Améliorer la résilience de vos opérations grâce à un micro-réseau

Par Michael Robinson, directeur associé, Ouest, Distributed Solutions
EDF Renewables Amérique du Nord

Ces dernières années, les phénomènes météorologiques extrêmes ont entraîné des coupures de courant de plus en plus fréquentes, de plus en plus longues et de plus en plus fréquentes dans tout le pays, ce qui a fait augmenter le coût de l'électricité et démontré la fragilité du réseau électrique. Cette situation est peut-être ressentie avec le plus d'acuité en Californie, où les vagues de chaleur, le vieillissement des infrastructures et un nombre croissant de graves incendies ont entraîné des pannes de courant de longue durée. Parmi celles-ci, on peut citer coupure de courant pour la sécurité publique (PSPS), au cours desquels les services publics coupent intentionnellement le courant à des millions de leurs clients.

A rapport de la société de recherche E Source a constaté que les entreprises américaines perdent plus de $27 milliards par an à cause des coupures de courant, et même les coupures qui ne durent que quelques heures peuvent coûter aux entreprises en moyenne de $10 000 à $20 000 par événement.[1] Une autre enquête a constaté que 19% de clients commerciaux et industriels ont subi un impact financier de $50.000 ou plus par panne, et pour 181 autresTP1T, les pannes ont coûté $50.000 ou plus par incident.

Si votre organisation a besoin d'une alimentation de secours pour protéger vos produits et services et assurer la continuité des opérations, votre installation dépend probablement déjà d'un ou plusieurs groupes électrogènes de secours au gaz ou au diesel - et il y a de fortes chances que ce système coûte beaucoup plus cher qu'il ne le devrait parce que l'approche de l'alimentation de secours uniquement à base de combustibles fossiles est dépassée et inefficace.

Les micro-réseaux sont des systèmes innovants et de pointe qui intègrent des générateurs d'urgence traditionnels avec des batteries, des générateurs renouvelables et des composants intelligents pour créer un système sophistiqué et résistant qui améliore l'efficacité, réduit la consommation de carburant, diminue les émissions de GES et économise de l'argent.

Passer d'une alimentation de secours à une île privée

Les générateurs de secours étaient une solution appropriée lorsque les pannes de courant étaient rares. Aujourd'hui, les pannes deviennent rapidement semi-régulières et de plus en plus longues, et les organisations proactives réagissent en développant des stratégies de résilience conçues pour ce nouvel environnement. Comme leur nom l'indique, les micro-réseaux sont des réseaux électriques miniatures qui permettent de réduire la facture d'électricité d'une installation lorsqu'elle est connectée à un réseau d'utilité publique en fonctionnement, mais qui peuvent également, le cas échéant, fonctionner comme des "îlots" déconnectés du réseau. Cela leur permet de fournir sans interruption toute la puissance nécessaire à l'installation comme si le réseau était toujours là, sans interruption perceptible de vos opérations ou activités.

Des actifs qui travaillent dur et qui s'autofinancent

Les générateurs de secours autonomes ne présentent aucun avantage lorsqu'ils restent inactifs en attendant une panne, et pendant la panne, ils peuvent ne couvrir qu'une partie de la demande totale de votre installation. La caractéristique la plus importante des micro-réseaux est qu'ils sont des actifs qui travaillent dur et qui gagnent leur vie en offrant plusieurs niveaux d'économies 24 heures sur 24, que votre installation soit connectée au réseau pendant les opérations normales ou déconnectée en raison d'une panne.

Les micro-réseaux garantissent que les générateurs de secours fonctionnent aussi efficacement que possible pendant une panne - ce qui réduit considérablement les coûts de combustible - et réduisent également les coûts des services publics pendant les opérations régulières connectées au réseau en réduisant les frais de demande de pointe et en déplaçant la consommation d'énergie hors du réseau lorsque les prix de l'électricité sont élevés. Si vous disposez de l'énergie solaire, un micro-réseau signifie que vous pouvez continuer à capturer cette ressource sans carbone pendant une panne, mais même si vous n'avez pas d'énergie solaire, un micro-réseau vous apportera des avantages quantifiables.

Réduire les frais de demande de pointe

Les redevances pour demande de pointe sont basées sur les 15 minutes de consommation d'électricité les plus élevées d'une installation au cours d'un mois donné et, dans de nombreux endroits, le moment de la journée ou "moment d'utilisation" est également un facteur important pour déterminer le coût. La composante de stockage de l'énergie d'un micro-réseau vous permet gérer la demande de pointe de votre organisationavec la possibilité de réaliser des économies importantes.

