Smart Unit, le plein de technologies dans la transition énergétique

La Hongrie est actuellement confrontée à des fluctuations de son réseau électrique dues à la part croissante des énergies renouvelables — par définition liées aux conditions climatiques, et donc aléatoires — dans le mix énergétique. Pour compenser l’irrégularité de la production solaire et éolienne, Veolia a mis au point une solution originale : un système centralisé de pilotage à distance qui exploite, comme une seule et même ressource, différentes unités de production d’électricité indépendantes. Sa centrale électrique virtuelle appelée Smart Unit, basée à Budapest et opérationnelle depuis janvier 2019, contribue ainsi à l’équilibre du réseau électrique du pays.
L'essentiel
Enjeu
Équilibrer le réseau électrique national dans un contexte de recours accru aux énergies renouvelables.
Objectif
Développer une solution rapidement opérationnelle pour rééquilibrer le mix énergétique en Hongrie.
La réponse Veolia
La Smart Unit, un système intelligent qui contrôle « virtuellement » les petites centrales électriques déjà en place sur le territoire.

Parce que les énergies renouvelables (EnR) sont un concentré d’atouts évidents, la plupart des pays dans le monde cherchent à accroître leur production à partir de sources telles que le solaire, l’éolien et l’hydraulique. Bien qu’étant de plus en plus économiques, durables et sûres, elles ont cependant un écueil : leur caractère fluctuant, puisque ni le soleil ni le vent ne sont disponibles en permanence. D’où le recours croissant à des centrales électriques virtuelles, ou VPP (Virtual Power Plant), véritables mécanismes de flexibilité électrique qui permettent de réguler la production en fonction de l’offre et la demande.

Au soleil de Hongrie

Confronté à un sérieux risque de dépendance énergétique — vieillissement des centrales nucléaires et à gaz, et baisse de leur compétitivité — le gouvernement hongrois a positionné la sécurité énergétique comme pilier prioritaire de la stratégie du pays. Or d’ici 2030, le gestionnaire de réseau électrique (MAVIR) prévoit que sur les 8 500 MW actuels installés, seuls 4 887 MW seront encore opérationnels. Dans ce contexte, la Hongrie fait le pari de l’énergie solaire pour couvrir une large part de ses besoins annuels en électricité, autour de 40 TWh (pic de 2016).

« Compte tenu de l’efficience des panneaux photovoltaïques déjà installés, le gouvernement souhaite atteindre une capacité de production d’énergie solaire comprise entre 3 000 et 7 000 MW d’ici à 2030, indique Ferenc Fernezelyi, directeur marketing et grands comptes de Veolia en Hongrie. Fin 2019, notre parc solaire produisait au total 600 MW, un chiffre qui a grimpé à 800 MW début mars 2020 et qui va encore augmenter… »

Un succès qui permet à l’État de concilier les contraintes liées à l’approvisionnement fluctuant en EnR et les besoins quotidiens en électricité. Là est la pertinence de la VPP. Une offre « d’énergie de réglage » qui représente une alternative aux installations traditionnelles utilisant généralement des énergies fossiles pour répondre aux pics de consommation.

En cas de besoin, les VPP peuvent accroître la production d’électricité ou, au contraire, la réduire ou l’arrêter momentanément. Leur force : équilibrer la production et la consommation d’électricité à l’aide de moteurs à gaz décentralisés très performants qui brûlent du gaz naturel et produisent en même temps de l’électricité et de la chaleur. L’électricité est utilisée à des fins d’équilibrage et la chaleur à des fins de chauffage, principalement dans les réseaux de chauffage urbain.

La flexibilité, maître mot de la Smart Unit

La flexibilité, maître mot de la Smart Unit La Smart Unit de Veolia en Hongrie répond à un mot d’ordre : flexibilité. Au niveau des équipes d’abord, qui ont su passer en à peine un an de l’exploitation d’un réseau de production de chaleur à la gestion d’un réseau produisant de l’électricité. Chacun a montré son ouverture d’esprit et sa capacité à s’adapter aux nouvelles méthodes et technologies sans hésiter à demander de l’aide. « Dans l’ensemble de l’entreprise, la gestion du réseau ne mobilise que 18 agents », précise Ferenc Fernezelyi. Au niveau du processus ensuite, intégralement automatisé avec l’utilisation d’unités de cogénération dont le fonctionnement est adapté aux besoins du marché de l’électricité et non aux objectifs d’optimisation du rendement du marché du chauffage. Cette centrale qui produit et accumule de l’électricité doit alors garantir la flexibilité de l’ensemble de ses installations décentralisées sur le marché de l’électricité. La centrale électrique virtuelle ou VPP (Virtual Power Plant) permet de fournir une production rapide, équilibrée et multiple : la Smart Unit s’adapte ainsi rapidement à la demande en injectant la quantité d’électricité nécessaire en temps réel dans le réseau. Elle peut également suivre de manière optimale les prix sur la Bourse de l’électricité et proposer le plus efficacement possible l’électricité qu’elle produit.

