Intégration des énergies renouvelables : un laboratoire grandeur nature au Danemark

Les capacités mondiales de production solaire et éolienne ont plus que doublé entre 2018 et 2023⁽¹⁾. Elles devraient tripler d’ici à 2030, afin d’atteindre l’objectif fixé par la COP28. Les énergies renouvelables sont en effet indispensables à la décarbonation du secteur énergétique et à la limitation du réchauffement climatique à l’échelle mondiale.

Mais alors que les réseaux électriques sont à même de gérer les variations de la demande, les renouvelables introduisent une nouvelle variabilité, liée cette fois aux conditions météorologiques. Cela implique d’accroître la flexibilité des réseaux existants afin de maximiser l’intégration de l’électricité d’origine renouvelable de manière fiable et abordable.

Compagnie multi-énergies mondiale, TotalEnergies a pour objectif de produire 100 térawatt-heures (TWh) d’électricité à horizon 2030, principalement à partir de sources renouvelables. En parallèle de nos investissements dans la production solaire, éolienne, hydraulique ou encore dans les systèmes de stockage de l’électricité, nous menons plusieurs programmes de R&D dans le domaine de l’électricité afin de développer les technologies et services de la chaine de valeur électrique de demain.

Nous travaillons notamment sur les systèmes de production hybride et le stockage, indispensables alliés pour pallier l’intermittence des renouvelables. C’est ainsi que nous avons conçu avec DTU une Hybrid Power Plant (HPP) pilote, installation expérimentale de pointe pour de futures recherches sur les systèmes d’électricité bas carbone, hébergée sur le campus de Risø.

Une Hybrid Power Plant est une centrale électrique combinant plusieurs moyens de production d’électricité. Associer ces différents dispositifs permet d’optimiser la production électrique et ainsi d’assurer la stabilité du réseau, sans risque de surcharge ou, au contraire, de sous-approvisionnement.

La centrale hybride que nous avons développée avec DTU est une entité pilote à échelle réduite, qui fournira aux chercheurs les ressources dont ils ont besoin pour tester différents systèmes permettant d'optimiser l'intégration de l'énergie éolienne et solaire au réseau, en conjonction avec des systèmes de stockage par batterie. Elle comprend ainsi :

• deux éoliennes de 225 kilowatt-heures (kW) ;
• 1 600 m² de panneaux solaires, orientés au sud, à l’est et à l’ouest pour tirer parti des différentes phases d’ensoleillement de la journée ;
• 1,25 mégawatt (MW) de stockage par batterie, qui permet de stocker le surplus d’électricité produit par les installations renouvelables pour injection ultérieure dans le réseau.

Le dispositif est complété par des systèmes d’émulation de réseau qui permettent aux chercheurs et ingénieurs de simuler n’importe quel défaut dans le réseau électrique. Ils peuvent ainsi confronter leurs modèles mathématiques à la réalité contrôlée de cette centrale électrique hybride miniature et ajuster les systèmes de contrôle-commande permettant de mieux répondre à ces perturbations.

Au-delà de son usage scientifique, la plateforme produira près d’un gigawatt-heure (GWh) d’électricité par an, soit la consommation annuelle de 200 foyers, qui sera injecté dans le réseau électrique danois.