Qu'est-ce qu'un micro-réseau et comment fonctionne-t-il ?

Dans le monde moderne, l'électricité est devenue un besoin essentiel de notre quotidien. Pourtant, le réseau électrique principal n'est pas toujours fiable. Il peut tomber en panne lors de tempêtes, de pannes d'électricité ou de problèmes techniques. Dans ces situations, un micro-réseau offre la solution idéale. Mais vous êtes-vous déjà demandé : qu'est-ce qu'un micro-réseau et comment fonctionne-t-il ? Comprendre son fonctionnement est essentiel. 

Cela nous aide à comprendre pourquoi il devient une solution si puissante pour une énergie fiable et propre. Un micro-réseau est en réalité une version réduite du réseau électrique traditionnel. Il offre plus de flexibilité et d'indépendance. Si vous débutez avec les micro-réseaux, pas d'inquiétude ! Ce guide vous présentera en détail les micro-réseaux, leurs composants et leur fonctionnement. Alors, c'est parti !

Qu'est-ce qu'un micro-réseau ?

 

Commençons d’abord par comprendre la définition d’un microgrid en termes simples !

Un micro-réseau est un petit système énergétique. Il produit et distribue de l'électricité localement. Il peut fonctionner en complément du réseau électrique principal ou de manière autonome selon les besoins. Les micro-réseaux utilisent diverses sources d'énergie, telles que des panneaux solaires et des générateurs, ainsi que des batteries pour le stockage. 

Pour mieux comprendre, pensons d'abord au réseau électrique principal que vous utilisez au quotidien. Il couvre de vastes zones en alimentant des centrales éloignées. N'est-ce pas ? Un micro-réseau, quant à lui, se concentre sur une zone plus restreinte et produit de l'électricité au plus près de ses utilisateurs. Cela le rend plus fiable, notamment en cas de panne du réseau principal.

L'une des principales caractéristiques d'un micro-réseau est sa flexibilité. Il peut se connecter au réseau principal et bénéficier de son assistance en cas de besoin. Il peut également passer en mode îlot et fonctionner de manière autonome. Par exemple, si une tempête coupe le réseau central, le micro-réseau peut maintenir l'éclairage et les appareils électriques allumés. 

Les micro-réseaux ne se limitent pas à une seule source d'énergie. Ils peuvent utiliser une combinaison de panneaux solaires, d'éoliennes, de générateurs diesel, voire de petites centrales hydroélectriques. Cependant, dans de nombreuses régions du monde, les micro-réseaux solaires deviennent aujourd'hui le choix le plus populaire. Pourquoi ? Parce qu'ils fournissent une énergie propre, renouvelable et économique. 

 

Principaux composants d'un micro-réseau

Un système de microréseau est composé de plusieurs éléments clés qui fonctionnent ensemble pour produire de l'électricité. Explorons donc les principaux composants d'un microréseau solaire.

• Sources de production d'énergie : C'est de là que provient l'électricité. Dans de nombreux micro-réseaux modernes, les panneaux solaires constituent la principale source d'énergie. Cependant, d'autres sources, comme les éoliennes, les générateurs diesel ou les petites centrales hydroélectriques, peuvent également être utilisées. Le rôle de la source de production est de produire suffisamment d'électricité pour répondre aux besoins de la zone desservie par le micro-réseau. 

• Système de stockage d'énergie : Comme vous le savez, le soleil ne brille pas en permanence. Les micro-réseaux doivent donc trouver un moyen de conserver l'électricité supplémentaire pour une utilisation ultérieure. C'est là que les batteries entrent en jeu. Elles stockent l'énergie pendant les périodes de forte production. Cependant, elles la restituent lorsque la demande est forte ou lorsque la production est faible. Sans solution de stockage d'énergie, un micro-réseau ne serait pas fiable.

• Réseau de distribution : L'électricité produite et stockée doit parvenir aux utilisateurs. Cela se fait via le réseau de distribution. Ce dernier comprend des câbles, des transformateurs et des commutateurs qui transportent l'électricité de la source aux consommateurs. Dans un micro-réseau, le réseau de distribution est plus petit et plus localisé, ce qui le rend plus rapide et plus facile à gérer.

• Système de contrôle: Un micro-réseau nécessite un système innovant pour gérer la circulation de l'électricité. Ce système de contrôle est comparable à un cerveau. Il décide quand utiliser l'énergie solaire, quand alimenter les batteries et quand basculer vers des sources de secours. Il permet également au micro-réseau de savoir s'il doit rester connecté au réseau principal ou fonctionner de manière autonome. 

