Haut de page

Accueil » Tous les dossiers » L'intégration des EnR

Interview de Nicolas Schmutz (Reuniwatt) :

Vous avez développé un outil de prévision d’énergie photovoltaïque, Soleka. Quelle est sa raison d’être ?

L’un des enjeux majeurs de la transition énergétique est l’intégration d’un volume important d’énergies de sources renouvelables dans le système électrique. Disposant d’un potentiel abondant encore peu exploité, avantageuses économiquement et d’un point de vue environnemental, les énergies solaire et éolienne ont toutefois une faiblesse commune : leur dépendance à l’aléa climatique. En raison de la variabilité contrainte de leur production, ces énergies sont dites intermittentes.

L’insertion d’une part toujours plus importante d’énergie solaire et éolienne dans le mix énergétique pose donc de nouveaux défis en comparaison des sources traditionnelles d’énergie. Elle rend nécessaire le fait de repenser la structure des réseaux électriques et des marchés de l’énergie, ainsi qu’une évolution des méthodes de gestion du réseau. De nouveaux outils doivent être mis en place, et ceux permettant de mieux anticiper l’intermittence ont un rôle clé à jouer. C’est là qu’interviennent des outils de prévision, dont Soleka, qui est dédié à la production photovoltaïque.

Comment fonctionne cet outil ?

La production d’énergie photovoltaïque dépend du rayonnement solaire atteignant le sol (GHI, Global Horizontal Irradiance) et des caractéristiques du système photovoltaïque quant à la transformation d’énergie lumineuse en courant électrique (orientation, rendement des panneaux, etc.). Le rayonnement solaire  incident est déterminé par deux facteurs :

  • l’angle d’incidence, suivant lequel les rayons solaires arrivent au sol. Cette variable astronomique est calculable avec une grande précision à tout instant en tout point de la Terre ;
  • la transparence de l’atmosphère, principalement affectée par les nuages, dont le passage devant le soleil induit les variations brutales de la production d’énergie solaire. La prévision de l’évolution de la nébulosité est un problème complexe, sujet à de multiples travaux universitaires, et constitue la brique principale de l’outil Soleka.

Pour assurer une bonne précision de la prévision à différents horizons temporels, il est nécessaire de faire appel à plusieurs techniques différentes :

  • la prévision à très court terme se fait grâce à des caméras grand angle placées au sol. Les formes et les mouvements des nuages sont détectés sur les images ainsi acquises. La projection des ombres portées de ces nuages permet ensuite de modéliser la production d’énergie solaire ;
  • la prévision infra-journalière à plus grande échelle se fonde sur des images provenant des satellites météorologiques géostationnaires. Ici également, des méthodes de traitement d’image permettent d’isoler la couverture nuageuse. Le couplage de la structure du ciel avec un atlas d’irradiation – qui donne la puissance de rayonnement électromagnétique reçue en chaque point en cas de ciel clair – permet de créer une carte des prévisions d’irradiance ;

Estimation des vecteurs de déplacement de la couche nuageuse au-dessus de l’Europe Image prise par Meteosat-10 le 29 avril 2013 à 9h45 (UTC)

Source : EUMETSAT

  • pour des prévisions au lendemain, l’utilisation de modèles de Prévision numérique du temps (PNT) prend le relais du traitement d’images. La PNT consiste en une simulation numérique de l’évolution de l’atmosphère terrestre – comme le fait Météo France pour ses prévisions ;
  • des outils statistiques utilisant des historiques de production peuvent être mis à contribution pour améliorer la précision des prévisions.

Des réseaux de neurones permettent de combiner les différents types de données d’entrée, et d’analyser les relations qui les relient. Des méthodes d’apprentissage permettent d’améliorer en continu les performances des prévisions, en se fondant sur les données historiques.

Quels sont les avantages complémentaires de Soleka par rapport à un outil comme les outils Prév’ERDF ou IPES de RTE par exemple ?

