Une étude révèle que les micro-réseaux décentralisés peuvent fournir 90% des besoins énergétiques d’un quartier
Un nouveau rapport financé par le gouvernement néerlandais révèle que les technologies de micro-réseaux pourraient rendre une «techno-économie» locale autosuffisante à 90%, grâce au partage décentralisé de l’énergie au niveau local entre plusieurs ménages.
La nouvelle approche de micro-réseaux pourrait même ouvrir la voie à «une autosuffisance totale en énergie, en chaleur et en eau et à 50% de la production alimentaire», selon l’auteur du rapport, Florijn de Graaf, ingénieur en systèmes d’énergie.
Si elles sont correctement optimisées, les micro-réseaux pourraient jouer un rôle central dans les efforts de transition vers les systèmes d’énergie renouvelables et de respecter les objectifs climatiques, indique le rapport publié par la société néerlandaise de systèmes énergétiques Metabolic. Le rapport a été financé par le ministère néerlandais des Affaires économiques et l’Agence néerlandaise de l’entreprise.
En vertu de l’accord de Paris, le gouvernement néerlandais s’est engagé à réduire ses émissions de dioxyde de carbone de 80 à 95% d’ici 2050.
Atteindre cet objectif nécessitera un niveau d’effort extraordinaire, quelle que soit la norme. Cependant, l’utilisation de microréseaux – des réseaux énergétiques décentralisés qui équilibrent intelligemment l’offre et la demande locales en ressources énergétiques propres distribuées – pourrait permettre d’éviter des dépenses massives pour la modernisation des infrastructures.
Selon le nouveau rapport, intitulé Nouvelles stratégies pour des systèmes énergétiques décentralisés intelligents et intégrés, d’ici 2050, près de la moitié des ménages de l’UE produiront de l’énergie renouvelable. Parmi ceux-ci, plus d’un tiers participeront à une communauté énergétique locale. Dans ce contexte, l’opportunité de microgrid pourrait changer la donne.
Le rapport décrit les micro-réseaux comme le résultat final de la combinaison de plusieurs tendances technologiques, à savoir l’énergie solaire sur les toits, les véhicules électriques, les pompes à chaleur et les batteries de stockage. La clé est que ces technologies sont décentralisées: elles peuvent facilement être possédées par les consommateurs et les coopératives des systèmes locaux.
«Avec le temps, les coûts et la sensibilisation au climat augmentent, de plus en plus de personnes vont posséder une ou plusieurs de ces technologies», m’a dit de Graaf.
Actuellement, a-t-il déclaré, la manière dont nous utilisons ces technologies est, selon ses termes, «stupide». Nous attachons simplement des panneaux solaires, des pompes à chaleur et des véhicules électriques au réseau pour leurs propres besoins. Cela augmente considérablement la charge sur le réseau local, ce qui nécessite des mises à niveau coûteuses de l’infrastructure pour maintenir le système.
C’est ce que le rapport Metabolic appelle les systèmes «SIDE» – ce qui signifie «énergie intégrée intelligente décentralisée». Les systèmes SIDE offrent un moyen d’intégrer intelligemment différentes technologies pour équilibrer localement l’offre et la demande de manière à éviter des coûts élevés.
«Cette intégration doit se faire via un système de gestion d’énergie intelligent, qui chargera votre voiture lorsque le soleil brillera et exportera la production d’électricité excédentaire vers la thermopompe de votre voisin: un réseau intelligent», a déclaré de Graaf. « En fin de compte, cette intégration intelligente et décentralisée démocratise la production et la consommation d’énergie et permet aux consommateurs et aux coopératives de contrôler leur propre approvisionnement en énergie, ce qui facilitera la transition de l’énergie renouvelable à partir de la base. »
LE MODÈLE ‘TERRE-TERRE’
Les conclusions du rapport Metabolic sont basées sur des données réelles extraites de quatre cas à Amsterdam. L’Ardehuizen, un écovillage presque autosuffisant composé de 23 maisons «Earthship», est l’un des cas qui s’est démarqué.
