Les microgrids, une solution pour les écosystèmes urbains ?

Une étude pilotée par Enea Consulting lève le voile sur les prérequis de la performance énergétique et économique des microgrids urbains.

Quelle valeur les microgrids peuvent-ils apporter aux écosystèmes urbains ? A quelles conditions ? Quels défis faut-il relever pour favoriser et accélérer leur émergence ? Une étude d’Enea Consulting menée en partenariat avec Omexom (VINCI Energies), le Groupe ADP, le Groupe Caisse des Dépôts, Enedis, Total et la Fondation Tuck apporte les premières réponses.

L’analyse pilotée par Enea Consulting repose sur trois cas concrets en France et aux Etats-Unis : un écoquartier, un aéroport et un site industriel.

L’analyse repose sur trois cas concrets : un écoquartier à San Diego en Californie, caractérisé par des pics de demande liés à la climatisation ; un aéroport français souhaitant améliorer son empreinte carbone ; et un site industriel en France, avec d’importants besoins thermiques.

Pour comprendre les enseignements de cette étude, il convient au préalable de bien différencier les réseaux locaux intelligents (smartgrids) et les microgrids. Les microgrids ont une faculté supplémentaire : ils sont capables de s’îloter et de fonctionner en autonomie pendant une durée limitée.

Dans un contexte de production d’énergie intermittente en milieu urbain, il apparaît que les réseaux locaux intelligents (sans îlotage) sont mieux adaptés que les microgrids. Ce, pour des raisons économiques.

Les cas de microgrids analysés dans l’étude pilotée par Enea Consulting et qui relèvent du secteur tertiaire (écoquartiers, bâtiments à faibles besoins en chaleur ou chauffés à l’électricité) montrent en effet qu’un microgrid est rarement économiquement viable. « En revanche, la production locale d’énergie plus durable et à moindre coût ne nécessite pas forcément l’introduction d’une capacité d’îlotage », souligne Maeva Faure, analyste chez Enea Consulting.

Trois marqueurs

Sur quels critères dimensionner les réseaux locaux intelligents ? L’étude identifie trois marqueurs majeurs : la structure du tarif d’utilisation du réseau, l’origine du pic annuel de la demande électrique (chauffage ou climatisation) et la disponibilité des sources d’énergie renouvelables.

Prenons une première hypothèse où la tarification repose davantage sur la puissance souscrite, avec un potentiel solaire important et un pic annuel lié à la climatisation. Pour un écoquartier équipé de panneaux solaires en toiture et de batteries, l’optimum économique en 2020 serait alors atteint avec 50 % d’énergie renouvelable.

Deuxième hypothèse, celle d’une tarification reposant davantage sur l’énergie soutirée, avec un potentiel solaire limité et un pic annuel lié au chauffage électrique. Dans cette configuration, la génération d’électricité locale est rentable lorsque son coût actualisé de l’énergie (« Levelized Cost of Energy ») est inférieur au prix de vente de l’électricité. Dans ce cas, l’optimisation est effectuée à partir de la consommation en énergie totale (MWh) plutôt que sur la demande électrique instantanée (MW), et les panneaux solaires sont dimensionnés de telle façon que l’intégralité de leur production puisse être autoconsommée.

« Spark spread »

Qu’en est-il dans le cadre d’un site industriel ? La modélisation du cas choisi par l’étude pilotée par Enea Consulting montre que les microgrids sont rentables uniquement pour des installations à forte demande thermique (chaleur et froid). Le microgrid peut alors être couplé au réseau de chaleur, le système énergétique étant ainsi optimisé dans son ensemble, avec une forte part de cogénération (énergie thermique et électrique).

Il faut retenir de l’étude que les microgrids peuvent être économiquement viables s’ils fournissent à la fois des besoins en électricité et en chaleur ou en froid, et sont alimentés par des sources d’énergie non intermittentes. Leur coût s’élève sensiblement lorsqu’ils sont basés sur des sources d’énergie intermittentes. Ce coût doit faire l’objet d’une évaluation au regard de la valeur ajoutée créée par la capacité d’îlotage.

11/09/2017