• Charges : Enfin, l'électricité produite doit servir à quelque chose. Les « charges » sont les appareils et les lieux qui utilisent l'électricité. Dans un micro-réseau solaire, les charges peuvent inclure des ménages, des écoles, des hôpitaux, des commerces ou des industries.

Comment fonctionne un micro-réseau ? : Guide étape par étape ! 

Comme je l'ai mentionné précédemment, un micro-réseau solaire est local et flexible. Ce système fonctionne en produisant de l'électricité à proximité des personnes qui en ont besoin. De ce fait, le micro-réseau fonctionne légèrement différemment des grands réseaux traditionnels. Examinons donc en détail le fonctionnement d'un micro-réseau solaire. 

Étape 1 : Production d'électricité

La toute première étape d'un micro-réseau est la production d'électricité. Sans production, le système ne peut pas fonctionner. Comment produit-on de l'électricité ? En fait, dans un micro-réseau solaire, la lumière du soleil tombe sur un panneau solaire contenant de minuscules particules d'énergie appelées photons. Ces photons frappent la surface du panneau solaire, constituée d'un matériau spécial appelé semi-conducteur (silicium). 

À l'intérieur du panneau solaire, ces photons excitent les électrons du silicium et se mettent en mouvement. Une fois ces électrons en mouvement, ils créent un courant électrique. Au départ, le courant produit est continu (CC). Mais la plupart de nos maisons et appareils électroménagers fonctionnent en courant alternatif (CA). Le micro-réseau solaire utilise donc un dispositif appelé onduleur pour convertir le courant continu en courant alternatif.

Étape 2 : Alimentation des utilisateurs locaux

Une fois l'électricité produite dans un microréseau, la prochaine étape importante consiste à la distribuer en toute sécurité aux consommateurs. Ce processus s'appelle la distribution d'électricité. Elle s'effectue via de petites lignes de distribution locales au sein du microréseau. Ces lignes relient les habitations, les bureaux, les hôpitaux et d'autres lieux, selon l'emplacement du microréseau. L'électricité d'un microréseau n'a pas besoin de parcourir de longues distances.

Par conséquent, les pertes d'énergie sont réduites, ce qui rend le système plus fiable et plus rentable. Un autre avantage majeur du microréseau est qu'il permet d'équilibrer l'offre et la demande d'électricité. COMMENT ? En journée, les panneaux solaires peuvent produire de l'électricité supplémentaire. Cette énergie peut être immédiatement utilisée par les foyers ou stockée dans des batteries pour une utilisation nocturne.

Étape 3 : Stocker l’énergie supplémentaire

Lorsqu'un micro-réseau produit plus d'électricité que la consommation actuelle, l'énergie excédentaire n'est pas gaspillée. Elle est stockée pour une utilisation ultérieure. Ceci est essentiel car la demande énergétique évolue tout au long de la journée. Par exemple, pendant la journée, les panneaux solaires peuvent produire beaucoup d'électricité. En revanche, la nuit, il n'y a pas de soleil.

Ainsi, sans stockage par batterie, cette énergie supplémentaire en journée serait perdue. Le moyen le plus courant de stocker l'électricité dans un micro-réseau est d'utiliser des batteries. Elles collectent l'énergie supplémentaire et la stockent jusqu'à ce qu'elle soit nécessaire. Plus tard, lorsque la demande augmente, l'électricité stockée peut être réinjectée dans le système. Cela renforce la fiabilité et la stabilité de l'ensemble du micro-réseau solaire.

Étape 4 : Utiliser l’énergie stockée en cas de besoin

Une fois l'énergie excédentaire stockée en toute sécurité dans les batteries, elle constitue une source d'énergie de secours utilisable à tout moment. Ainsi, en cas de panne du réseau électrique, l'énergie stockée peut être libérée pour répondre à la demande. COMMENT ? En principe, l'électricité est stockée dans les batteries sous forme d'énergie chimique. Lorsque l'énergie stockée est nécessaire, la batterie subit une réaction chimique inverse.

Les électrons sont libérés et circulent à nouveau dans un circuit externe. Ce flux d'électrons est ce que l'on appelle le courant électrique. En termes simples, la batterie transforme l'énergie chimique en énergie électrique pour alimenter les appareils. Mais comme je l'ai dit plus haut, ce courant est généralement du courant continu (CC). Donc, un onduleur hybride convertit l'électricité dans la bonne forme (AC).

Étape 5 : Contrôle et commutation intelligents

La dernière étape du fonctionnement d'un micro-réseau consiste à le gérer. Cette gestion est assurée par un contrôleur de micro-réseau. Ce contrôleur surveille en permanence la production, le stockage et la consommation d'électricité. Par exemple, les panneaux solaires produisent beaucoup d'électricité pendant la journée. 

