3.2.1.2. La libéralisation du réseau
électrique pour une meilleure modernisation
Une étude menée par Hugo A. Gil et Geza Joos en
2008 a montré que la production décentralisée peut amener
des avantages économiques pour tous les acteurs du système
électrique.
Les consommateurs, en installant leurs propres GED, peuvent
augmenter la fiabilité de leur approvisionnement. Ils peuvent aussi
diminuer leur facture électrique en consommant
l'électricité produite, voire en la revendant au distributeur
à des tarifs de rachat supérieurs aux tarifs de vente, comme
c'est le cas pour l'instant en Europe.
Les gestionnaires des réseaux de distribution peuvent,
grâce aux GED, différer leurs investissements sur le
réseau. La production décentralisée, à condition
qu'elle ne dépasse pas en puissance la consommation locale, permet de
produire localement l'électricité consommée par les
charges proches, les pertes en lignes sur les réseaux et les appels de
puissance dans les postes sources sont donc diminuées. Cela permet aussi
entre autre d'effacer les pointes de consommation importantes. L'installation
généralisée de production décentralisée au
niveau régional voire national permettrait aussi de diminuer globalement
les prix de l'électricité, quelques soient les marchés.
Ces avantages économiques de la production
décentralisée sont attendus dans un marché
économique idéal, où les différents acteurs
pourraient être en position de concurrence équivalente.
Il apparaît aujourd'hui que ce cas de figure est loin
d'exister car le marché de l'électricité est
contrôlé par les anciennes sociétés qui se trouvent
en situation de monopole car le marché de l'énergie
électrique étant un marché fortement capitalistique
nécessitant de forts investissements, l'établissement d'un
marché concurrentiel prend du temps.
118
Les réseaux de distribution ont été
à l'origine conçus pour des flux de puissance active descendants
depuis le poste source vers les consommateurs. La présence de production
décentralisée peut créer des flux bidirectionnels de
puissance active à l'intérieur des réseaux de
distribution, voir aussi, quand la production dépasse la consommation,
pourquoi pas des flux ascendant vers les réseaux de transport. La
première conséquence de ces flux de puissance bidirectionnels est
qu'il devient nécessaire de modifier le plan de protection des
réseaux de distribution. Les GED apportent en effet de la puissance de
court-circuit en aval des protections, ce qui a pour effets potentiels de les
aveugler ou de les déclencher de manière intempestive. La
sécurité des biens et des personnes peut donc être en jeu.
Les GED modifient aussi le plan de tension des réseaux de
distribution.
Dans une perspective de gestion décentralisée
des CTD, les collectivités territoriales doivent multiplier
d'ingéniosité pour se doter de suffisamment d'énergie
électrique pour susciter l'intérêt des investisseurs.
A l'exemple d'une initiative l'échelle du
Département des Hauts-Plateaux, qui avait sollicité une
étude à CODEA (Communes et Développement en Afrique),
l'APADE (Association Panafricaine pour le Droit à l'Energie) et le
Bureau d'études camerounais EED (Etudes Engineering et
Développement) au courant de l'année 2009, en collaboration avec
les Communes de Baham, Bamendjou, Bangou et Batié pour une planification
territoriale de l'électrification rurale au sein de cette
région.
Les évolutions attendues, décrites ci-avant,
transforment les réseaux électriques en profondeur. De nouveaux
acteurs et de nouvelles fonctions sont en train d'apparaître. Le
système électrique, naguère passif, se métamorphose
progressivement en un système plus dynamique, plus actif et plus
intelligent. Cet ensemble de réseaux électriques intelligents est
appelé depuis peu Smart Grids. Ce terme, popularisé en 2009 par
le plan de relance américain ARRA, est aujourd'hui communément
admis pour parler des réseaux électriques du futur. En
français, les termes de réseau intelligent ou réseau actif
pourra aussi être utilisé. La direction vers laquelle
évoluent les réseaux électriques est aujourd'hui commune
à tous les pays. Dans le cadre de développement de Smart Grids,
les étapes de développement seront différents selon que
les pays soient développés ou en voie de développement.
Les premiers ayant un système électrique fiable et fortement
développé verront des processus de transformation par
étapes. Alors que les suivants dont l'infrastructure électrique
est déficiente et peu développée verront certainement, au
contraire, si les investissements financiers sont présents, la
construction directe, c'est-à-dire sans étape
intermédiaire, de réseaux intelligents ou smart grids.
L'utilisation de dispositifs technologiques modernes de
contrôle des réseaux permet de répondre à
l'amélioration de la qualité de la fourniture en énergie
électrique. Les FACTS rentrent dans cette mouvance innovante du
développement du secteur des réseaux hautes tensions (THT).