Soleka est un outil centré sur la prévision de la production d’énergie d’origine photovoltaïque qui répond aux besoins de tous les acteurs de la chaîne de l’énergie (producteurs, gestionnaires de réseaux, responsables d’équilibre, etc.). Pour cela, il peut fournir des prévisions à l’échelle d’une centrale de production, d’une région ou d’un pays.

Prév’ERDF est opérationnel à l’échelle du démonstrateur Greenlys, mais aucun retour d’expérience n’a encore été communiqué et rendu public. Les résultats obtenus par Soleka font l’objet de publications régulières auprès de la communauté scientifique.

Au niveau de la France métropolitaine, le système de prévision de la production éolienne et photovoltaïque utilisé par RTE (IPES) s’appuie sur des données de prévision de température et de nébulosité fournies par Météo France, de la veille pour le lendemain, affinées en intra-journalier grâce à des télémesures (source : Panorama des énergies renouvelables, premier semestre 2014, RTE). Le modèle de Soleka fondé sur des mesures obtenues par satellite, particulièrement adapté à la maille gérée par le gestionnaire de réseau de transport, donne une vision globale et synchrone. Il constitue donc un outil complémentaire intéressant pour ce gestionnaire, permettant une très bonne précision en temps réel pour la reconstruction de la production photovoltaïque (conversion des données d’ensoleillement en puissance produite par un parc d’installations photovoltaïques) et une dégradation maîtrisée de la précision en fonction de l’horizon temporel.

En quoi constitue-t-il une technologie de Smart grids ?

Les Smart grids, ou réseaux électriques intelligents, ont pour objectif d’intégrer les nouvelles technologies de l’information et de la communication, de manière à répondre au mieux aux nouvelles contraintes liées à la mutation du paysage énergétique. L’intermittence des énergies renouvelables est une des problématiques majeures pour la gestion du réseau dès lors qu’on veut les utiliser de manière massive. La prévision photovoltaïque, qui apporte des solutions pour la gestion de cette intermittence, va devenir de plus en plus indispensable – c’est là qu’intervient Soleka.

Quels sont les avantages d’une meilleure prévision de la production d’énergies de sources renouvelables pour les gestionnaires des réseaux publics de distribution d’électricité ? Et pour le gestionnaire du réseau public de transport ?

Pour le gestionnaire du réseau public de transport, la prévision de la production d’énergies de sources renouvelables permet principalement d’optimiser la planification de la production, de la veille pour le lendemain, mais également en infra-journalier. L’incertitude génère des surcoûts, dus soit à la réservation d’unités de production qui demeureront inutilisées (par crainte de sous-production), ou, à l’inverse, dus à la nécessité d’achat d’électricité sur le marché spot (suite à une surestimation de la production). La prévision permet également une gestion plus fine des besoins en disponibilité des réserves primaire et secondaire de puissance. On comprend son intérêt quand on sait que la production photovoltaïque peut connaître des variations allant jusqu'à 70 % de la puissance crête en à peine 5 minutes !

Pour les gestionnaires des réseaux publics de distribution d’électricité, la prévision de la production solaire distribuée permet de gérer au mieux les contraintes du réseau électrique à la maille du poste source (étude de cas rédigée sur le sujet).

Quels sont les avantages d’une meilleure prévision de la production d’énergies de sources renouvelables pour les consommateurs ?

Si la prévision ne concerne pas directement les consommateurs, elle permet de réduire les coûts d’intégration de l’énergie photovoltaïque et simplifie la gestion du système électrique. Les effets bénéfiques de la prévision se répercutent donc sur les tarifs d’utilisation des réseaux publics d’électricité, payés par les consommateurs.

Pourriez-vous nous présenter un cas concret où cet outil a été déployé ?

