Que sont les ressources énergétiques distribuées (RED) et comment fonctionnent-elles ?

À mesure que les réseaux électriques se digitalisent, s'électrifient et dépendent davantage des énergies renouvelables, les ressources énergétiques distribuées (RED) passent de la périphérie du réseau au cœur de la stratégie énergétique. Ce qui était autrefois un système unidirectionnel simple – de grandes centrales électriques acheminant l'électricité vers les foyers et les entreprises via des lignes de transport – se transforme en un réseau plus flexible où les consommateurs peuvent également produire, stocker, injecter et même vendre de l'électricité.

Les ressources énergétiques distribuées (RED) peuvent améliorer la rentabilité du stockage d'énergie, faciliter l'intégration au réseau, réduire les émissions et renforcer la résilience. Cependant, elles soulèvent également de nouveaux défis techniques et réglementaires. Ce guide explique ce que sont les RED, comment elles fonctionnent, quelles technologies sont les plus importantes et pourquoi l'énergie distribuée prend une telle importance dans les systèmes électriques modernes.

Points clés à retenir

• Les ressources énergétiques distribuées (RED) sont des systèmes énergétiques à petite échelle situés à proximité des lieux de consommation d'électricité, notamment les panneaux solaires, les batteries, les véhicules électriques et les charges flexibles.
• Les ressources énergétiques distribuées (RED) transforment le réseau électrique d'un système unidirectionnel en un réseau bidirectionnel et interactif, permettant aux utilisateurs à la fois de consommer et de produire de l'énergie.
• Le stockage de l'énergie est un élément essentiel des ressources énergétiques distribuées (RED), permettant de stocker l'excédent d'énergie renouvelable et de l'utiliser en cas de besoin, améliorant ainsi l'efficacité et la fiabilité.
• Les ressources énergétiques distribuées (RED) jouent un rôle essentiel dans l'intégration au réseau, contribuant à équilibrer l'offre et la demande, à stabiliser la tension et à favoriser l'adoption des énergies renouvelables.
• Les systèmes énergétiques distribués sont évolutifs et flexibles, ce qui les rend adaptés aux applications résidentielles, commerciales et industrielles.
• Des solutions comme Avepower Les systèmes de stockage d'énergie améliorent les performances des ressources énergétiques distribuées en permettant une utilisation plus intelligente de l'énergie, une alimentation de secours et une consommation solaire optimisée.

Que sont les ressources énergétiques distribuées (RED) ?

Les ressources énergétiques distribuées (RED) sont des unités de production ou de stockage d'électricité à petite échelle, installées à proximité du lieu de consommation. Il peut s'agir de panneaux solaires sur les toits, de systèmes de stockage d'énergie communautaires ou encore de véhicules électriques capables de réinjecter de l'énergie dans le réseau. Les RED s'inscrivent dans une tendance croissante à la décentralisation de la production d'énergie, permettant aux consommateurs de devenir des « prosommateurs », c'est-à-dire des producteurs et des consommateurs d'énergie.

Principales caractéristiques des DER :

• Production ou stockage d'énergie à petite et moyenne échelle.
• Située à proximité des consommateurs d'énergie, ce qui réduit les pertes de transmission.
• Peut fonctionner de manière autonome ou en coordination avec le réseau.
• Flexible et évolutif, il convient aux applications résidentielles, commerciales ou industrielles.

Selon le Département américain de l'énergieL'intégration des ressources énergétiques distribuées peut contribuer à réduire la demande de pointe, à améliorer la fiabilité du système et à favoriser l'adoption des énergies renouvelables.

Comment fonctionne l'énergie distribuée ?

L'énergie distribuée fonctionne en rapprochant les unités de production, de stockage ou les charges électriques flexibles des utilisateurs finaux, puis en coordonnant ces ressources grâce à des systèmes de contrôle, des onduleurs, des logiciels et des règles de réseau.

