Alors que la „période de faible production d'énergie renouvelable“ est depuis longtemps reconnue comme un scénario critique pour l'approvisionnement énergétique, son pendant météorologique retient de plus en plus l'attention : la Enfer-brise. Il s'agit d'une situation météorologique avec production d'électricité éolienne et solaire simultanée élevée. Ce qui sonne d'abord comme une image idéale de la transition énergétique pose de plus en plus d'énormes défis aux réseaux électriques publics. Les conséquences possibles sont la surproduction, les prix négatifs de l'électricité et les goulets d'étranglement dans l'exploitation du réseau.
Qu'est-ce qu'une brise légère et fraîche ?
Le terme Hellbrise, issu du secteur de l'énergie, désigne une situation météorologique caractérisée par un fort ensoleillement et un vent puissant simultanément. Cette combinaison entraîne des quantités d'injection d'électricité exceptionnellement élevées dans un système énergétique fortement dépendant des énergies renouvelables – souvent plus qu'il n'en faut réellement ou que le réseau électrique ne peut en absorber. Ainsi, la Hellbrise, contrairement à la Période sombre, à une Surproduction d'électricité.
La brise légère se produit le plus souvent dans Printemps ou automne auf. Si la consommation d'électricité par l'industrie et le commerce est faible le week-end ou les jours fériés, que le soleil est haut par temps froid et que le vent souffle fort, ce phénomène se produit. L'offre d'énergie dépasse alors la demande ou il y a trop d'électricité produite au mauvais moment et au mauvais endroit. Ainsi, les vents forts deviennent de plus en plus un défi systémique en Allemagne plutôt qu'un cas exceptionnel.
Effets d'une brise légère sur le système électrique
La surabondance d'électricité lors d'une "hellbrise" (vent de travers violent) a des répercussions sur le système électrique et la stabilité du réseau de plusieurs manières :
Surproduction et excédents d'électricité
Dans les phases de redémarrage, la contribution des énergies renouvelables peut dépasser la demande de plusieurs fois à court terme. Il y a un risque de Instabilités jusqu'à Pannes d'électricité, car les réseaux électriques dépendent de l'équilibrage immédiat de la production et de la consommation afin de maintenir une fréquence de réseau stable. L'excédent d'électricité doit donc être soit exporté, stocké, soit régulé. Cette dernière option est souvent effectuée par Redispatch, où des éoliennes en Allemagne du Nord en particulier, et de plus en plus des installations PV contrôlables, sont déconnectées – avec les coûts supplémentaires qui en découlent.
Prix négatifs de l'électricité
Lorsque l'offre d'électricité dépasse nettement la demande sur le marché au comptant, il en résulte prix de l'électricité négatifs sur les marchés. Cela signifie que les producteurs d'électricité non délestables devront potentiellement payer pour que leur électricité soit reprise, et que les exploitants d'installations soutenues par la loi sur les énergies renouvelables (EEG) ne recevront pas de rémunération pour l'injection pendant ces heures. En 2024, par exemple, il y a eu environ 457 heures avec des prix de l'électricité à 0 EUR/kWh ou moins, ce qui était environ cinq fois plus fréquent que les périodes de faible production éolienne. Les prévisions s'attendent à ce que les "Hellbrises" (brises claires, désignant les périodes avec une forte production d'énergie solaire et éolienne) puissent survenir beaucoup plus fréquemment à l'avenir – selon une étude de l'Öko-Institut, potentiellement jusqu'à 40 % des heures de l'année en l'an 2045.
Goulots d'étranglement du réseau et décalage de la charge
Le réseau électrique actuel n'est toujours pas conçu pour transporter efficacement de grandes quantités d'électricité depuis les régions venteuses du nord et les pics solaires du sud vers les endroits où elles sont nécessaires. Par conséquent, goulots d'étranglement régionaux, qui empêchent le transport de l'électricité renouvelable – bien qu'il y aurait théoriquement suffisamment d'énergie disponible. Sans une expansion adéquate du réseau, cela entraîne des situations critiques pour le système, qui affectent également Sécurité de l'approvisionnement peuvent nuire. Les experts estiment le développement nécessaire à environ 700 milliards d'euros.
La brise légère met sous pression la stabilité du réseau
La brise légère ne présente pas seulement des défis logistiques au réseau électrique, mais également limites physiques. Car une offre excédentaire d'électricité renouvelable a un impact direct sur la stabilité du réseau – en particulier sur le maintien de la fréquence, la régulation de la tension et la gestion du système.
50 Hertz même avec un apport élevé
Le réseau électrique européen doit constamment être maintenu à un Fréquence du réseau de 50 Hertz opérer. Cette fréquence est un indicateur sensible de l'équilibre entre la production et la consommation. Tandis qu'une pénurie d'électricité entraîne une baisse de fréquence, une brise légère peut entraîner une Augmentation de la fréquence – surtout si l'alimentation et la charge ne sont pas étroitement coordonnées. Des mécanismes de protection automatisés et un contrôle primaire de la puissance doivent intervenir rapidement dans de tels cas pour éviter des dommages au réseau.
