Qu’est-ce que la production décentralisée ?
La production décentralisée (« distributed generation » ou DG) désigne la production d’électricité effectuée par des systèmes énergétiques à petite échelle installés à proximité du consommateur d’énergie. Ces systèmes sont appelés ressources énergétiques décentralisées (« distributed energy resources » ou DER) et comprennent généralement les panneaux solaires, les petites éoliennes, les piles à combustible et les systèmes de stockage d’énergie.
Les centrales électriques conventionnelles et centralisées ont besoin d’énergie électrique pour un acheminement de l’électricité sur des lignes de transmission complexes sur de longues distances. Les systèmes de production décentralisés ne nécessitent que peu ou pas de transport d’énergie sur une longue distance, et ils peuvent alimenter les ménages et les entreprises. Ils peuvent également se connecter à un microréseau, c’est-à-dire un réseau à petite échelle qui alimente une zone localisée (université, hôpital, base militaire, etc.).
La production décentralisée permet de renforcer la résilience du réseau, de réduire l’impact environnemental de la production d’électricité et d’augmenter l’efficacité énergétique. On parle également de génération dispersée ou de génération sur site.
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Les ressources énergétiques décentralisées englobent une gamme de technologies de production d’énergie et de systèmes de stockage. Elles peuvent fonctionner à la fois avec des sources d’énergie renouvelables et avec des combustibles fossiles. En voici quelques exemples :
- Microturbines
- Piles à combustible
- Photovoltaïque (PV)
- Eoliennes
- Production combinée de chaleur et d’électricité (« combined heat and power » ou CHP)
- Énergie hydroélectrique
- Stockage sur batterie
- Véhicules électriques (VE)
Microturbines
Les microturbines sont de petits moteurs à combustion qui fonctionnent au biogaz, au gaz naturel, au propane ou à d’autres sources de carburant. La plupart produisent entre 15 et 300 kilowatts d’électricité.
Piles à combustible
Les piles à combustible génèrent de l’électricité par le biais d’un processus thermochimique qui utilise généralement de l’hydrogène. Les piles à hydrogène peuvent être utilisées dans les véhicules électriques et dans les centrales électriques.
Photovoltaïque (PV)
L’énergie photovoltaïque repose sur l’effet photovoltaïque, un processus dans lequel une tension électrique est générée sous l’effet de la lumière. Un panneau solaire est un exemple courant d’installation photovoltaïque.
Eoliennes
Les éoliennes, en tant que ressources énergétiques décentralisées, sont également appelées éoliennes décentralisées. Les installations d’éoliennes décentralisées varient en taille et en capacité de production d’électricité. Leur puissance peut aller de moins de 1 jusqu’à 100 kilowatts.
Production combinée de chaleur et d’électricité (« combined heat and power » ou CHP)
Également appelée cogénération, la production combinée de chaleur et d’électricité est la production simultanée d’électricité et de chaleur à partir d’une seule source d’énergie. Les technologies de production combinée de chaleur et d’électricité peuvent fonctionner aussi bien avec des combustibles fossiles (comme le gaz naturel) qu’avec des combustibles basés sur les énergies renouvelables (comme la biomasse).
Énergie hydroélectrique
Bien que moins courante que d’autres ressources énergétiques décentralisées, l’hydroélectricité décentralisée gagne du terrain. La plupart des centrales hydroélectriques conventionnelles sont grandes et centralisées, mais les nouvelles technologies tirent parti des nombreuses voies navigables de la Terre pour rendre l’hydroélectricité évolutive et plus facile à déployer là où l’énergie est nécessaire.
Stockage sur batterie
Les systèmes de stockage d’énergie sur batterie (« battery energy storage systems » ou BESS) reçoivent et stockent l’énergie des ressources énergétiques décentralisées pour une utilisation ultérieure. Ils sont essentiels pour éviter les pannes en cas de dépendance aux sources d’énergie renouvelables intermittentes.
Véhicules électriques (VE)
Les VE peuvent fonctionner comme des ressources énergétiques décentralisées lorsqu’ils sont branchés sur des stations de recharge. Grâce à la technologie V2G (« vehicle-to-grid » ou véhicule-réseau), l’énergie inutilisée stockée dans la batterie du véhicule électrique peut être injectée dans un réseau électrique.
Les mécanismes de compensation pour la production d’énergie récompensent les producteurs d’énergie qui produisent de l’énergie autoconsommée ou renvoient leur énergie au réseau électrique. Ils font partie de plusieurs mesures incitatives qui visent à compenser l’investissement initial élevé dans les systèmes de production d’énergie décentralisée. Les mécanismes qui rémunèrent les producteurs ayant fait l’acquisition de systèmes d’énergie renouvelable pour un coût important peuvent également soutenir la production d’énergie propre et la décarbonation.1
Il existe trois principaux mécanismes de compensation pour la production d’énergie décentralisée :
Comptage net (« net metering »)
Ce mécanisme crédite les propriétaires de systèmes de production décentralisée pour l’excédent d’énergie qu’ils exportent vers le réseau. Les propriétaires peuvent ensuite utiliser ces crédits pour consommer leur électricité à tout moment, et pas seulement au fur et à mesure qu’elle est produite. Cela rend le comptage net particulièrement intéressant pour les propriétaires de systèmes de production d’énergie intermittente, comme les panneaux solaires ou les éoliennes, qui dépendent de conditions météorologiques favorables.