Un exemple simple est celui d'une maison équipée de panneaux solaires sur le toit et d'une batterie :

1. Les panneaux solaires produisent de l’électricité pendant la journée.
2. La maison utilise cette électricité en premier.
3. La génération supplémentaire recharge la batterie.
4. L'électricité excédentaire peut être injectée dans le réseau.
5. Le soir, la batterie se décharge pour alimenter la maison ou réduire les achats d'électricité sur le réseau.

À plus grande échelle, cette même logique peut s'appliquer aux écoles, aux usines, aux hôpitaux, aux immeubles d'habitation, aux flottes de véhicules électriques ou aux zones industrielles. Plusieurs ressources énergétiques distribuées peuvent également être regroupées par un agrégateur et exploitées conjointement comme une ressource « virtuelle ». Ordonnance n° 2222 de la FERC a été conçu pour permettre à ces regroupements de ressources énergétiques distribuées de mieux participer aux marchés régionaux de l'électricité, y compris les ressources telles que les batteries, l'énergie solaire sur les toits, les thermostats intelligents, le stockage thermique, les véhicules électriques et les réductions de la demande liées à l'efficacité.

Le AIE Il est à noter que les ressources énergétiques distribuées transforment les systèmes électriques, car les consommateurs peuvent de plus en plus produire de l'électricité, la stocker, réagir aux fluctuations des prix et créer des flux d'électricité bidirectionnels au lieu de se contenter de consommer l'électricité du réseau. Entre 2019 et 2021 seulement, 167 GW de photovoltaïque distribué ont été installés dans le monde.

Quelles sont les technologies et les systèmes de production d'énergie décentralisée (DER) les plus couramment utilisés ?

Toutes les ressources énergétiques distribuées (RED) ne produisent pas d'électricité, mais beaucoup le font. Les technologies RED les plus courantes orientées vers la production d'électricité sont le photovoltaïque, les piles à combustible, les systèmes de cogénération et les microturbines.

Systèmes solaires photovoltaïques

Systèmes solaires photovoltaïques Les systèmes photovoltaïques sont la technologie de production d'énergie décentralisée la plus répandue. Les installations résidentielles ont généralement une puissance comprise entre 5 et 20 kW, tandis que les installations commerciales peuvent dépasser 1 MW. Les systèmes photovoltaïques réduisent la dépendance au réseau électrique, diminuent les factures d'énergie et facilitent l'intégration au réseau pendant les heures d'ensoleillement maximal.

Exemple : En Californie, plus de 30 % des ménages résidentiels possèdent des systèmes photovoltaïques solaires sur le toit, contribuant ainsi à la capacité locale de production d'énergie décentralisée (DER).Commission de l'énergie de Californie, 2023).

Réservoirs de carburant

Les piles à combustible convertissent l'énergie chimique de combustibles tels que l'hydrogène en électricité par un processus électrochimique. Propres et très efficaces, elles peuvent fonctionner en continu tant qu'elles sont alimentées en combustible. Elles sont couramment utilisées dans les applications de production d'énergie décentralisée (DER) commerciales ou industrielles où la fiabilité est primordiale.

Cogénération (production combinée de chaleur et d'électricité)

Les systèmes de cogénération produisent à la fois de l'électricité et de la chaleur utilisable à partir d'une seule source de combustible, souvent du gaz naturel. Ils peuvent atteindre un rendement énergétique global de 60 à 80 %, contre 30 à 50 % pour la production d'électricité traditionnelle.

Microturbines

Les microturbines sont des turbines compactes à grande vitesse qui produisent de l'électricité localement. Elles conviennent aux sites commerciaux et industriels nécessitant une alimentation électrique fiable et peuvent être intégrées à des systèmes hybrides de production d'énergie renouvelable.

Quelles technologies de stockage d'énergie sont utilisées comme ressources énergétiques distribuées ?

Le stockage d'énergie est l'une des catégories de ressources énergétiques distribuées les plus importantes, car il apporte de la flexibilité à presque toutes les autres ressources.

