Transition énergétique: hydroélectricité norvégienne comme ancre en stabilité pour le réseau électrique européen

Hydroélectricité au lieu de pomper le stockage: comment la Norvège pourrait stabiliser le réseau électrique de l'Europe

La transition énergétique en Europe est confrontée à des défis importants, mais une ressource naturelle pourrait jouer un rôle clé pour son succès: l'hydroélectricité norvégienne. Le Fraunhofer Institute for Energy Management and Energy System Technology a examiné le projet composite Hydroconnect La façon dont cette source d'énergie naturelle peut contribuer de manière significative à stabiliser les réseaux électriques européens et en même temps réduit considérablement le besoin d'une nouvelle mémoire pompée coûteuse.

La position énergétique unique de la Norvège en Europe

La Norvège occupe une position extraordinaire dans le paysage énergétique européen. Avec environ 90% de l'électricité de l'hydroélectricité, le pays scandinave est uniquement positionné à travers l'Europe. Ce nombre impressionnant est basé sur l'emplacement géographique unique du pays avec ses fjords profonds, ses montagnes escarpées et ses ressources en eau inépuisables. Plus de 1 600 centrales hydroélectriques sont distribuées à travers le pays, ce qui, à 385 000 kilomètres carrés, n'est que légèrement plus grand que l'Allemagne.

La production hydroélectrique norvégienne a obtenu une valeur record historique en 2024 avec 157,2 heures de térawatt. Ce montant dépasse huit fois la production hydroélectrique allemande, bien que les deux pays soient comparables en termes d'espace. Ce qui rend ces chiffres particulièrement remarquables, c'est le fait que la Norvège couvre non seulement vos propres besoins, mais produit également des excédents considérables pour l'exportation. Le pays exporte déjà environ 14 heures d'électricité Terawatt et est donc le plus grand exportateur d'électricité en Europe.

Les systèmes hydroélectriques norvégiens ont une capacité de stockage impressionnante dans plus de 1 000 réservoirs d'eau, qui peuvent stocker jusqu'à 70% de la consommation d'énergie annuelle. Ces magasins naturels offrent une flexibilité que le reste du monde recherche désespérément, alors qu'il est disponible en Norvège depuis des décennies.

Les défis de la transition énergétique européenne

Afin d'atteindre l'objectif de neutralité climatique d'ici 2050, les taux d'expansion de l'énergie éolienne et du photovoltaïque en Europe doivent être augmentés de quatre à cinq fois aujourd'hui. Cependant, ce changement massif a des défis fondamentaux. Le vent et le soleil produisent de l'électricité en fonction de la météo, et non au besoin. Cette volatilité nécessite des solutions flexibles qui peuvent rapidement réagir aux fluctuations entre l'offre et la demande.

L'imprévisibilité des énergies renouvelables entraîne actuellement des problèmes coûteux. En Allemagne, la compensation pour la baisse des éoliennes qui a dû être éteinte en raison de la surcharge du réseau a coûté environ 610 millions d'euros en 2017. Cette situation illustre le besoin urgent de mécanismes de mémoire et de compensation flexibles dans le système énergétique européen.

Les performances installées de l'énergie éolienne et solaire en Europe pourraient plus que tripler d'ici 2050 et atteindre plus de 1 800 gigawatts. Cependant, cette énorme capacité doit être complétée par des mécanismes de flexibilité appropriés afin d'assurer un système énergétique stable et fiable.

Hydroconnect: fondations scientifiques pour l'avenir de l'énergie

Le projet de recherche international Hydroconnect, dans lequel Sintef Energy Research, que l'Université norvégienne des sciences et de la technologie et de l'Université de Trento sont impliqués, a systématiquement examiné comment l'hydroélectricité norvégienne peut contribuer à la neutralité du climat européen. Les chercheurs ont analysé 15 scénarios différents pour les années 2030 et 2050, en utilisant une base de données complète avec plus de 850 systèmes hydroélectriques et plus de 3 600 réservoirs individuels.

Les résultats sont impressionnants: l'expansion de l'hydroélectricité norvégienne par onze gigawatts et l'expansion correspondante des interconnexions peuvent être réduites d'environ 70 gigawatts de capacité supplémentaire dans le photovoltaïque, l'électrolyse et le stockage des batteries. Ces nombres démontrent l'énorme valeur ajoutée systémique, les centrales hydroélectriques flexibles et leur connexion avec les systèmes voisins européens.

Le projet a utilisé des outils de modélisation sophistiqués, en particulier le développement du scénario de portée du modèle du système énergétique pour analyser divers scénarios futurs. Non seulement les aspects techniques ont été pris en compte, mais aussi les émissions de gaz à effet de serre, les prix de l'électricité et les impacts environnementaux sur les eaux norvégiennes ont été systématiquement évalués.

Mémoire pompée: le potentiel sous-estimé de l'Europe

Bien que l'attention soit souvent axée sur les nouvelles technologies, en Europe, il existe un énorme potentiel inutilisé sous forme de centrales de stockage pompées. Une étude européenne a identifié un potentiel impressionnant de 2 291 heures de gigawatt à des emplacements possibles pour les centrales de stockage pompées dans les pays de l'UE 15 ainsi que la Norvège et la Suisse. Le plus grand potentiel est de 1 242 Gigawatt heures dans le sud de la Norvège, ce qui représente 54% du potentiel global.

