2.2 La production décentralisée ou
génération distribuée
Aussi appelé production distribuée, la
production décentralisée par définition est la production
d'énergie électrique à l'aide d'installations de petite
capacité raccordées au réseau électrique à
des niveaux de tension peu élevée : basse (BT) ou moyenne tension
(MT) (Püttgen, et al., 2003). Cette définition inclut un large
éventail de différents systèmes de
génération possibles. D'un côté, il y a de grandes
centrales de production sur des sites industriels d'une capacité de
plusieurs dizaines de MW, tandis que de l'autre côté, il y a de
petites unités de quelques kW, typiques des installations domestiques de
type GD. La production distribuée ne doit pas être confondue avec
la production renouvelable. Les technologies de production distribuée
incluent les sources d'énergie renouvelables, mais ne se limitent pas
à ces types de sources.
L`avantage du courant produit de manière
décentralisée est le point d'entrée et d'approvisionnement
du réseau, la connexion est plus courte et les différences de
tension sont moindres qu'avec la production électrique
centralisée. C'est ce qui permet de réduire les pertes en ligne,
ainsi que les coûts d'utilisation du réseau (Brocke, 2012). Dans
le contexte des conflits et du coût élevé de la
restructuration des réseaux de transport d'électricité,
notamment des « autoroutes » électriques du nord vers le sud,
la production décentralisée d'électricité constitue
une possibilité d'économiser des capacités du
réseau.
Au cours des dernières années, on a
constaté une augmentation du nombre de petites unités de
production distribuée (PD) connectées au réseau.
L'électronique de puissance joue donc un rôle essentiel dans la
connexion de ces unités de PD au réseau. L'insertion de PD
entraîne des différences dans le fonctionnement du système
d'alimentation, la plupart des unités PD sont relativement petites et
connectées au réseau de distribution. Par conséquent, cela
entraîne une augmentation du nombre de générateurs ce qui
modifie la direction du flux de puissance. En outre, plusieurs types
d'appareils de production distribuée sont généralement
basés sur des sources d'énergie renouvelables comme les
énergies solaire et éolienne, qui sont incontrôlables et
ont un caractère intermittent. Cela peut entraîner des flux
d'énergie imprévisibles et fluctuants dans le réseau.
Contrairement aux générateurs conventionnels, la plupart des
unités de PD ne participent pas au contrôle du réseau
(Jenkins, 2000).
L'intérêt croissant pour les applications de la
production distribuée dépend de la situation politique et des
développements environnementaux, économiques et techniques.
L'intention politique actuelle consistant à réduire les
émissions de gaz à
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effet de serre et à préserver les combustibles
fossiles, comme convenu dans le protocole de Kyoto, la Cop 21 et 23 ont
donné lieu à une incitation à une énergie propre et
renouvelable (Scott et al., 2002). C'est ainsi que de nombreux gouvernements
ont lancé des programmes visant à appuyer l'exploitation de
sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie
éolienne et solaire. Alors que le monde s'engage dans la
libéralisation des marchés de l'électricité, il est
important d'envisager d'influencer positivement l'augmentation des productions
distribuées. Un environnement déréglementé et un
accès ouvert au réseau distribué sont plus susceptibles de
fournir les meilleures opportunités aux unités de production. La
production décentralisée exige principalement des coûts en
capital moins élevés et des temps de construction plus courts. Il
est devenu très difficile de trouver des sites et des autorisations dans
d'autres pays pour construire de nouvelles grandes centrales et installations
de transmission avec des lignes aériennes à haute tension. Comme
les unités de production décentralisée sont
généralement connectées au réseau distribué,
l'extension du réseau de transmission n'est pas vraiment
nécessaire. La production décentralisée est de plus en
plus appliquée de sorte qu'elle contribue à fournir de
l'énergie pour répondre à la demande plus
élevée d'énergie électrique (Wall, 2001).
Une autre raison importante de l'utilisation de la technologie
de production décentralisée réside simplement dans le fait
qu'un certain nombre de technologies de PD ont atteint un stade de
développement permettant une mise en oeuvre à grande
échelle dans les systèmes de distribution
d'électricité existants (Puttgen et autres, 2003).
Il est important d'examiner la définition de la
production ou génération distribuée et son contexte. Il y
a d'autres noms de production décentralisée qui sont
utilisés, tels que « génération
intégrée », « génération dispersée
» et « ressources énergétiques distribuées
» (Ackermann et al., 2001). Malgré le fait que toutes les
définitions sont presque identiques, il existe quelques
différences (Dondi et al., 2002).
La génération distribuée est en
réalité un réseau connecté, alors que la
génération dispersée peut être autonome. Le terme
génération décentralisée explique la
répartition géographique, tandis que le terme
génération intégrée désigne le fait que la
puissance générée est utilisée localement
(Ackermann et al., 2001). Les ressources distribuées intègrent
également des périphériques de stockage. Dans cette
recherche, les termes « Génération distribuée »
abrégé en « GD » ou « production distribuée
» sont utilisés.
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2.2.1 Application de la production distribuée
Les applications de la production distribuée encore
appelée génération distribuée (GD) sont aujourd'hui
primordiales pour les marchés de niche, définis comme les
caractéristiques du produit visant à satisfaire des besoins
spécifiques de marché, ainsi que la fourchette de prix, la
qualité de la production et la démographie qui sont censés
avoir un impact par laquelle une qualité de puissance
supplémentaire est souhaitée, d'une autre manière, la
génération distribuée est désignée pour la
sauvegarde et pour les conditions de partage d'énergie maximales (Anon,
2016).
La plupart du temps, ces générateurs sont dans
un état de non-fonctionnement pendant une longue période
jusqu'à ce que les besoins de la charge nécessitent une
génération supplémentaire. La GD peut être
coûteux à installer, à entretenir et à exploiter
pour la plupart des clients commerciaux. Autant de facteurs contribuant aux
coûts élevés, notamment le coût élevé
du gaz naturel, l'absence de processus d'installation standard et le coût
de nombreuses technologies telles que les micro-turbines, qui doubleront le
coût de l'énergie générée au diesel
conventionnel (Tolbert et al., 2005).
Par conséquent, l'électronique de puissance est
utilisée, mais ne se limite pas à l'interface, avec certaines
ressources de production décentralisée, telles que les piles
à combustible, les systèmes photovoltaïques, les
éoliennes, les micro-turbines et les moteurs à combustion
interne. En outre, plusieurs systèmes de stockage d'énergie, tels
que les batteries et les volants d'inertie sont à l'étude pour
permettre aux GD d'exploiter le surplus d'électricité produit par
les générateurs les plus efficaces au moment du chargement
faible. L'électronique de puissance présente un potentiel
important qui améliorera la régulation de la tension locale du
réseau, ce qui profitera au service public et à la source de GD
détenue par le client.
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