« En utilisant principalement des matériaux de construction recyclés, d’origine locale et à faible impact, Earthship se concentre sur la réduction de l’empreinte écologique de ses habitants », explique le rapport. Les systèmes en place à l’Ardehuizen comprennent des pompes à chaleur, des chaudières électriques, des panneaux solaires thermiques et photovoltaïques, des poêles à bois et des connexions au réseau.
Le rapport a révélé que le système énergétique d’Ardehuizen était globalement «sensiblement moins cher à long terme qu’un système d’énergie alimenté par un réseau conventionnel».
Mais c’était sans installer un système SIDE. Le rapport simulait ce qui se passerait si Ardehuizen mettait en place un microgrid géré de manière intelligente avec des mécanismes plus sophistiqués d’offre et de demande locales.
Celles-ci impliqueraient toute une série de technologies interconnectées: un système de stockage de batterie communautaire, des compteurs intelligents surveillant activement l’ensemble du système, des pompes à chaleur air-eau gérées intelligemment en fonction de la demande réelle, des échanges d’énergie locaux entre les maisons afin qu’elles puissent échanger leurs excédents. , davantage de véhicules électriques, l’utilisation d’unités de cogénération produisant de la chaleur et de l’électricité à partir de biomasse, et l’installation d’un réseau de chauffage urbain centralisé pour distribuer la chaleur à plusieurs maisons.
Parmi toutes les études de cas, Ardehuizen s’est montré le plus prometteur: «un système énergétique presque entièrement (89%) autosuffisant et techniquement économiquement réalisable».
L’application de ce modèle signifie qu’il est tout à fait possible de surmonter l’incapacité actuelle de l’infrastructure de réseau – qui aux Pays-Bas ne peut gérer que 25 à 30% de l’énergie renouvelable intermittente. En utilisant les systèmes micro-réseaux SIDE, ce pourcentage peut être considérablement augmenté pour atteindre environ 50 à 75%, a expliqué M. de Graaf.
ENCORE PLUS SMARTER
De tels résultats, a-t-il ajouté, sont facilement modulables et reproductibles au reste du monde. Il y aurait cependant des limites, en fonction de la politique nationale et de facteurs régionaux tels que les prix de l’électricité, les tarifs de rachat, la vitesse du vent, le rayonnement solaire et les réglementations légales. Celles-ci pourraient être une aide ou un obstacle. Mais de Graaf était optimiste:
« Avec l’émergence imparable de véhicules électriques, de panneaux solaires, de pompes à chaleur et de batteries, nous commencerons à voir apparaître de plus en plus de ces micro-réseaux « , a-t-il déclaré. « La décentralisation de notre système énergétique est donc une force imparable qui aura un impact important sur notre avenir en énergie renouvelable. »
Néanmoins, cela pourrait bien ne représenter que le début de ce qui est possible. L’objectif final de la recherche technologique de l’équipe Metabolic est un concept appelé «Smarthoods».
Le projet vise à concevoir un système urbain intégrant des flux décentralisés de nourriture, d’eau et d’énergie en micro-réseaux afin de créer un quartier presque entièrement autosuffisant.
Cela fonctionne sur le principe de la «circularité» – recycler l’eau, les matériaux et les déchets autant que possible dans le système.
« Nos simulations actuelles montrent qu’il devrait être possible de devenir autonome à 100% en énergie, en chaleur et en eau, et à 50% en autosuffisance alimentaire », a déclaré de Graaf. «Vivre dans une Smarthood réduira instantanément son empreinte écologique de près de 40%. Nous l’imaginons comme le quartier circulaire et résilient de l’avenir, qui résout bon nombre des plus grands défis du XXIe siècle. »
Les simulations démontrent la viabilité potentielle de ce modèle. La prochaine étape à laquelle travaillent actuellement de De Graaf et son équipe consiste à l’exécuter sur le terrain aux Pays-Bas et, à partir de là, à encourager les quartiers du monde entier ça va.