Contexte propice

Dans ce contexte, pour des raisons économiques comme de sécurité d’approvisionnement, Veolia a décidé de créer en Hongrie son propre portefeuille de centrales électriques virtuelles. Partenaire stratégique du gouvernement, le Groupe contribue ainsi à la diffusion de technologies et de solutions innovantes, et renforce la sécurité de l’approvisionnement énergétique du pays.

« Depuis la Seconde Guerre mondiale, la Hongrie a créé une centaine de réseaux de chauffage urbain alimentés par des chaudières à gaz », explique Ferenc Fernezelyi.

Veolia en exploite douze et produit de la chaleur dans quinze villes.

« Mais après la crise financière qui a frappé la Hongrie, le gouvernement a réduit dès 2010 les subventions pour la cogénération, ce qui a entraîné une chute des prix de l’électricité et du chauffage et rendu la cogénération moins rentable1. C’est en partant de ce constat que nous avons développé la solution Smart Unit. »

En 2018, Veolia prend 51 % de participation dans la centrale électrique virtuelle CHP-EROMU Kft. — propriétaire de trois unités de cogénération, d’une capacité combinée de 30 MW — et fait de cette plateforme sa Smart Unit. Elle rejoint le parc de centrales du Groupe à travers le pays (celles à cogénération de Nyíregyháza et Debrecen, celles au gaz et celles de petits producteurs de moteurs à gaz). Sa Smart Unit sert désormais de tremplin à Veolia pour entrer sur le marché national réglementé de l’énergie.

Grâce à cette acquisition, mais aussi à la rénovation et au redémarrage d’anciennes unités, le Groupe va plus que doubler sa capacité de production en deux ans, pour atteindre 100 MW. Ses activités couvrent désormais l’ensemble de la chaîne de valeur du marché hongrois de l’énergie : la vente de gaz et de biomasse, la production et les services de chauffage, et en premier lieu, la production et la vente d’électricité.

L’Internet de l’énergie

Veolia est l’un des pionniers dans le contrôle à distance de petites unités électriques. Le Groupe a réussi à intégrer l’Internet des objets aux moteurs à gaz traditionnels pour automatiser les processus, et à gérer l’ensemble par la mise au point de sa Smart Unit. Son centre de contrôle, situé à Budapest, est directement raccordé via Internet aux 28 moteurs à gaz répartis sur l’ensemble du territoire. Il peut ainsi activer rapidement un ou plusieurs moteurs si le réseau a besoin d’un surplus de capacité, et ce sans aucune intervention humaine. Dans la plupart des cas, le système lui-même possède l’intelligence nécessaire pour optimiser les ventes d’électricité en fonction de la demande du marché. Cependant, les opérateurs peuvent prendre le relais en cas de défaillance du système, ou s’il existe une opportunité de vendre un surplus d’énergie au marché.

Réseau à l’équilibre

« La Smart Unit de Veolia en Hongrie est performante parce que l’efficacité moyenne des unités de cogénération fonctionnant au gaz dépasse les 80 %, poursuit Ferenc Fernezelyi. Elle est aussi le meilleur moyen pour équilibrer les besoins d’un réseau d’énergie qui utilise de l’électricité renouvelable. Autre point important, elle est très rentable. »

Selon lui, bien qu’il existe d’autres techniques d’équilibrage, la Smart Unit de Veolia en Hongrie est beaucoup plus évoluée que la plupart grâce à son haut niveau d’automatisation intelligente.

« Je suis persuadé qu’à terme, notre solution sera utilisée partout », ajoute-t-il.

À l’heure où la Hongrie et d’autres pays investissent de plus en plus dans les sources d’énergies renouvelables comme l’énergie solaire, éolienne et la petite hydraulique, la nécessité d’équilibrer le réseau se fait sentir. Or, la Smart Unit de Veolia en Hongrie est un moyen innovant et rentable d’y parvenir. Pour Ferenc Fernezelyi, cet outil pourrait bien s’avérer être un choix « gagnant-gagnant ».

1. Avec la suppression des aides gouvernementales, il est devenu plus rentable pour les entreprises à mission de service public d’utiliser la capacité de cogénération existante pour produire de l’électricité avec l’aide des VPP. Ces entreprises fournissent ainsi une capacité supplémentaire au réseau hongrois (en appliquant des tarifs plus élevés), plutôt que de proposer une offre classique de chauffage urbain de faible valeur marchande.

Chiffres clés

8 500 MW de capacité de production d’électricité installée en Hongrie
Dont 800 MW issus de l’énergie solaire
51 MW de capacité offerts par les VPP de Veolia
(cette capacité devrait doubler pour atteindre 100 MW d’ici à 2022)
121 181 MWh d’électricité produite par Veolia sous licence
Les 28 moteurs à gaz de Veolia contribuent à l’équilibre du réseau
18 salariés gèrent l’ensemble du réseau virtuel de la Smart Unit

Pour en savoir + :

Centrales électriques virtuelles, réseaux intelligents, blockchain : la transition énergétique sera technologique