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

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'électricité nécessaire en permanence. Ces centrales, comme les centrales nucléaires et les centrales au charbon, fonctionnent en continu et produisent de l'électricité à faibles coûts variables. Cependant, avec le développement des énergies renouvelables, leur nécessité est de plus en plus remise en question.

Convient à:

• Comparaison : Centrales électriques de base vs centrales électriques de pointe

Pourquoi les centrales électriques de base étaient-elles nécessaires jusqu'à présent ?

Les centrales électriques de base sont essentielles pour garantir la production minimale d'électricité sur le réseau. Elles sont conçues pour produire de l'électricité en continu et fonctionner de manière économiquement efficace. Parmi les exemples typiques, on peut citer les centrales au lignite, les centrales nucléaires et les centrales hydroélectriques au fil de l'eau. Cependant, ces technologies manquent de flexibilité et ne peuvent s'adapter que partiellement aux fluctuations de la demande ou à l'injection d'énergies renouvelables.

Défis posés par les énergies renouvelables

Les énergies renouvelables, comme l'éolien et le solaire, sont tributaires des conditions météorologiques et produisent de l'électricité de façon intermittente. Ces caractéristiques les rendent techniquement inadaptées à la production d'électricité de base au sens traditionnel du terme. Néanmoins, grâce aux réseaux intelligents, aux technologies de stockage et aux centrales électriques d'appoint flexibles, elles peuvent garantir un approvisionnement en électricité fiable.

La transition énergétique a entraîné une diminution du besoin en centrales électriques de base rigides. En revanche, la notion de « charge résiduelle » prend de l’importance : la part de la demande d’électricité qui ne peut être satisfaite par les énergies renouvelables est couverte par des centrales 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 fonctionner même sans centrales de base. Un mix énergétique combinant énergie solaire et éolienne, stockage (par exemple, batteries ou hydrogène), gestion flexible de la demande et centrales d'appoint peuvent garantir la sécurité d'approvisionnement. L'intégration de centrales de base ne serait pertinente que si elles étaient économiquement compétitives, ce qui est rarement le cas en raison de coûts d'investissement élevés.

Les centrales de production d'électricité à consommation résiduelle servent à couvrir la demande résiduelle. Cette dernière correspond à la part de la demande d'électricité restante après déduction de la production issue de sources d'énergie renouvelables fluctuantes, telles que l'éolien et le solaire. Ces centrales jouent un rôle central dans un système énergétique de plus en plus dépendant des énergies renouvelables, car elles garantissent la sécurité d'approvisionnement.

Types de centrales électriques à charge résiduelle

• Centrales électriques au gaz : Elles sont considérées comme particulièrement adaptées car leur puissance peut être rapidement augmentée ou diminuée.
• 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'approvisionnement en électricité

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

Dans un système énergétique dominé par les énergies renouvelables, les centrales de base ne sont plus indispensables. La sécurité d'approvisionnement peut être assurée par une combinaison d'énergies renouvelables, de stockage, de centrales flexibles et de réseaux intelligents. Le concept de production d'électricité 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, notamment pour la production d'électricité de base. Cependant, leur contribution à la couverture de cette production diffère sensiblement de celle des centrales électriques traditionnelles, car nombre d'entre elles sont tributaires des conditions météorologiques et donc instables. Néanmoins, diverses approches et technologies existent pour permettre leur intégration dans la production d'électricité de base.

Les énergies renouvelables et leur rôle dans la production d'électricité de base

1. Énergies renouvelables capables de fournir une charge de base

• Centrales hydroélectriques au fil de l'eau : celles-ci sont intrinsèquement capables de fournir une énergie de base, car elles peuvent produire de l'électricité en continu.
• Centrales biomasse : Elles peuvent également fournir de l'énergie en continu et sont donc considérées comme capables de fournir une puissance de base.
• Centrales géothermiques : Celles-ci utilisent la chaleur géothermique et offrent une production d'électricité fiable et constante.

