Les centrales électriques de base sont-elles nécessaires par rapport aux énergies renouvelables ?

Les centrales nucléaires et à charbon sous pression : comment la transition énergétique modifie la charge de base

Les centrales électriques de base jouent un rôle central dans l’approvisionnement énergétique traditionnel, car elles fournissent l’énergie électrique constamment nécessaire (charge de base). Ces centrales électriques, comme les centrales nucléaires et les centrales au charbon, fonctionnent en continu et produisent de l'électricité à faibles coûts variables. Mais avec le développement des énergies renouvelables (ER), leur nécessité est de plus en plus remise en question.

Convient à:

• Comparaison : centrales électriques à charge de base et centrales électriques à charge de pointe

Pourquoi les centrales électriques de base ont été nécessaires jusqu'à présent

Les centrales électriques de base étaient essentielles pour répondre à la demande minimale du réseau électrique. Ils sont techniquement conçus pour produire de l’électricité 24 heures sur 24 et pour être économiquement efficaces lorsqu’ils fonctionnent en continu. Des exemples typiques sont les centrales électriques au lignite et nucléaires ainsi que les centrales électriques au fil de l'eau. Cependant, ces technologies ne sont pas très flexibles et ne peuvent répondre que dans une mesure limitée à la demande fluctuante ou à l’injection d’énergies renouvelables.

Les défis posés par les énergies renouvelables

Les énergies renouvelables telles que l'énergie éolienne et solaire dépendent de la météo et ne produisent pas d'électricité en permanence, mais fluctuent. Ces propriétés les rendent techniquement incapables de supporter une charge de base au sens classique du terme. Néanmoins, ils peuvent sécuriser l’approvisionnement en électricité de manière fiable grâce à des réseaux intelligents, des technologies de stockage et des centrales électriques flexibles supplémentaires.

La transition énergétique a conduit à une réduction du besoin de centrales électriques à charge de base rigide. Au lieu de cela, le concept de « charge résiduelle » gagne en importance : la partie de la demande d’électricité qui ne peut pas être couverte par les énergies renouvelables est couverte par des centrales électriques flexibles telles que les centrales à gaz ou les turbines à hydrogène.

Les centrales électriques de base sont-elles encore nécessaires ?

Des études montrent qu’un système énergétique basé sur les énergies renouvelables peut également fonctionner sans centrales électriques de base. Un mélange d'énergie solaire et éolienne combiné au stockage (par exemple stockage sur batterie ou hydrogène), un contrôle flexible de la charge et des centrales électriques à charge résiduelle peuvent garantir la sécurité de l'approvisionnement. L’intégration de centrales électriques de base n’aurait de sens que si elles étaient économiquement compétitives – ce qui n’est souvent pas le cas en raison des coûts d’investissement élevés.

Les centrales électriques à charge résiduelle sont des centrales électriques utilisées pour couvrir ce qu'on appelle la charge résiduelle. La charge résiduelle est la partie de la demande d'électricité qui reste après déduction de l'injection des énergies renouvelables fluctuantes telles que l'énergie éolienne et solaire. Ces centrales électriques jouent un rôle central dans un système énergétique de plus en plus caractérisé par les énergies renouvelables, car elles assurent la sécurité d'approvisionnement.

Types de centrales électriques à charge résiduelle

• Centrales électriques à gaz : elles sont considérées comme particulièrement adaptées car elles peuvent être démarrées ou arrêtées rapidement.
• Installations de biogaz : Cette source d'énergie renouvelable peut également contribuer de manière flexible à couvrir la charge résiduelle.
• Centrales hydroélectriques (par exemple centrales de pompage-turbinage) : elles stockent l'électricité excédentaire et la restituent en cas de besoin.

Approches alternatives pour sécuriser l’alimentation électrique

• Technologies de stockage : Les centrales électriques à accumulation par pompage, les grandes batteries ou le stockage d’hydrogène peuvent compenser les fluctuations entre la production et la consommation.
• Flexibilité du réseau : Les réseaux intelligents (smart grids) permettent un meilleur contrôle de l’offre et de la demande.
• Centrales électriques à charge résiduelle : elles ne fonctionnent qu'en cas de besoin et utilisent souvent des technologies à faibles émissions telles que l'hydrogène ou le biométhane.
• Diversification : un large éventail de sources d'énergie renouvelables décentralisées réduit la dépendance à l'égard de technologies individuelles.

Les centrales électriques de base ne sont plus absolument nécessaires dans le contexte d’un système énergétique dominé par les énergies renouvelables. La sécurité d’approvisionnement peut être garantie par une combinaison d’énergies renouvelables, de stockage, de centrales électriques flexibles et de réseaux intelligents. Le concept de charge de base perd de son importance au profit de solutions plus flexibles et durables.

Les énergies renouvelables jouent un rôle de plus en plus important dans l'approvisionnement énergétique, également en relation avec la charge de base. Cependant, leur contribution à la couverture de la charge de base diffère considérablement de celle des centrales électriques traditionnelles, car de nombreuses sources renouvelables dépendent des conditions météorologiques et sont donc volatiles. Il existe néanmoins diverses approches et technologies permettant de permettre leur intégration dans l’approvisionnement de base.

L'énergie renouvelable et son rôle dans la charge de base

1. Énergie renouvelable de base

• Centrales électriques au fil de l’eau : elles sont naturellement capables de produire une charge de base car elles peuvent produire de l’électricité de manière constante.
• Centrales électriques à biomasse : elles peuvent également fournir de l’énergie continue et sont donc considérées comme capables de fournir une charge de base.
• Centrales géothermiques : elles utilisent l’énergie géothermique et offrent une production d’électricité fiable et constante.