Stockage de l'énergie = gains d'efficacité et réduction des coûts

De la même manière que les moteurs de voiture sont beaucoup plus économes en carburant lorsqu'ils sont conduits à une vitesse constante sur un régulateur de vitesse sur une autoroute que dans la circulation urbaine à arrêts et démarrages, les générateurs diesel de secours sont plus efficaces lorsqu'ils fonctionnent à pleine capacité à un rythme régulier. Bien que les générateurs soient dimensionnés pour répondre à la charge critique de pointe d'une installation, la demande d'électricité fluctue généralement et atteint rarement cette pointe. Le groupe électrogène est alors soumis à des variations de puissance de haut en bas et de bas en bas en dessous de sa capacité de pointe, ce qui réduit l'efficacité de son fonctionnement (diagramme du bas en haut). Outre le gaspillage de carburant, l'usure des montées et descentes peut réduire la durée de vie des équipements et augmenter les coûts de maintenance.

Le stockage de l'énergie résout ce problème en agissant comme un "actif d'équilibrage" dans lequel il met en balance la puissance du générateur et la consommation d'énergie, ce qui permet de faire fonctionner le générateur diesel à sa capacité de pointe à un taux forfaitaire. Toute énergie produite en excès des besoins de l'installation peut être utilisée pour charger la batterie (lorsque la batterie devient négative) - lorsque la batterie est complètement chargée, le générateur s'éteint et la batterie peut alimenter l'installation. Par conséquent, le générateur fonctionne pendant moins d'heures et, lorsqu'il est en marche, il est plus efficace car il a un facteur de puissance plus élevé et ne monte pas en puissance.

*Note : Lorsque la batterie (bleue) est négative, la batterie est en charge. Lorsque la batterie est positive, la batterie se décharge.

La batterie optimise les performances du générateur diesel, ce qui réduit la consommation de carburant, la durée de fonctionnement du générateur, les émissions de GES et les coûts liés aux permis d'émissions atmosphériques. Ces avantages augmenteront considérablement si le micro-réseau intègre l'énergie solaire, car tout système solaire nouveau ou existant fonctionnant avec une batterie fonctionnera désormais en cas de panne. Tout comme un générateur, la batterie sert d'élément d'équilibrage, en lissant l'intermittence solaire et en se chargeant à partir de la production excédentaire. Par conséquent, l'inclusion de l'énergie solaire continuera à réduire la durée de fonctionnement du générateur, la consommation de carburant et les émissions de GES et à augmenter les réserves de carburant.

Tirez parti de votre installation solaire grâce à un micro-réseau

En cas de panne de courant, les panneaux solaires s'éteignent et cessent de produire de l'énergie. Ce dispositif de sécurité s'applique à toute source d'énergie connectée au réseau, qu'elle soit nouvelle ou ancienne, qui ne fait pas partie d'une solution de micro-réseau. Comme les micro-réseaux peuvent être "isolés" du reste du réseau électrique, ils permettent de continuer à exploiter l'énergie des panneaux solaires de votre installation. Si l'électricité n'est pas nécessaire au moment de la production, elle peut être stockée dans la batterie pour une utilisation ultérieure.

Les installations équipées de panneaux solaires existants peuvent être modernisées pour inclure un micro-réseau, et les systèmes peuvent être adaptés aux caractéristiques et aux besoins de votre organisation, y compris l'installation de stations de recharge de VE. Ces investissements permettront d'optimiser les performances de votre système, ce qui vous fera économiser de l'argent lors des opérations de connexion au réseau ainsi que lors des pannes.

Pas d'énergie solaire ? Vous pouvez quand même profiter des piles !

Une idée fausse courante est que les systèmes de stockage d'énergie doivent être couplés à l'énergie solaire - mais les batteries connectées au réseau ont des options en matière de charge. En plus de stocker l'électricité provenant de panneaux solaires ou de générateurs diesel, elles peuvent également être chargées à l'aide de l'énergie du réseau. Cela crée des possibilités de générer des revenus supplémentaires par l'arbitrage énergétique : la batterie peut être utilisée pour "acheter bas, vendre haut", en chargeant à partir de la source d'énergie disponible la moins chère, puis en revendant l'électricité au réseau lorsque les prix sont élevés, ce qui génère des revenus supplémentaires.

De nouvelles réalités appellent une nouvelle réflexion

La fréquence et la gravité croissantes des phénomènes météorologiques extrêmes entraînant des pannes de courant indiquent que nous entrons dans une nouvelle ère, qui exige une plus grande résilience. Les micro-réseaux sont une solution intelligente qui peut répondre de manière rentable aux besoins en énergie de secours de votre organisation, générer des revenus supplémentaires lors des opérations connectées au réseau et contribuer à réduire les émissions de gaz à effet de serre.

[1] https://www.marketplace.org/2019/10/08/potential-massive-power-shut-off-would-cost-businesses-in-california/