Cette capacité est sept fois plus élevée que la capacité de stockage actuelle de la pompe en Europe et serait suffisante pour fournir à Malte de Malte en électricité pendant une année entière. Afin d'atteindre la même capacité de stockage d'énergie avec des batteries au lithium-ion, 95 millions de batteries provenant de voitures électriques ordinaires seraient nécessaires.

Les centrales de stockage pompées connaissent actuellement un retour après qu'ils n'étaient pas considérés sur le plan économique. Cependant, cela change rapidement car ils deviennent de plus en plus importants dans la transition énergétique. La technologie est simple mais efficace: l'excès d'électricité pompe de l'eau dans des lacs de stockage plus élevés, si nécessaire, il s'écoule à travers les turbines et génère de l'électricité.

En Autriche, par exemple, le réseau de fournisseurs d'énergie investit plus de 200 millions d'euros dans la modernisation de ses centrales de stockage pompées dans les Alpes carinthiques. Les systèmes ont désormais une production de turbine de 1,5 gigawatts et peuvent temporairement stocker les excédents d'électricité de plusieurs centaines d'éoliennes.

Interconnexions: les ponts électriques de l'Europe

La clé de l'utilisation de l'hydroélectricité norvégienne réside dans les interconnexions SOP - sous-marins puissants qui relient les réseaux électriques nationaux. Ces «ponts électriques» rendent non seulement les réseaux nationaux plus sûrs, mais aussi moins cher dans l'électricité en Europe.

L'exemple le plus important est Nordlink, qui a connecté l'Allemagne et la Norvège directement depuis avril 2021. Le câble sous-marin de 623 kilomètres peut transmettre jusqu'à 1 400 mégawatts et fournir ainsi plus de 3,6 millions de ménages allemands avec de l'électricité. Les coûts d'investissement d'environ deux milliards d'euros sont partagés à parts égales entre les partenaires norvégiens et allemands.

Le principe fonctionnel est élégant: lorsqu'il y a une toison sur la côte allemande de la mer du Nord et que les éoliennes sont immobiles, les centrales hydroélectriques de la Norvège interviennent. Cependant, si l'Allemagne produit trop d'énergie éolienne, elle coule vers la Norvège, de sorte que les hydroélectriques peuvent être temporairement fermées. Les fjords norvégiens agissent comme une «mémoire virtuelle».

La Norvège a déjà été connectée au réseau électrique européen via plusieurs interconnexions: avec les Pays-Bas via Norned (depuis 2008), avec le Danemark via plusieurs connexions et avec la Grande-Bretagne via un nouveau câble. Ce réseau permet d'utiliser de manière optimale l'hydroélectricité norvégienne flexible afin de compenser les fluctuations de l'énergie éolienne et solaire dans d'autres pays.

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Flexibilité comme cœur de la transition énergétique

L'hydroélectricité est la source la plus flexible d'énergie renouvelable. Contrairement au stockage des batteries, qui ne peut économiser de l'énergie que pendant de courtes périodes, les centrales hydroélectriques offrent une flexibilité à une large gamme de temps des millisecondes à des saisons entières. Cette propriété en fait un élément de construction indispensable pour la stabilité du réseau.

L'hydroélectricité norvégienne peut réagir aux fluctuations des besoins en quelques minutes. Il peut exporter l'électricité dans une large mesure s'il y a peu de vent et de soleil disponibles en Europe, et vice versa lorsqu'il y a une offre excédentaire. Cette capacité fait de la Norvège un acteur central dans un marché énergétique européen neutre et neutre.

La flexibilité de l'hydroélectricité va bien au-delà de la production d'énergie pure. Les centrales hydroélectriques peuvent fournir divers services système, y compris la puissance de contrôle pour l'élevage de fréquence, l'élevage de tension et la compensation de performance aveugle. Ces services sont essentiels pour le fonctionnement du réseau stable, en particulier avec une proportion croissante d'énergies renouvelables volatiles.

Dimensions économiques et politiques

Cependant, l'intégration croissante de l'hydroélectricité norvégienne sur les marchés européens de l'électricité apporte également des défis. La population norvégienne connaît une augmentation des prix de l'électricité, tandis que de grandes quantités d'électricité sont exportées. Cette situation a conduit à des tensions politiques et a même contribué à la rupture du gouvernement norvégien.

Le Parti du centre critique de l'UE et d'autres parties critiquent que les ménages norvégiens doivent payer des prix d'électricité plus élevés parce que les réserves hydroélectriques sont vendues à l'étranger. Les exigences de l'UE restreignent le contrôle de la Norvège sur ces réserves. Le ministre norvégien des finances a même blâmé la politique énergétique de l'UE pour l'effondrement du gouvernement.