Le contrôleur peut en affecter une partie à la charge des batteries. Plus tard, la nuit, il utilise automatiquement l'énergie stockée dans les batteries. Ce processus s'effectue en douceur et sans intervention manuelle. Une autre fonction importante du contrôleur est la commutation entre le réseau principal et le micro-réseau. 

Lorsque le réseau principal fonctionne normalement, le micro-réseau reste généralement connecté et partage l'électricité. Mais en cas de panne de courant, le contrôleur se déconnecte rapidement (c'est ce qu'on appelle l'« îlotage »). Cela permet au micro-réseau de fonctionner de manière autonome. Une fois le réseau principal rétabli, le système de contrôle se reconnecte en toute sécurité. 

Avantages des micro-réseaux

Les microréseaux offrent de nombreux avantages aux communautés, voire aux pays. Ils ne se contentent pas de produire de l'électricité, mais rendent également l'énergie plus fiable et plus abordable. Examinons quelques-uns des avantages courants d'un microréseau solaire.

1- Alimentation électrique fiable

L'un des principaux avantages des micro-réseaux est qu'ils fournissent de l'électricité même en cas de panne du réseau électrique principal. Par exemple, lors de pannes d'électricité, de tempêtes ou de catastrophes naturelles, le réseau principal est souvent interrompu. Dans ce cas, le micro-réseau se déconnecte du réseau principal et continue de fonctionner de manière autonome. Cela les rend particulièrement utiles pour les hôpitaux, les écoles et les centres d'urgence.

2- Énergie propre et verte

Les micro-réseaux utilisent souvent des sources d'énergie renouvelables comme des panneaux solaires ou des éoliennes. Ces sources ne polluent pas l'environnement comme le font les combustibles fossiles. En s'appuyant davantage sur les énergies propres, les micro-réseaux contribuent à réduire les émissions de carbone. L'air est ainsi plus pur, ce qui est bénéfique pour la planète et la santé publique.

3- Indépendance énergétique

Grâce à un micro-réseau, les communautés ne dépendent plus uniquement du réseau électrique central. Elles peuvent produire et contrôler leur propre électricité localement. Cela leur confère une plus grande indépendance et un meilleur contrôle sur leur avenir énergétique. Pour les villages isolés, les îles ou les bases militaires, cette indépendance peut changer la donne.

4- Flexibilité et évolutivité

La flexibilité permet de concevoir un micro-réseau de multiples façons. Par exemple, un micro-réseau solaire peut n'utiliser que des panneaux solaires et des batteries. Un autre peut combiner énergie solaire, éolienne et générateurs diesel. Il peut être personnalisé pour répondre à différents besoins. En d'autres termes, le micro-réseau s'adapte à diverses situations.

L'évolutivité signifie qu'un microréseau peut croître ou diminuer au fil du temps. Imaginons qu'un petit village démarre avec seulement quelques panneaux solaires et batteries. À mesure que la population ou les besoins en électricité augmentent, le microréseau peut évoluer. COMMENT ? Vous pouvez ajouter des panneaux solaires, des batteries, ou même de nouvelles sources comme des éoliennes. 

5- Économies de coûts

Comme vous le savez, les microréseaux utilisent des énergies renouvelables et stockent l'électricité excédentaire dans des batteries. Cela réduit la dépendance aux combustibles fossiles coûteux, ce qui permet de réaliser des économies. De plus, comme je l'ai mentionné précédemment, ils sont utilisés localement avec de petites lignes de distribution, ce qui réduit les pertes d'énergie généralement liées aux longs trajets. Par conséquent, le microréseau produit de l'électricité plus efficacement et réduit les coûts. 

Conclusion 

Un micro-réseau est bien plus qu'un petit système électrique. C'est un moyen intelligent de produire, de stocker et d'utiliser l'électricité au plus près des besoins. Contrairement au grand réseau central, il permet aux communautés locales de contrôler leur propre énergie. Dans cet article, j'ai abordé tous les aspects des micro-réseaux, de leur fonctionnement à leurs avantages. 

Par exemple, les micro-réseaux fonctionnent par étapes. Ces micro-réseaux d'énergie renouvelable produisent de l'électricité grâce à des panneaux solaires ou des éoliennes. Ce système stocke l'énergie excédentaire dans des batteries et distribue l'électricité aux foyers et aux entreprises à proximité. De plus, leurs avantages sont évidents. Alors que le monde évolue vers des solutions plus écologiques, ils offrent à la fois stabilité et durabilité.