Tension et puissance réactive lors d'une brise légère
Outre la fréquence, il y a aussi le Maintien de la tension une tâche centrale dans l'exploitation du réseau. En cas d'injection décentralisée très élevée, il peut y avoir des problèmes locaux Augmentations de tension venir, dans la mesure où aucun consommateur commutable flexible n'existe. En outre, il manque souvent de régulation Courant réactif respectivement Blindleistung, die zur Stabilisierung des Stromflusses notwendig ist. Konventionelle Kraftwerke, die diese Leistungen bereitgestellt haben, sind in Hellbrise-Phasen oft gar nicht am Netz. Ersatz durch neue Technologien wie beispielsweise Accumulateur de grande capacité avec fonction de support réseau ne sont pas encore déployés à grande échelle.
Gestion de systèmes plus complexes
Plus les producteurs à capacité volatile injectent simultanément des puissances élevées, plus la gestion de la charge devient complexe pour les opérateurs de réseau. Le besoin de planification prévisionnelle, de données en temps réel, de manœuvres de commutation automatisées et de coordination régionale augmente massivement. Les opérateurs de réseaux de distribution assument ainsi de plus en plus un rôle actif – passant de la distribution passive d'électricité à l'exploitation active du réseau avec régulation en temps réel.
Perspectives et solutions pour les résidences d'artistes
Pour pouvoir exploiter la brise légère non pas comme un risque, mais comme une opportunité pour la transition énergétique, des adaptations structurelles sont nécessaires à plusieurs niveaux. Les réseaux, les marchés et les technologies doivent être capables d'intégrer de grandes quantités d'électricité renouvelable de manière flexible et efficace.
Développement de réseau et optimisation de réseau
Un élément central est le aménagement adapté des réseaux électriques, notamment des lignes de transmission entre le nord et le sud de l'Allemagne. Au-delà des nouvelles lignes, cependant, gagnent également technologies de réseau intelligentes Gestion des goulets d'étranglement, transformateurs de réseau locaux réglables, technologie de commutation automatisée et gestion numérique du réseau peuvent permettre une utilisation plus efficace des infrastructures existantes. Le Commerce transfrontalier d'électricité aide à compenser les pics de production entre les marchés nationaux.
Demande flexible et plus de stockage
Pour utiliser judicieusement les surplus d'électricité d'une éolienne, diverses approches sont en discussion et en cours de mise en œuvre. Ces technologies permettent de délester le réseau et de transformer les pics de production en consommation :
- Stockage de batteries à grande échelle pour les services réseau à court terme et expansion des centrales hydroélectriques de pompage-turbinage
- Technologies Power-to-X, comme les électrolyseurs pour la production d'hydrogène
- Gestion de la demande, c'est-à-dire le décalage temporel de la consommation d'électricité grâce à une commande intelligente (par exemple, pour les processus industriels, les pompes à chaleur ou l'infrastructure de recharge)
Opportunités de couplage sectoriel
Un levier décisif réside dans la connexion des différents secteurs de l'énergie. L'intelligent Couplage de secteurs entre l'électricité, le chauffage, la mobilité et l'industrie permet une utilisation de l'énergie aussi proche que possible de la demande, là où elle est nécessaire. Cette option de consommation est en outre extrêmement flexible et bénéfique pour le réseau. Qu'elle inclut les combinaisons de :
- Technologies Power-to-X (Power-to-Heat, Power-to-Gas, Power-to-Liquid)
- Infrastructures de recharge pour véhicules électriques
- processus industriels à forte intensité énergétique avec utilisation d'énergie électrique
- Stockage de chaleur
Incitations de marché et signaux de prix chez Hellbrisen
Même le marché allemand de l'électricité selbst muss besser auf Hellbrise-Phasen reagieren können. Die jüngst eingeführten tarifs d'électricité dynamiques en Allemagne, les premières incitations vont dans ce sens. Les tarifs de réseau variables dans le temps ou les prix de marché locaux sont d'autres options visant dans la même direction. Cependant, les signaux de prix dynamiques forts manquent encore actuellement, qui également consommateurs flexibles inciter à utiliser spécifiquement l'électricité lorsque sa disponibilité est élevée. Les marchés de flexibilité à court terme et régionaux offrent une autre possibilité d'activer ou de réguler la production excédentaire en temps réel. Les effets sont actuellement testés dans des régions modèles.
Hellbrise – le phénomène météorologique d'importance systémique
La brise légère est un phénomène nouveau mais de plus en plus pertinent dans la transition énergétique. C'est un moment de stress pour le système électrique. Ce qui apparaît d'abord comme un état idéal se révèle être un défi à y regarder de plus près : surcharge du réseau, prix négatifs de l'électricité et gestion complexe du système montrent que l'excès peut être aussi critique que la pénurie. La brise légère se produira plus fréquemment et montre l'importance du développement du stockage, des consommateurs flexibles et de l'infrastructure de réseau. Cependant, avec une intégration et une combinaison sensées, elle passera du risque à la pierre angulaire d'un approvisionnement énergétique stable et respectueux du climat.