Malgré ces défis politiques, les avantages économiques de l'intégration restent considérables. L'expansion de onze gigawatts de l'hydroélectricité et de nouvelles interconnexions réduit les coûts du système, ressemble aux prix de l'électricité et atténue les pics de prix dans l'énergie éolienne et solaire. Les analyses montrent que plus d'énergie éolienne augmente les exportations d'électricité norvégiennes et aide à stabiliser le système européen.

Stockage de puissance virtuelle et solutions décentralisées

En plus des grandes centrales hydroélectriques, le stockage de puissance virtuelle donne également de l'importance. Ceux-ci réseaument des milliers de petites unités de stockage dans un grand système intelligent. En Allemagne, par exemple, la Sonnen Company a déjà connecté 25 000 batteries à une centrale virtuelle avec 250 mégawatts d'heures de capacité.

Ces solutions décentralisées complètent parfaitement les grandes centrales hydroélectriques. Alors que la Norvège offre une stabilité à long terme avec son hydroélectricité, les centrales virtuelles peuvent rapidement réagir aux fluctuations locales et soulager le réseau de distribution. La combinaison des solutions de stockage norvégiennes centrales et décentralisées crée un système énergétique robuste et flexible.

Effets environnementaux et durabilité

L'hydroélectricité en Europe joue un rôle clé pour un système énergétique durable. Il fournit de grandes quantités d'électricité faible en carbone à faible coût et limite les dépenses sociales pour le développement d'un système énergétique neutre climatique. La Commission de l'UE a expressément confirmé l'importance de l'hydroélectricité pour l'accord sur le vert européen et s'est rendu compte qu'il était indispensable comme une source flexible et contrôlable d'énergie renouvelable.

Les réservoirs imperméables offrent des avantages supplémentaires au-delà de la production d'électricité: ils garantissent la disponibilité de l'eau pour la protection des inondations, l'irrigation, l'approvisionnement en eau et la relaxation. Cette multifonctionnalité fait de l'hydroélectricité une ressource particulièrement précieuse en période de changement climatique.

Le projet Hydroconnect a également examiné l'impact environnemental sur les réservoirs norvégiens et les systèmes fluviaux. Le projet interdisciplinaire combine la météorologie, l'analyse énergétique et la recherche environnementale pour lier les données météorologiques, la production d'électricité et les facteurs écologiques tels que la formation de déchirure de glace dans les réservoirs.

Hydroélectricité de l'Europe: 47% potentiel toujours inutilisé

Les perspectives de l'hydroélectricité européenne sont prometteuses. Le potentiel hydroélectrique économique en Europe, qui n'a pas encore été développé, représente 47% du potentiel techniquement accessible. Surtout dans les Alpes, la Scandinavie et les Pyrénées, il existe encore des possibilités considérables inutilisées.

La modernisation des centrales hydroélectriques existantes est considérée comme l'une des opportunités les plus efficaces pour augmenter la production d'électricité et en même temps minimiser la pollution de l'environnement. De nouvelles technologies telles que les taux de machines contrôlés par la vitesse rendent les centrales hydroélectriques encore plus flexibles et efficaces.

L'Europe est également une direction pour les concepts hydroélectriques innovants. Des projets tels que Alpheus développent des barrages circulaires en mer qui utilisent l'eau de mer comme magasins d'énergie. À l'avenir, ceux-ci pourraient créer des capacités de stockage supplémentaires qui correspondent à des milliers de batteries.

La numérisation et l'automatisation des réseaux fourniront des centrales hydroélectriques décentralisées pour encore plus de flexibilité, en particulier au niveau du réseau de distribution. Dans le même temps, des aides à la promotion des poissons intelligents telles que la courroie hydroconneuse hydroconnecte garantira que l'hydroélectricité répond également aux besoins écologiques.

Importance systémique pour la neutralité climatique

L'hydroélectricité norvégienne continuera d'être un élément central d'un système énergétique neutre en Europe à l'avenir. Les analyses du projet Hydroconnect montrent clairement la valeur systémique des centrales hydroélectriques flexibles et leur connexion avec les systèmes voisins européens.

L'expansion de moins nouvelles usines de stockage pompées peut réellement rendre l'expansion des performances multiples d'autres technologies inutiles. Cette constatation est fondamentale pour la politique énergétique: au lieu de ne s'appuyer que sur les nouvelles technologies, l'Europe devrait utiliser de manière optimale les capacités de stockage naturel existantes et le réseau intelligemment.

La combinaison de l'hydroélectricité norvégienne, de la mémoire pompée modernisée et des interconnexions intelligentes crée un système énergétique à la fois stable et abordable. Cette infrastructure forme l'épine dorsale pour l'intégration réussie des capacités éoliennes et solaires en croissance massive en Europe.

Avec quelques investissements ciblés dans la mise en réseau et la modernisation des capacités hydroélectriques existantes, l'Europe peut prendre une étape cruciale vers la neutralité du climat sans mettre en danger la sécurité de l'offre ou de l'abordabilité. L'hydroélectricité norvégienne s'avère être l'ancre de stabilité naturelle dont l'Europe a besoin de toute urgence pour sa transition énergétique réussie.

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