« Après les pannes de courant en Espagne et au Portugal, je me suis dit : la transition énergétique est loin d'être achevée »

Derrière une lourde porte en métal, protégée par une paroi de verre, d'innombrables lumières vertes clignotent sur des machines noires allongées. La salle blanche éclairée aux néons où ils se trouvent à l'Université de technologie de Delft a la taille d'un vestiaire de salle de sport moyen. La température ici est toujours exactement de 19 degrés Celsius. Les systèmes de refroidissement soufflent fort. Des câbles colorés courent à travers le plafond.

Marjan Popov (56), professeur de sécurité des systèmes énergétiques durables, ouvre la salle avec des superordinateurs qui coûtent des millions d'euros avec une clé. Il est entouré d'une structure métallique, construite pour empêcher le rayonnement électromagnétique produit lors des tests à haute tension effectués dans la pièce voisine. Le laboratoire de James Bond , Popov appelle cela un petit espace. Il y développe de nouvelles méthodes pour protéger le gigantesque réseau électrique qui s'étend à travers l'Europe contre les pannes de courant.

Le réseau électrique européen, composé de millions de kilomètres de câbles souterrains et aériens, deviendra de plus en plus important mais aussi plus vulnérable dans les années à venir. Pour limiter autant que possible le réchauffement climatique, il est crucial que les pays remplacent les combustibles fossiles par des sources d’énergie renouvelables telles que le solaire et l’éolien. Cela rend le réseau électrique plus complexe et instable. Le risque de cyberattaques augmente également. La transition énergétique est nécessaire, affirme Popov, mais elle apporte également de nouveaux défis techniques aux gestionnaires de réseau.

La panne de courant massive survenue la semaine dernière en Espagne et au Portugal a suscité des inquiétudes mondiales quant aux effets secondaires de la transition énergétique. La cause du dysfonctionnement est encore inconnue et fait l'objet d'une enquête. Mais il semble très probable que la transition énergétique ait joué un rôle dans ce phénomène, estiment Popov et d’autres experts.

L'augmentation du nombre de panneaux solaires et d'éoliennes rend le réseau électrique vulnérable

Popov en parle à une longue table en bois près du laboratoire, où les scientifiques de Delft rencontrent souvent des experts en énergie de divers opérateurs de réseau aux Pays-Bas et d'autres collègues du secteur de l'énergie.

« Le réseau électrique est construit de telle manière que l’offre et la demande doivent être en équilibre constant, de sorte que la fréquence soit toujours autour de 50 hertz », commence-t-il par expliquer pourquoi la transition énergétique rend le réseau électrique plus vulnérable. Toutes les parties, tous les « composants du système » du réseau électrique sont réglés sur cette fréquence, ou sur le rythme auquel les électrons se déplacent d’avant en arrière.

Lorsque la fréquence monte ou descend en dessous de 50 hertz, la protection des composants s'active automatiquement et l'alimentation est coupée pour éviter des dommages permanents. « Si un peu plus d’électricité est demandée au réseau à un endroit, un peu plus est rapidement généré de l’autre côté », explique Popov, en bougeant ses mains comme une balance. Même si l’électricité tombe en panne à un endroit, une autre source peut en produire davantage. Cela se produit en grande partie automatiquement.

« Dans la situation classique, avec de nombreuses centrales électriques au gaz et au charbon, le système dispose d’un certain temps pour réagir aux changements de fréquence. » Les générateurs des centrales électriques au gaz et au charbon sont équipés de turbines rotatives lourdes et de grande taille, réglées à 50 hertz. Si l'entraînement tombe en panne soudainement, les turbines continuent de tourner en raison de leur poids important et ne s'arrêtent pas soudainement. Cet effet est appelé inertie. Cela permet de maintenir l'équilibre et de stabiliser les fluctuations de fréquence. L'inertie amortit les variations brusques de fréquence. Le réseau électrique a ainsi le temps de réagir aux variations.

Mais dans une zone où se trouvent de nombreux panneaux solaires et éoliennes, l'inertie est moindre. Cela rend le réseau électrique moins robuste. En cas de panne, cet effet d'amortissement est absent et les fluctuations de fréquence peuvent se propager rapidement. Avec une centrale au gaz, par exemple, nous pouvons toujours contrôler la quantité d'énergie que nous souhaitons produire. Avec l'éolien et le solaire, ce n'est pas possible. Et cela engendre de l'incertitude.