Stockage de la batterie

Le stockage par batteries est actuellement la forme la plus répandue de stockage d'énergie distribuée. Il stocke l'électricité lorsque l'offre est abondante ou les prix bas, et la restitue en cas de besoin. Les batteries peuvent être installées en aval d'un compteur résidentiel ou commercial, ou en amont d'un compteur de distribution local. Dans les deux cas, le stockage par batteries favorise l'intégration au réseau en modulant la production d'énergie, en lissant la production solaire, en réduisant les pics de consommation et en réagissant rapidement aux incidents sur le réseau.

Exemples de stockage par batterie dans les énergies renouvelables décentralisées : Avepower's systèmes de stockage d'énergie résidentiels sont évolutifs à partir d'environ 15 kWh jusqu'à environ 1 000 000 kWh, permettant aux propriétaires d'augmenter leur capacité en fonction de leurs besoins énergétiques.

Avepower 15kWh Batterie de stockage domestique verticale

• Type de pile: LiFePO4 (Lithium Fer Phosphate)
• Énergie du système : 15kWh
• Tension nominale: 48V système de classes
• Durée de vie : jusqu'à plus de 8 000 cycles à la profondeur de décharge recommandée
• Installation : Intérieur, armoire verticale sur pied
• La communication: CAN / RS485
• Protection : surcharge, décharge excessive, surintensité, court-circuit

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Véhicules électriques

Les véhicules électriques peuvent servir de dispositifs de stockage mobiles. Grâce à la technologie V2G (Vehicle-to-Grid), ils peuvent réinjecter de l'électricité dans le réseau ou le réseau domestique lors des pics de consommation, agissant ainsi comme des ressources énergétiques distribuées.

Chauffe-eau électriques

Les chauffe-eau électriques constituent une forme de stockage d'énergie thermique. Ils permettent de chauffer l'eau lorsque le prix de l'électricité est bas ou que la production d'énergie renouvelable est abondante, et de réduire la consommation d'énergie lors des pics de consommation du réseau. (Note technique de 2024 de la…) Département américain de l'énergie Il est à noter que, comparativement aux chauffe-eau à résistance classiques, les chauffe-eau à pompe à chaleur peuvent réduire la consommation annuelle d'électricité pour le chauffage de l'eau d'environ 60 à 70 %, tout en permettant un décalage de la charge.

Comment les systèmes DER fonctionnent-ils en lien avec les réseaux électriques ?

Les ressources énergétiques distribuées (RED) s'intègrent aux réseaux électriques grâce à des onduleurs intelligents, des systèmes de gestion de l'énergie et des technologies de communication avec le réseau. Leurs principales fonctions sont les suivantes :

• Prise en charge de la grille : Assurer la régulation de tension et la compensation de puissance réactive.
• L'équilibrage de charge: Décaler la consommation d'énergie pour réduire la demande de pointe.
• Opération insulaire : Les micro-réseaux équipés de ressources énergétiques distribuées peuvent se déconnecter du réseau principal en cas de panne, garantissant ainsi une alimentation sans interruption.

Cette intégration améliore la fiabilité globale du réseau tout en permettant une plus grande pénétration des énergies renouvelables.

Quels sont les avantages des ressources énergétiques distribuées ?

La valeur des ressources énergétiques distribuées dépasse le cadre d'un seul indicateur. Leurs avantages couvrent l'économie, les émissions de gaz à effet de serre, la résilience et la planification des systèmes.

• Les ressources énergétiques distribuées (RED) fournissent de l'électricité au plus près du lieu de consommation, réduisant ainsi les pertes de transmission.
• Favoriser une gestion énergétique plus efficace grâce à des programmes de réponse à la demande, dans le cadre desquels les services publics incitent les utilisateurs à ajuster leur consommation et leur permettent d'accéder aux systèmes de production d'énergie décentralisée pour répondre à la demande.
• Les consommateurs disposant de ressources énergétiques distribuées peuvent produire de l'électricité à moindre coût pour leur propre usage.
• L'énergie excédentaire peut être réinjectée dans le réseau local via le système de comptage net, ce qui permet de bénéficier de crédits sur la facture.
• Les entreprises de services publics réalisent des économies sur les coûts d'infrastructure en intégrant les ressources énergétiques distribuées au lieu de construire de nouvelles centrales de production.
• De nombreuses ressources énergétiques distribuées (RED) fonctionnent grâce aux énergies renouvelables ou à l'hydrogène, produisant beaucoup moins d'émissions que les centrales au charbon ou au pétrole.
• Les ressources énergétiques distribuées (RED) fournissent une alimentation de secours en cas de conditions météorologiques extrêmes ou de catastrophes naturelles, améliorant ainsi la résilience globale du réseau.