Le concept de systèmes flexibles pour réseau de
transport alternatif en courant (FACTS) couvre un certain nombre de
technologies destinées à renforcer la sécurité, la
capacité de transit et la flexibilité des réseaux de
transport d'énergie. On augmente ainsi la quantité
d'énergie électrique acheminée jusqu'aux centre de
consommation avec un impact minimum sur l'environnement, avec des projets
beaucoup plus rapides à mettre en oeuvre et des dépenses
d'investissement réduites par rapport aux autres solutions, construction
de nouvelles lignes de transport ou de nouveaux moyens de production.
Les FACTS en Anglais (Flexible Alternatif Current Transmission
Systems) permettent d'accroître la capacité du parc existant, tout
en maintenant ou en améliorant les marges d'exploitation indispensables
à la stabilité des réseaux. Souvent lorsque l'on
évoque la libéralisation du secteur de
l'électricité et les contraintes imposées au marché
par le réseau, la première solution évoquée
consiste à préconiser l'utilisation des FACTS pour
résoudre tous les problèmes.
119
Le système monopolistique ayant dominé dans le
secteur des hydrocarbures a connu son basculement vers la concurrence à
travers l'ouverture du marché énergétique à cause
des crises successives dans le secteur. Dans le cas des énergies
électriques, la libéralisation est un phénomène
complexe qui remet en cause l'ensemble de l'organisation de ces secteurs
industriels, fondée sur une protection contre la concurrence et des
relations très étroites entre opérateurs. La
libéralisation des marchés électriques repose sur le
morcellement des chaînes techniques afin d'introduire la
compétition partout où cela est possible. Ainsi les
réseaux électriques hautes tension sont des structures
stratifiées où se succèdent production, transport et
distribution, entre lesquels des liens très étroits doivent
être tissés pour permettre la satisfaction de la demande en temps
réel.
On définit les réseaux de transport
électriques comme des réseaux permettant l'acheminement de fortes
quantités de puissance à partir des sources vers les
régions consommatrices d'électricité. Ces réseaux
sont soumis à de fortes contraintes en termes de structure puisqu'il
faut garantir une bonne sécurité d'alimentation. Celui du
Cameroun est subdivisé en plusieurs réseaux, celui de la
région de l'Est à travers son barrage de Lom-Pangar et sa
centrale au fil de l'eau révèle les nombreux avantages à
exploiter pour soutenir le réseau interconnecté sud et si
possible soutenir les pays environnant connaissant des déficits
énergétiques. Ces défis devraient connaître une
réelle mise en oeuvre à condition que l'Etat en
libéralisant le secteur sache définir les cota de production
électrique entre les opérateurs exploitant les ressources
énergétiques pour produire l'électricité à
base des énergies fossiles et ceux exploitant les énergies
renouvelables. Le réseau étant une interface systématique
entre producteurs et consommateurs, cela implique pour réduire les
pertes lors du transport et limiter les perturbations, l'usage des technologies
(HVDC) adaptés à la conception des réseaux maillés
modernes nécessaire conte tenu des distances considérables de
transport entre le site de production et les réseaux voisins devant le
relier. Le développement d'un tel projet entre le réseau
isolé de l'Est et les autres réseaux peuvent constituer pour le
Cameroun et les pays d'Afrique centrale un nouveau départ pour
constituer le premier réseau électrique de l'intégration
sous régional à base du courant continu. Le développement
d'un tel type de réseau est de pouvoir définir à tout
moment quelle puissance transite dans le réseau. Il peut s'agir de
planifier un évènement prévu (maintenance par exemple),
faire face à une situation de crise (perte d'une ligne, etc.) ou bien
d'étudier les coûts relatifs aux transports.
L'ouverture du marché de l'électricité
à travers la création de nouvelles lignes de transport
d'énergie ainsi que la construction de nouvelles centrales
électriques et la pression sur les prix qui en découle,
impliquent une utilisation plus intense des réseaux de transport et une
libéralisation du marché ce qui fut effectif avec la
création d'Hydro Mekin entendez, Mekin Hydroelectric Development
Corporation. D'après le décret présidentiel, la
société Hydro Mekin a pour mission de concevoir, financer,
construire et exploiter la centrale hydro-électrique de Mekin et
d'autres aménagements sur le bassin du Dja ainsi que la mise en place
des équipements et infrastructures associés, liés à
leur exploitation. A ce titre, la nouvelle société
d'énergie électrique sera chargée «d'assurer la
production, et éventuellement le transport, la distribution, la vente,
l'exportation et l'importation de l'énergie électrique ;
d'exercer toutes les activités ou opérations industrielles,
commerciales, financières, mobilières ou immobilières dans
la République du Cameroun sous quelle que forme que ce soit, dès
lors que ces activités peuvent se rattacher directement ou indirectement
à son objet social ou à tous objets similaires, connexes ou
complémentaires». Ce texte de création d'Hydro Mekin est une
première du genre au Cameroun. Il vient ainsi mettre fin au monopole que
AES-Sonel détient depuis 2001 sur la distribution, mais surtout sur la
vente de l'énergie électrique.