Qu’en est-il de la panne de courant majeure en Espagne et au Portugal la semaine dernière ?

Nous ne savons pas encore exactement ce qui s'est passé, mais ce qui a immédiatement été remarqué, c'est la rapidité avec laquelle le réseau électrique de la péninsule ibérique a été défaillant. Une panne locale a provoqué une panne, puis le réseau électrique des zones environnantes a été défaillant alors qu'il tentait de compenser les fluctuations de fréquence. Lors de la grande panne d'électricité en Italie en 2003, il a fallu environ douze minutes pour que tout le pays soit complètement noir. Pour l'Espagne et le Portugal, selon les données actuelles, cela s'est produit en une minute. C'était vraiment terrible .

La fiabilité du réseau électrique aux Pays-Bas est de 99,99963 pour cent, affirme Tennet. C'est très bien

C'est exactement ce qui peut se produire lorsque le système comporte de nombreuses sources d'énergie dépourvues d'inertie. Au lieu que de grandes masses en rotation amortissent les variations de fréquence, les fluctuations se propagent rapidement. Les systèmes de sécurité ont été activés et la panne de courant a été très rapide.

L'Espagne possède de nombreuses centrales hydroélectriques, qui ont de grandes masses en rotation et donc une inertie.

Personne ne sait exactement ce qui s'est passé dans ce cas précis. Mais il est vrai que lorsque l'énergie solaire et éolienne représente une part importante du mix énergétique, comme en Espagne, il est généralement plus difficile d'absorber les conséquences d'un problème. En lisant l'article sur la panne de courant, je me suis dit que c'était le signe que la transition énergétique était loin d'être terminée.

De l’autre côté du mur de verre du laboratoire de Delft se trouvent une dizaine d’écrans d’ordinateur. Les chercheurs simulent ici les pires scénarios qui pourraient se produire si le réseau électrique devient instable sur des superordinateurs, afin de découvrir comment le système peut être mieux sécurisé.

Vous étudiez ce qui doit être fait pour maintenir la robustesse du réseau électrique alors que le système subit un changement massif.

« Notre objectif est de disposer prochainement d'un système énergétique entièrement produit à partir de sources renouvelables, tout en maintenant la fiabilité du système. Aux Pays-Bas, cette fiabilité est actuellement de 99,99963 %, déclare Tennet. C'est très bien. Cela représente une panne de courant d'environ 12,8 minutes par personne et par an. C'est peu. »

Je travaille actuellement sur un concept qui nous aidera à réduire le risque d'une panne de courant se propageant comme une traînée de poudre, comme cela s'est produit en Espagne et au Portugal la semaine dernière. La complexité de la transition énergétique rend plus difficile la surveillance simultanée de l'ensemble du réseau électrique européen, comme c'est le cas actuellement. J'étudie comment diviser le système en îlots. En isolant virtuellement une zone plus petite et en la surveillant plus intensément qu'actuellement, on détectera plus rapidement tout problème. Par exemple, si une ligne ou un câble local est surchargé, on peut rapidement isoler la zone autour du problème. Le reste du système, en dehors de cette zone, continuera alors de fonctionner normalement. C'est ce que nous appelons l' îlotage de contrôle .

Le réseau électrique ne devient-il pas de plus en plus vulnérable aux cyberattaques à mesure que de plus en plus d’informations sont numérisées ?

Oui. Par le passé, de nombreux composants étaient surveillés de manière analogique. Mais la transition énergétique ne peut se faire sans numérisation. Nous devons continuer à surveiller le réseau et, comme la demande en électricité augmente, nous devons également le surveiller de près afin de l'utiliser de manière optimale.

Aujourd'hui, nous surveillons le réseau grâce à Internet et à la fibre optique, et nous intégrons tout dans des logiciels. C'est pourquoi les cyberattaques sont devenues un problème majeur pour les gestionnaires de réseau. Nous ne pouvons pas négliger cette menace. Nous avons besoin de nouvelles solutions pour protéger un système énergétique aussi complexe contre les attaques délibérées.

Pourquoi trouvez-vous le réseau électrique si intéressant ?

J'ai toujours été intéressé par la technologie de l'énergie électrique. Le courant est particulièrement fascinant. Comment est-il possible que quelque chose qu'on ne peut ni voir ni sentir soit aussi puissant ? Je suis également fasciné par un homme comme Nikola Tesla, l'inventeur de composants importants du réseau électrique. J'ai un poster de lui accroché dans mon bureau. Je l'y vois tous les jours.