Quels sont les défis posés par les ressources énergétiques distribuées ?

Les ressources énergétiques distribuées (RED) sont prometteuses, mais leur mise en œuvre n'est pas simple. Leur déploiement à grande échelle nécessite la résolution de problèmes techniques, financiers et réglementaires.

• L'installation de technologies de production d'énergie décentralisée telles que les piles à combustible ou les panneaux solaires peut coûter des milliers de dollars.
• Les incitations gouvernementales, telles que les crédits d'impôt et les subventions, peuvent contribuer à réduire les obstacles à l'investissement initial.
• Les anciens réseaux étaient conçus pour un flux d'énergie unidirectionnel, des centrales électriques vers les utilisateurs.
• Les ressources énergétiques distribuées (RED) peuvent provoquer des congestions et mettre le réseau à rude épreuve en raison des flux bidirectionnels.
• La coordination entre les parties prenantes (régulateurs, services publics, utilisateurs) et l'adoption des technologies de réseaux intelligents peuvent contribuer à atténuer ces problèmes.

Avantages de la production d'énergie distribuée par rapport aux systèmes centralisés

La production d'énergie décentralisée présente plusieurs avantages structurels par rapport à la production centralisée. Elle peut être déployée progressivement, au plus près des besoins et souvent plus rapidement que la construction de grandes centrales et de lignes de transport. Elle permet de réduire certaines pertes sur le réseau, d'améliorer la résilience du réseau pour le client et de faire des consommateurs d'électricité des acteurs actifs plutôt que de simples consommateurs passifs.

Fonctionnalité	Énergie distribuée	Énergie centralisée
Lieu	Proche de la consommation	Loin de la consommation
Efficacité	Pertes de transmission réduites	Pertes de transmission plus élevées
Fiabilité	Flexible, peut s'étendre	Dépendant du réseau central
Emissions	Souvent renouvelable	Souvent à base de combustibles fossiles
Prix	Évolutif et modulaire	Coût élevé des infrastructures

Conclusion

En combinant production, stockage et intégration au réseau intelligent, les ressources énergétiques distribuées (RED) permettent de créer des systèmes énergétiques plus efficaces, durables et résilients. Pour les particuliers et les entreprises, investir dans des RED telles que le photovoltaïque, le stockage par batteries ou les solutions énergétiques pour véhicules électriques peut générer d'importantes économies et des avantages environnementaux. Pour les fournisseurs d'énergie, l'intégration des RED dans l'exploitation du réseau améliore la flexibilité et la fiabilité.

Intégration avec Avepower Solutions

Des entreprises comme Avepower concevoir et fournir des systèmes de stockage d'énergie intelligents compatibles avec les DER qui intègrent l'énergie solaire photovoltaïque, le stockage par batterie et la gestion de l'énergie afin de maximiser l'autoconsommation et le soutien au réseau. Avepower's stockage d'énergie domestique et stockage d'énergie commercial les produits sont à base de lithium-fer-phosphate (LiFePO4) technologie, offrant des options de capacité modulaires (à partir de 15 kWh à plusieurs 260 kWh), des conceptions de systèmes évolutives et une longue durée de vie pour un déploiement fiable des DER.

Avepower solutions de stockage d'énergie aider les propriétaires à stocker le surplus d'énergie solaire produite pour une utilisation nocturne, fournir une alimentation de secours fiable en cas de panne de réseau et modifier leur consommation d'énergie afin de réduire les coûts d'électricité tout en diminuant les émissions de carbone.

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