Par ailleurs, il est de plus en plus difficile d'obtenir des
autorisations pour de nouveaux ouvrages. Il est donc indispensable
d'accroître la performance des liaisons HT existantes. Cela
nécessite à la fois l'amélioration de
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la disponibilité et de la fiabilité des
équipements existants par une gestion appropriée de leur
maintenance et l'augmentation de leurs capacités de transport. Les FACTS
viennent répondre à ces nouvelles exigences à travers
l'usage des équipements conçus à base des composants en
électronique de puissance qui augmentent les performances des
équipement et la possibilité de transporter tout en
réduisant les pertes en ligne une grande quantité
d'énergie. FACTS sont des dispositifs pour accroître la
qualité de la puissance, deux secteurs principaux d'application :
- Grand réseaux de transmission
? Pour améliorer le contrôle, augmenter les
capacités de transfert de puissance et assister la
récupération du réseau consécutive à un
défaut dans les systèmes de transmission AC.
- Réseaux Industriels
? Pour améliorer la qualité de la puissance
fournie en un point précis du réseau AC en présence de
fluctuations de charge, e.g. compensation du flicker pour les fours à
arc. Gamme de puissance inférieure à celle d'un réseau de
transmission.
Parmis les dispositifs de technologie en vigueur, il est
développé le mode de transport d'énergie en courant
continue. Un HVDC est un équipement d'électronique de puissance
utilisé pour la transmission de l'électricité en courant
continu haute tension. Le nom est le sigle anglais pour High Voltage Direct
Current, c'est-à-dire Courant continu haute tension (on voit parfois
rarement CCHT en français). Les HVDC représentent certainement le
summum de l'électronique de puissance : les puissances unitaires se
comptent couramment en gigawatts.
Une liaison HVDC est, la plupart du temps,
insérée dans un système de transmission en courant
alternatif. Elle est donc constituée de trois éléments: un
redresseur, une ligne de transmission, un onduleur. Généralement,
le redresseur et l'onduleur réalisés avec des thyristors,
quelques fois avec des IGBT sont symétriques et réversibles
(c'est-à-dire qu'ils peuvent échanger leur rôle). On parle
quelquefois d'autoroute électrique pour ce type d'outils technologique.
De nos jours, ces systèmes de transmission de l'énergie
électrique sont utilisés pour trois principales raisons.
Grandes distances : conçu pour
transporter sur des distances supérieures à 600-1000 km, sur des
lignes aériennes et avec une capacité 2 à 5 fois celle
d'une ligne à courant Alternatif de même niveau de tension et des
puissances très importantes, souvent supérieures à 1000
MW, il est préférable pour des raisons
technico-économiques d'adopter une liaison à courant continu au
détriment d'une liaison alternative classique (HVAC). Le CCHT investit
aussi les liaisons sous-marines de longueur supérieure à 50 km.
Si le coût de l'électronique de puissance est élevé,
elle apporte néanmoins deux avantages décisifs:
? deux conducteurs sont nécessaires au lieu de trois en
tension alternative (voire un seul, si l'on utilise la terre ou l'eau de mer
comme deuxième conducteur), ce qui peut compenser le surcoût pour
des liaisons longues ;
? au delà d'une certaine distance, (50 à 100 km
environ pour des liaisons sous-marines, 500 à 1000 km pour les lignes
électriques aériennes), les chutes de tension le long d'une
liaison alimentée en courant alternatif sont trop importantes pour
permettre la transmission.
En Chine, l'utilisation de ces liaisons se
généralise pour transporter l'électricité produite
à l'intérieur du pays (barrage des Trois-Gorges par exemple),
vers les régions côtières, principales zones de
consommation du pays.
La plus longue liaison HVDC du monde, Cahora Bassa (1420 km),
se trouve en Afrique, entre le Mozambique et l'Afrique du Sud. La
réalisation de liaisons sous-marines par câble sur de longues
distances (typiquement plus de 50 km) en courant alternatif impose de compenser
l'effet capacitif des câbles, faute de quoi la tension de ce câble
est mal contrôlée. À cet effet, on installe dans les
liaisons classiques des réactances de compensation à des points
intermédiaires (postes électriques) de la liaison. Dans une
liaison
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sous-marine, on ne peut pas envisager un poste
électrique à un point intermédiaire (sous la mer). En
courant continu, cet effet capacitif n'existe pas, et justifie l'utilisation
des HVDC pour ce type de liaison. Pour les zones situées en mer et loin
des sites de production, telles que Bakassi, Youpouet, l'usage de cette
technologie serait la bienvenue pour l'essor de ces régions.