Dans les zones insulaires non interconnectées (ZNI), la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique est déjà importante. Elle dépasse 30 % en milieu de journée sur l’île de La Réunion (lieu de création de Reuniwatt). Pour limiter les contraintes de variation de la charge sur les réseaux, les producteurs d’énergie photovoltaïque sont contraints de respecter un profil de puissance journalier ayant la forme d’un trapèze, en annonçant la puissance maximale délivrée. Pour respecter ce profil, ils sont obligés d’associer à leur installation de production un équipement de stockage d’énergie. Le non-respect de ce profil entraîne des pénalités.

Prévisions du rayonnement solaire (GHI) pour la centrale Albioma (Saint Leu, La Réunion), aux horizons 6 heures et 30 minutes, pour les 16 et 17 novembre 2014

Source : Reuniwatt

Les données de prévision, ci-dessus, sont les données fournies à un producteur d’électricité, Albioma, pour une installation de production photovoltaïque de 946 kW couplée à une installation de stockage d’énergie de capacité 1 200 kWh, en toiture d’un centre commercial situé à Saint-Leu (commune de La Réunion). Ces données de prévision sont fournies à divers horizons temporels, allant de 15 minutes à 48 heures. Ces données sont intégrées dans l’Energy management system (EMS), le système informatique de gestion de la centrale photovoltaïque et des batteries, qui les traite afin d’injecter sur le réseau le profil de puissance demandé.

Pour aller plus loin : Voici le SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) du système. Les prévisions de production – sur le graphe au milieu de l’image, dont les différents faisceaux représentent différents horizons de prédiction – ainsi que les données de fonctionnement des batteries – en haut à droite – sont prises en compte pour ajuster le profil de puissance injecté sur le réseau – à gauche. En bas, on peut suivre la puissance au compteur, réellement injectée sur le réseau.

Panneau de contrôle de l'EMS : gestion du système grâce à la prévision

Source : Macek / Albioma



Vue aérienne de la centrale photovoltaïque du centre commercial Le Portail (Saint-Leu, la Réunion)

Source : Reuniwatt / Albioma


Nicolas Schmutz
17 mars 2015



Nicolas Schmutz est le Président et Fondateur de Reuniwatt. Diplômé de l’Ecole Polytechnique et de SUPAERO, il a eu l’occasion de mener des projets avant-gardistes dans le domaine de l’énergie et du développement durable pour plusieurs sociétés. Il a notamment structuré le développement du photovoltaïque à La Réunion pour le précurseur français de ce marché. Fort de cette expérience et animé par l’innovation, Nicolas Schmutz fonde Reuniwatt en 2010.




Reuniwatt est une jeune entreprise proposant des services permettant le déploiement à grande échelle des énergies renouvelables dans le monde. En particulier, Reuniwatt offre des solutions permettant de pallier l’intermittence des énergies renouvelables, dans le but de limiter l’utilisation d’énergies émettrices de gaz à effet de serre.

Le développement de Reuniwatt s’articule autour de 3 métiers :
  • la prévision de la production d’énergie photovoltaïque, avec l’outil Soleka ;
  • les systèmes d’information climatiques, par l’instrumentation de sites et la gestion de bases de données environnementales ;
  • l’expertise en mix énergétique, une activité de conseil en projets énergétiques dans la zone océan Indien.

«Page 23 de 23

Rechercher

Se tenir informé

Abonnez-vous à notre liste de diffusion pour être informé régulièrement des mises à jour du site.

S'abonner

Participer au site

Vous souhaitez participer à notre site ou réagir à un dossier, contactez-nous dès aujourd'hui.

Nous contacter

Les forums de la CRE

La CRE organise des forums, associés à chaque nouveau dossier, pour donner la parole aux experts des Smart grids.
Se tenir informé des prochains forums

Nos contributeurs

Notre site se nourrit aussi de vos contributions. Nous tenons donc à remercier "Tera Consultants" qui fait partie de nos 168 contributeurs.
Découvrir nos contributeurs