Tarifs d’achat (« Feed-in tariffs » ou FiT)
Les tarifs d’achat sont des mesures incitatives basées sur les performances qui garantissent aux producteurs d’énergie des prix supérieurs à ceux du marché pour l’énergie qu’ils génèrent et fournissent au réseau. Il s’agit de contrats à long terme généralement conçus pour encourager le déploiement de technologies d’énergie renouvelable. Ils ont gagné en popularité en tant que soutien aux systèmes solaires photovoltaïques aux États-Unis et aux parcs éoliens en Allemagne et au Danemark.2
Vente directe d’électricité (« power purchase agreements » ou PPA)
Une vente directe d’électricité est un type de contrat à long terme entre les producteurs d’énergie et les acheteurs d’énergie. Ce contrat définit le prix que les fournisseurs reçoivent pour chaque mégawattheure (MWh) d’énergie produit à partir d’un actif énergétique, le plus souvent un actif d’énergie renouvelable . La vente directe d’électricité offre une certitude sur les flux de trésorerie à long terme pour les projets de production d’énergie et permettent aux propriétaires de systèmes de production décentralisés de profiter de crédits d’impôt.
Bien que les systèmes énergétiques à production décentralisée puissent être hors réseau, ils peuvent également être reliés aux réseaux électriques locaux par le biais de l’interconnexion. L’interconnexion nécessite une technologie de support comme les inverseurs, qui convertissent le courant continu (CC) en courant alternatif (CA). Les ressources énergétiques décentralisées telles que le solaire photovoltaïque et les éoliennes produisent de l’électricité en courant continu, tandis que la plupart des transmissions et de la distribution d’énergie se font par le biais de l’électricité en courant alternatif.
Il faut cependant noter qu’il existe des défis associés à l’interconnexion. La plupart des systèmes de distribution d’électricité n’ont pas été conçus pour un flux bidirectionnel. Ce dernier désigne les flux d’électricité des centrales électriques centralisées vers les consommateurs et des ressources énergétiques décentralisées qui appartiennent aux consommateurs vers un réseau. En tant que telle, l’interconnexion peut créer une congestion du réseau et augmenter le risque de pannes d’électricité. Les technologies de réseau intelligent, les infrastructures de compteurs intelligents (« advanced metering infrastructure » ou AMI), la prévision de la demande et la coordination entre les régulateurs, les gestionnaires de réseau et les consommateurs peuvent aider à relever ces défis.
La production décentralisée offre plusieurs avantages aux consommateurs d’énergie, aux producteurs et à l’environnement :
Le changement climatique a augmenté la fréquence des phénomènes météorologiques extrêmes et des catastrophes naturelles, qui peuvent provoquer des pannes de courant et des perturbations réseau. Les ressources énergétiques décentralisées améliorent la résilience du système électrique en tant qu’options de secours pour la production d’énergie. Les ressources énergétiques décentralisées offrent également une flexibilité au niveau du réseau à mesure que de nouvelles sources d’énergie renouvelable sont ajoutées, ce qui permet de fournir des sources d’énergie de secours lorsque la production d’énergie renouvelable est imprévisible ou intermittente.
La transmission d’énergie peut réduire la capacité de production totale des centrales électriques et d’autres systèmes de production d’énergie. Ce problème peut être largement évité en rapprochant le système de production du consommateur grâce aux ressources énergétiques décentralisées. De plus, les ressources énergétiques décentralisées et les microréseaux sont plus flexibles et réactifs à l’offre et à la demande d’énergie.
Les coûts de l’énergie sont volatils : ils sont affectés par les catastrophes naturelles, les conditions du marché et la géopolitique. L’énergie décentralisée est généralement moins affectée par ces facteurs de prix et peut également bénéficier de crédits d’impôt et de compensations. De plus, le déploiement de ressources énergétiques décentralisées dans les zones à forte demande permet aux services publics d’électricité de retarder la construction de nouveaux systèmes de production d’énergie (ou de compenser ceux actuels). Cela peut réduire les coûts de service pour l’ensemble du système.
L’énergie provenant de la production décentralisée n’est pas nécessairement une énergie renouvelable. Cependant, la production décentralisée peut jouer un rôle dans l’avancement des projets d’énergie renouvelable et des objectifs de durabilité. En outre, les systèmes énergétiques proches des consommateurs peuvent réduire les impacts environnementaux du transport de l’énergie (tels que les émissions et les perturbations des écosystèmes).