2. Capacité de base limitée de l’énergie éolienne et solaire

• Les centrales éoliennes et solaires dépendent des conditions météorologiques et ne sont donc pas disponibles en permanence. Cependant, les centrales éoliennes offshore sont considérées comme presque capables de fournir une charge de base en raison de leurs heures de pleine charge élevées.
• Le soi-disant « marasme sombre » (pas de vent ni de soleil) représente un problème qui doit être compensé par des solutions de stockage ou d’autres technologies.

3. Technologies de stockage et flexibilité

• Pour compenser les fluctuations de l'énergie éolienne et solaire, des solutions de stockage telles que le stockage sur batteries, les centrales électriques à pompage ou le stockage d'hydrogène sont utilisées. Ces technologies permettent de stocker l’énergie excédentaire et de la restituer en cas de besoin.
• Les réseaux intelligents (smart grids) peuvent optimiser l’injection d’énergie renouvelable et combler les lacunes dans l’approvisionnement.

4. Modification du concept de charge de base :

• Avec le développement des énergies renouvelables, le concept traditionnel de charge de base rigide est de plus en plus remplacé par un système plus flexible. Au lieu d’un approvisionnement de base constant, l’objectif est d’équilibrer de manière dynamique l’offre et la demande.
• La combinaison de différentes sources d'énergie renouvelables (par exemple éolienne, solaire, biomasse) peut garantir un approvisionnement stable car elles se complètent partiellement.

défis

• L’expansion des réseaux de stockage et des réseaux flexibles est cruciale pour permettre l’intégration des énergies renouvelables dans l’approvisionnement de base.
• Des technologies de transition telles que les centrales électriques à gaz sont temporairement nécessaires pour combler les déficits d’approvisionnement.
• À long terme, un système entièrement basé sur les énergies renouvelables pourrait être possible si des progrès technologiques sont réalisés en matière de stockage et de gestion du réseau.

Les énergies renouvelables peuvent apporter une contribution importante à la charge de base grâce à des combinaisons appropriées, des technologies de stockage et une commande intelligente du réseau. Toutefois, le concept traditionnel d’une charge de base rigide est de plus en plus remplacé par des approches plus flexibles.

Les centrales électriques de base conventionnelles ont toujours joué un rôle central dans l’approvisionnement énergétique, fournissant la quantité continue et minimale d’électricité dont un réseau électrique a besoin 24 heures sur 24. Cet approvisionnement énergétique constant est essentiel pour éviter les coupures de courant et assurer la stabilité du réseau.

Pourquoi les centrales électriques de base conventionnelles sont-elles (encore) nécessaires ?

• Sécuriser l’alimentation électrique : Ils garantissent un approvisionnement constant en énergie, quelle que soit l’heure de la journée ou les conditions météorologiques. Ceci est particulièrement important pour les processus industriels, les appareils électroménagers en fonctionnement continu (par exemple les réfrigérateurs) et les infrastructures publiques telles que l'éclairage public.
• Stabilité du réseau : les centrales électriques de base contribuent à la stabilité de la fréquence et de la tension du réseau électrique, ce qui est essentiel pour le fonctionnement sûr de l'ensemble du système.
• Faibles coûts variables : ces centrales électriques sont conçues pour produire de l’électricité de manière rentable car elles fonctionnent généralement en continu.

Quelles centrales électriques couvrent la charge de base ?

Traditionnellement, on utilise des centrales électriques de base qui sont techniquement capables de produire de l'électricité sur de longues périodes :

• Centrales électriques conventionnelles : les centrales électriques au charbon, nucléaires et au gaz naturel dominent ici en raison de leur fiabilité et de leurs faibles coûts d'exploitation variables.
• Énergie renouvelable : Les centrales électriques au fil de l’eau, les centrales à biomasse et les centrales géothermiques peuvent également aider à couvrir la charge de base car elles peuvent fournir une énergie continue.

Perspectives d'avenir

Avec la transition vers les énergies renouvelables, le rôle des centrales électriques de base est réévalué :

• Les générateurs volatils tels que l’éolien et le solaire ne sont pas capables de produire une charge de base car leur production dépend des conditions météorologiques. Leur intégration nécessite donc des solutions de stockage ou des technologies complémentaires comme le power-to-gas ou les centrales électriques virtuelles.
• Les technologies de stockage telles que le stockage sur batteries ou les centrales électriques à accumulation par pompage deviennent de plus en plus importantes afin de compenser les fluctuations et de rendre les énergies renouvelables capables de supporter les charges de base.
• Un avenir sans centrales électriques de base traditionnelles : des scénarios montrent qu'un système énergétique peut également fonctionner sans centrales électriques de base traditionnelles si les énergies renouvelables sont efficacement mises en réseau et stockées.

Les centrales électriques de base conventionnelles restent aujourd’hui indispensables pour un approvisionnement énergétique stable. Dans le même temps, leur importance est complétée ou remplacée par des technologies innovantes et des solutions durables dans le cadre de la transition énergétique.

Convient à:

• Centrales électriques hybrides composées d'énergie solaire, éolienne, hydroélectrique et de stockage par batterie
• Centrales électriques virtuelles : énergie décentralisée, contrôlée de manière centralisée - réseaux stables grâce à la mise en réseau - optimisation de la production et de la consommation d'électricité