2. Capacité de production 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 parcs éoliens offshore sont considérés comme quasiment capables de fournir une production de base grâce à leur nombre élevé d'heures de fonctionnement à pleine charge.
• Les soi-disant « périodes de calme plat » (vents calmes et absence de soleil) posent 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 la production d'énergie éolienne et solaire, on utilise des solutions de stockage telles que les batteries, les centrales hydroélectriques à pompage-turbinage ou le stockage d'hydrogène. Ces technologies permettent de stocker l'énergie excédentaire et de la restituer en cas de besoin.
• Les réseaux intelligents peuvent optimiser l'injection d'énergies renouvelables et combler les lacunes d'approvisionnement.

4. Changement de concept de charge de base :

• Avec le développement des énergies renouvelables, le concept traditionnel d'une production de base rigide cède progressivement la place à un système plus flexible. Au lieu d'une production de base constante, l'objectif est d'équilibrer dynamiquement 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

• Le développement des installations de stockage et des réseaux flexibles est crucial pour permettre l'intégration des énergies renouvelables dans la production d'électricité de base.
• Des technologies transitoires, telles que les centrales électriques au gaz, sont nécessaires temporairement pour combler les déficits d'approvisionnement.
• À long terme, un système entièrement basé sur les énergies renouvelables pourrait être envisageable si des progrès technologiques sont réalisés dans le domaine du stockage et de la gestion du réseau.

Les énergies renouvelables, grâce à des combinaisons appropriées, aux technologies de stockage et à une gestion intelligente du réseau, peuvent contribuer de manière significative à la production d'électricité de base. Cependant, le concept traditionnel d'une production de base rigide est de plus en plus remplacé par des approches plus flexibles.

Les centrales électriques de base classiques ont toujours joué un rôle central dans l'approvisionnement énergétique, car elles fournissent en continu la quantité minimale d'électricité dont un réseau a besoin 24 heures sur 24. Cet approvisionnement énergétique constant est essentiel pour éviter les coupures de courant et garantir la stabilité du réseau.

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

• Garantir une alimentation électrique fiable : ces systèmes assurent un approvisionnement énergétique constant, quelles que soient l’heure et les conditions météorologiques. Ceci est particulièrement important pour les processus industriels, les appareils électroménagers fonctionnant en 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 au bon fonctionnement 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 assurent la production de base ?

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

• Centrales électriques conventionnelles : Les centrales au charbon, nucléaires et au gaz naturel dominent ce secteur en raison de leur fiabilité et de leurs faibles coûts d'exploitation variables.
• Énergies renouvelables : Les centrales hydroélectriques au fil de l'eau, les centrales à biomasse et les centrales géothermiques peuvent également contribuer à couvrir la demande de base, car elles peuvent fournir de l'énergie en continu.

perspectives d'avenir

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

• Les sources d'énergie volatiles comme l'éolien et le solaire ne peuvent pas assurer une production d'électricité de base car leur rendement dépend des conditions météorologiques. Leur intégration nécessite donc des solutions de stockage ou des technologies complémentaires telles que la conversion d'électricité en gaz ou les centrales électriques virtuelles.
• Les technologies de stockage telles que le stockage par batteries ou les centrales de pompage-turbinage gagnent en importance pour compenser les fluctuations et rendre les énergies renouvelables capables de fournir une puissance de base.
• Un avenir sans centrales électriques de base traditionnelles : des scénarios montrent qu’un système énergétique peut fonctionner même sans centrales électriques de base traditionnelles si les énergies renouvelables sont efficacement mises en réseau et stockées.

Les centrales électriques conventionnelles de base demeurent indispensables à un approvisionnement énergétique stable. Cependant, dans le cadre de la transition énergétique, leur importance est progressivement complétée, voire remplacée, par des technologies innovantes et des solutions durables.

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