Bachmann : Absolument. D'une part, nous évitons les coûts élevés d'entretien des moteurs diesel ; d'autre part, nous pouvons économiser beaucoup de carburant. Cela réduit aussi les émissions de CO₂.
Y a-t-il également eu des réserves en interne concernant cette nouvelle solution ?
Adrian Bachmann : Oui. D'une part, une installation « hNEA » coûte plus cher qu'un groupe électrogène conventionnel. Mais nous avons pu démontrer sa rentabilité. Nous avons également constaté que la qualité de la tension est même meilleure, car la nouvelle solution, équipée d'un onduleur, réagit plus rapidement aux variations de charge sur le réseau qu'un générateur conventionnel.
Savez-vous déjà quelle sera la suite de cette innovation ? Quand sera-t-elle utilisée à nouveau ?
Adrian Bachmann : Depuis l'essai de cet été, nous avons déjà utilisé cette solution à deux reprises et d'autres interventions sont prévues. Nous sommes encore dans une sorte de phase pilote. À l'avenir, le système devrait toutefois être utilisé régulièrement, sous cette forme ou une forme similaire.
Serait-il envisageable d'alimenter un jour une zone nettement plus vaste en mode îlot ?
Adrian Bachmann : Oui, c'est envisageable, mais toujours pour une courte durée, afin d'assurer la continuité de l'alimentation pendant des travaux.
Romain Yerly est ingénieur d'exploitation et travaille au centre de conduite de BKW. Dans le cadre du réseau en îlot, il est responsable du développement de l'algorithme de régulation, des analyses préalables ainsi que de l'analyse des mesures et des résultats.
Adrian Bachmann est responsable des régions de l'Emmental, de la Haute-Argovie et de Soleure, et a participé au développement de la hNEA. Il travaille dans l'Asset Service Management et est responsable, pour les réseaux en îlot, du dimensionnement, de la configuration et de l'exploitation des machines.
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