Stabilité des systèmes électriques – La solution : plus d’interconnexions

Les stratégies de protection du climat, telles que la transition énergétique mise en oeuvre en Allemagne, conduisent à un grand nombre de nouveaux producteurs d’électricité raccordés au réseau. Néanmoins, la production d’électricité à partir des énergies renouvelables varie en fonction du vent ou du soleil, ce qui augmente le risque d’instabilité dans le réseau électrique et de black-out. Des scientifiques de l’Institut de recherche de Potsdam sur les effets du changement climatique (PIK, Brandebourg) ont recouru à une nouvelle méthode d’analyse des systèmes non-linéaires.

 

Crédits : photo4dreams

 
Selon celles-ci, si des « impasses » électriques sont reliées à des connexions supplémentaires dans le réseau d’alimentation, la stabilité du réseau est considérablement augmentée. Une étude de cas sur le réseau d’électricité en Scandinavie confirme ces résultats.

 
« La façon la moins chère (et donc la plus courante) de connecter de nouveaux producteurs d’électricité au réseau est de construire plusieurs nouvelles connexions, par exemple d’un noeud de réseau à une centrale électrique », explique Peter Menck, auteur principal de l’étude, publiée dans la revue Nature Communications [1]. « C’est comme si on construisait une voie sans issue à partir d’un réseau routier ramifié pour relier une maison ». Pour tester l’effet de ce procédé sur le réseau électrique, les scientifiques ont simulé des perturbations importantes dans un modèle standard d’ingénierie électrique. « Il se trouve que dans le voisinage de ces impasses électriques, la résistance aux perturbations est nettement diminuée », déclare M. Menck. « Contre cela, on peut très facilement ajouter quelques lignes électriques ». Evidemment, ces nouvelles connexions permettent aux impasses de devenir des « voies de passage ». Les perturbations ne s’accumulent pas à un endroit donné, mais se fondent dans le réseau dans de nombreuses directions, de sorte que les dispositifs techniques de protection au niveau des noeuds du réseau peuvent y faire face.

 
Ces résultats ont été possibles car les chercheurs ont appliqué pour la première fois un concept mathématique développé au PIK, visant à quantifier la stabilité. « Des réseaux d’énergie aux jungles de l’Amazonie ou aux cellules dans le corps humain, ce sont tous des systèmes qui peuvent prendre plusieurs états stables différents », explique Jürgen Kurth, directeur du département de méthodes et concepts transdisciplinaires au PIK et coauteur de l’étude. « Pour comprendre les black-out ou coupures de courant gigantesques, on doit être capable de résumer la stabilité des systèmes en chiffres, et c’est ce que nous sommes maintenant en mesure de faire », a déclaré M. Kurth. Le concept voit les différents états stables d’un système comme des points dans un paysage montagneux, avec des falaises abruptes et des vallées profondes. La probabilité qu’un système, à la suite d’un choc violent, retombe dans un creux comme une balle, dépend de la taille du creux en question.

 
« En comparaison aux coûts potentiels d’un black-out, la construction de quelques nouvelles interconnexions supplémentaire est certainement abordable », explique Hans Joachim Schellnhuber, directeur du PIK. « La nouvelle étude montre que des solutions innovantes peuvent contribuer à la transformation de notre système énergétique – dans ce cas, même à l’aide de technologies déjà disponibles ».

 

Pour en savoir plus, contacts :

– [1] L’article paru dans la revue Nature est disponible au lien suivant : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/69e3J – Ses références: Menck, P.J., Heitzig, J., Kurths, J., Schellnhuber, H.J. (2014): « How dead ends undermine power grid stability ». Nature Communications [DOI:10.1038/ncomms4969].
– Peter Menck, spécialiste des réseaux électriques, l’Institut de recherche de Potsdam sur les effets du changement climatique (PIK) – tél. : +49 331 288 20750 – email : menck@pik-potsdam.de

 

Sources :

« Stabilitat von Stromnetzen: Aus Sackgassen Durchfahrtsstraßen machen », communiqué de presse de l’Institut de recherche de Potsdam sur les effets du changement climatique – 09/06/2014 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/ysT1l

 

Rédacteurs :

Hélène Benveniste, helene.benveniste@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr/