1.1.1 Définition et typologies
Un micro-réseau est un réseau électrique
local comprenant des unités de production distribuées, des
systèmes de stockage et des charges, capable de fonctionner soit
connecté au réseau principal, soit de manière autonome en
mode îloté. En d'autres termes, il s'agit d'un groupement de
charges et de ressources énergétiques localisées (panneaux
solaires, éoliennes, batteries, etc.) opérant comme une
entité unique pouvant se déconnecter du réseau public si
nécessaire [7], [8], [9]. On distingue principalement plusieurs
typologies de micro-réseaux, telles que les micro-réseaux
à courant alternatif (AC), à courant continu (DC) et hybrides,
selon la nature des flux énergétiques qu'ils gèrent
[10].
· Micro-réseaux hybrides -
combinant des énergies renouvelables (solaire, éolien...) avec un
appoint de génération conventionnelle (par ex.
générateur diesel) pour pallier l'intermittence. Ces
systèmes hybrides assurent la continuité en mixant sources
intermittentes et sources pilotables
[10], [11].
· Micro-réseaux isolés -
alimentés par une source unique (par ex. centrale solaire couplée
à des batteries) et totalement déconnectés d'un
réseau principal. Ce sont souvent des microcentrales destinées
à des zones rurales éloignées, fournissant de
l'électricité de base hors-réseau [12], [13].
· Micro-réseaux modulaires
(emboîtés) - architectures évolutives dans
lesquelles plusieurs microgrids peuvent être interconnectés ou
déployés progressivement. Ce concept de microgrids
emboîtés permet une extension par modules successifs, offrant plus
de résilience et d'efficacité grâce à des noeuds
semi-autonomes fonctionnant en parallèle [14], [7].
1.1.2 Architecture et composantes
L'architecture d'un micro-réseau intègre une
variété de composantes interconnectées permettant la
production, le stockage, la distribution et le contrôle de
l'énergie. Les éléments clés comprennent
généralement :
8
renouvelables sont privilégiées (solaire,
éolien, hydro), avec éventuellement des générateurs
thermiques d'appoint pour assurer la production en l'absence de ressource
renouvelable [9], [14], [7].
2. Systèmes de stockage d'énergie
: batteries (lithium-ion, plomb-acide, etc.) et dispositifs comme les
volants d'inertie, servant à emmagasiner l'énergie
excédentaire et à la restituer lors des pics de demande ou des
baisses de production renouvelable. Le stockage permet de stabiliser l'apport
intermittent des renouvelables en lissant la production et en améliorant
la fiabilité du micro-réseau [14], [15], [16].
3. Équipements de conversion de puissance
: onduleurs (pour passer du courant continu des PV ou batteries au
courant alternatif du réseau local), convertisseurs DC/DC (pour adapter
les niveaux de tension des batteries ou panneaux) et éventuels
régulateurs de charge. Ces convertisseurs assurent l'intégration
harmonieuse des différentes sources et du stockage au sein du
micro-réseau [10], [15].
4. Dispositifs de protection et de contrôle
: disjoncteurs, relais de protection, systèmes de coupure
automatique et automates programmables (PLC/RTU) veillent à la
sécurité du réseau local. Ils isolent le
micro-réseau en cas de défaut et protègent les
équipements et les usagers des surtensions, surintensités ou
autres anomalies [14], [16].
5. Systèmes de supervision et communication
: un système de contrôle-commande centralisé de
type SCADA/EMS supervise l'ensemble (mesure des flux, états des
équipements) et peut piloter les unités. Des passerelles de
communication (radio, réseau cellulaire, fibre optique) transmettent les
données des capteurs et compteurs vers le centre de contrôle.
L'infrastructure de communication est cruciale pour le suivi en temps
réel, bien qu'en zones rurales elle puisse être limitée -
d'où l'utilisation de technologies adaptées comme les
réseaux radio maillés, la téléphonie GSM, ou les
réseaux longue portée bas débit (LPWAN type LoRa) pour
assurer la télémétrie [10], [15], [7].
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