Changement de fréquence :
Interconnecter des réseaux électriques non synchrones ou
présentant des fréquences différentes (50 Hz ou 60 Hz dans
la presque totalité des cas) nécessite un dispositif
spécifique, et un HVDC est la réponse la plus courante. Par
exemple, l'Arabie saoudite et le Japon utilisent les deux fréquences. Le
projet d'interconnexion des pays du golfe Persique, majoritairement en 50 Hz,
prévoit une liaison HVDC de 1800 MW avec ce pays. C'est aussi le cas de
la France et du Royaume-Uni, qui bien que tous deux à 50 Hz, ne sont pas
considérés comme synchrones.
Contrôle du transit de puissance : Le
troisième intérêt des HVDC est le contrôle du transit
de puissance entre deux parties d'un réseau électrique. Les
équipements HVDC destinés à cette application ne
comportent généralement pas de ligne de transmission, et les deux
extrémités sont sur le même site: on parle de HVDC dos
à dos (en anglais : back to back). Dans certains cas ces
équipements peuvent être en parallèle avec une liaison
alternative.
Les pertes d'un système CCHT
apparaissent à deux niveaux : en ligne et aux bornes des
convertisseurs CA-CC. Ces dernières représentent environ 1
à 1,5 % de l'énergie transitée, ce qui est peu
comparativement aux pertes en ligne, qui sont fonction de la résistance
des conducteurs et de l'intensité du courant. Sachant qu'il n'y a pas de
transfert de puissance réactive sur les liaisons continues, les pertes
en ligne du CCHT sont inférieures à celles du Courant Alternatif
(CA). Dans la quasi-totalité des cas, les pertes totales en
régime continu sont, à transit de puissance égal,
inférieures à celles de l'alternatif.
En fait une grande partie des HVDC en service dans le monde
sont des back to back. Des grands pays, comme la Chine, l'Inde, les
États-Unis par exemple, présentent plusieurs «
régions électriques » difficilement interconnectables entre
elles, bien que synchrones.
Les avantages et les applications du
IIVOC
' Interconnexions : Les projets de l'Union Européenne
et des Etats-Unis pour améliorer le transport d'énergie, suite
aux coupures des années antérieurs, se sont traduits par le
développement de plans supplémentaires pour de nouvelles
interconnexions et davantage d'interconnexions transfrontalières ainsi
que par des demandes de réseau plus fiable. L'élargissement de
l'Union Européenne en mai 2004 a ouvert la porte à de nouveaux
réseaux d'énergie transnationaux. La volonté des Etats
Baltes, par exemple, de créer un système en boucle qui permette
de connecter tous les réseaux de cette région montre l'importance
des interconnexions et le rôle vital que le HVDC peut jouer. Des
interconnexions entre l'Europe et l'Afrique du Nord sont également
envisagées.
' Prévention des coupures : Les lignes HVDC ne peuvent
pas être mises en surcharge. La technologie HVDC permet de
maîtriser le débit de l'énergie transportée. Avec le
HVDC, l'énergie peut ainsi faire l'objet de transactions commerciales
entre des réseaux indépendants, supprimant les
défaillances et compensant les fluctuations de tension.
' Retour d'alimentation rapide : Outre les avantages du HVDC
traditionnels, le HVDC Light offre également une possibilité
appelée 'black start' qui permet d'alimenter des réseaux qui ont
connu une coupure d'alimentation totale. Par exemple, le câble Cross
Sound HVDC Light qui relie Long Island et le Connecticut, a été
mis en fonction très rapidement après les coupures
d'énergie qu'a connu l'Est des Etats-Unis à la mi-août
2003, permettant un retour rapide et efficace de l'électricité
chez des milliers de consommateurs locaux.
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? Transport performant sur longues distances : Des exemples en
Australie, au Brésil, en Chine, en
Europe et aux Etats-Unis démontrent l'efficacité
sur longue distance de la technologie HVDC. Les
pertes en ligne sont nettement moins importantes qu'avec la
technologie CAHT classique. L'intégration de sources d'énergie
renouvelables dans les réseaux. Le HVDC est la technologie idéale
pour une intégration efficace dans les réseaux de
l'électricité générée par les sources
d'énergie renouvelables. Elle est particulièrement adaptée
au transport de l'énergie produite par des éoliennes offshore
à des réseaux terrestres et pour les connexions :
? avec des installations offshores, telles que des plates-formes
pétrolières avec les réseaux terrestres.
? Avantages pour l'environnement. En favorisant un transport
d'énergie souterrain et sous-marin, le système HVDC Light offre
des avantages indéniables vis-à-vis de l'environnement.
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