Des systèmes énergétiques durables pour l’Asie du Sud-Est

L’accès universel à des services énergétiques fiables, durables et à un coût abordable est l’un des principaux défis que l’Humanité se doit de relever sans attendre. Ce défi est particulièrement prégnant en Asie du Sud-Est et en Afrique. Or le déploiement de systèmes de grand transport d’énergie couvrant l’étendue de ces vastes territoires en suivant des modèles européen ou américain n’y est ni techniquement ni économiquement réaliste. Il s’agit donc de mettre en œuvre des solutions faisant appel à des infrastructures bien adaptées aux conditions locales.

Avec 625 millions d’habitants, les dix pays de l’Association des Nations de l’Asie du Sud-Est (ASEAN) – Brunei, Cam-bodge, Indonésie, Laos, Malaisie, Myanmar, Philippines, Singapour, Thaïlande et Vietnam – rassemblent environ 9 % de la population mondiale pour 4 % de la consommation d’énergie. Selon l’Agence Internationale de l’Energie (AIE), tout en restant bien en-dessous de la moyenne mondiale par habitant, la demande en énergie y a augmenté de 50 % entre 2000 et 2013 et devrait encore augmenter de 80 % entre aujourd’hui et 2040.

Si la population des dix plus grandes métropoles de l’ASEAN s’élève à quelque 100 millions d’habitants, près de 125 millions de résidents des zones insulaires, rurales et périurbaines n’ont qu’un accès insatisfaisant ou inexistant à l’électricité.

Au-delà du bois-énergie pour la cuisson, l’accès à l’énergie des zones non-interconnectées du Sud-Est asiatique repose aujourd’hui principalement sur une électricité produite par des groupes électrogènes fonctionnant au diesel. Si la technologie est bien maîtrisée et mobilise de faibles investissements, les coûts d’acheminement du combustible engendrent des frais de fonctionnement allant généralement bien au-delà des moyens financiers des populations desservies. À cette difficulté de coûts d’exploitation s’ajoute l’impact environnemental (notamment le bilan carbone) dans des zones déjà fortement affectées par la pollution.

Pauvreté et précarité énergétique sont intimement liées. La prise de conscience des enjeux fondamentaux de l’accès à l’énergie – et de leur caractère urgent – est l’un des résultats les plus importants de la large adhésion de pratiquement tous les pays aux recommandations de la COP21 en décembre 2015.

La transition énergétique est en route, et pas seulement dans les pays industrialisés ; elle s’organise aussi dans les pays émergents, notamment en Asie du Sud-Est, ouvrant ainsi de nouveaux marchés pour les industriels en mesure de développer des technologies et des services adaptés aux conditions économiques, sociologiques, techniques et climatiques locales.

C’est dans ce cadre que la Nanyang Technological University (NTU), à Singapour, par l’intermédiaire de son Energy Research Institute (ERI@N), développe le projet Renewable Energy Integration Demonstrator – Singapore (REIDS). REIDS est une plateforme de recherche et de démonstration à grande échelle dont l’objectif est de permettre une plus large mise en œuvre des énergies renouvelables, adossées à des systèmes de stockage multi-technologies et multi-échelles. L’ambition est d’apporter une meilleure qualité de vie aux communautés, souvent délaissées, par le biais d’un accès à une électricité fiable et abordable.

Le démonstrateur REIDS est en cours de construction sur l’île de Semakau, située à 8 km au Sud de l’île principale du pays.

Les fondements du programme de recherche et développement

Le programme de recherche et de développement REIDS s’articule autour de quelques grands thèmes.

Les énergies renouvelables : des ressources disponibles à coût abordable

L’approvisionnement énergétique des villages et îles reculés en Asie du Sud-Est et en Afrique devra s’appuyer sur davantage de ressources locales, si possible renouvelables. Alors qu’une plus large mise en œuvre des énergies renouvelables est souhaitable sur le plan environnemental, elle sera aussi le choix premier sur le plan économique. Un mix d’énergies renouvelables, notamment solaires, éoliennes et marines, soigneusement adapté aux conditions locales, constituera la solution à plus bas coût.

Une plus large production d’énergie de source renouvelable impose l’électricité comme principal vecteur de distribution de l’énergie produite localement.

Les micro-réseaux : l’infrastructure pour une production et des consommations locales

Compte-tenu des configurations géographiques des territoires considérés, l’infrastructure de choix doit être celle des micro-réseaux.

Le stockage d’énergie : la clef de voûte de l’intégration des énergies renouvelables

Une large intégration des énergies solaire et éolienne nécessite une mise en adéquation entre les intermittences des productions locales, d’une part, et les consommations, d’autre part. Ceci place le stockage d’énergie au cœur des micro-réseaux. À son tour, le stockage d’énergie doit être fiable et accessible à coûts maîtrisés tout en étant bien adapté aux conditions locales.

Le verrou technologique à faire sauter pour permettre une large pénétration des énergies renouvelables est donc le développement de systèmes de stockage multi-énergies, multi-technologies et multi-échelles.

Les groupes électrogènes : pleinement intégrés pour une consommation de combustible réduite

Les groupes électrogènes feront toujours partie des sources d’approvisionnement des micro-réseaux tels qu’envisagés par REIDS. Par contre, ne jouant plus le rôle de production d’électricité en base desservant directement les charges locales, les groupes électrogènes seront intégrés au micro-réseau, au même titre que les ressources renouvelables. Les groupes électrogènes seront mobilisés par le même gestionnaire numérique qui fera en sorte que la consommation de combustible diesel soit aussi faible que possible. Un dimensionnement judicieux entre les groupes électrogènes et les systèmes de stockage d’énergie permettra de réduire les investissements.

Le gaz : vecteur énergétique complémentaire

Au-delà de l’électricité, le vecteur gaz – par l’intermédiaire du biogaz et/ou de l’hydrogène – pourra jouer un rôle complémentaire comme moyen de stockage d’énergie à long terme, d’une part, et comme combustible produit localement, d’autre part, permettant de valoriser les déchets, les biomasses humide et sèche et les excédents de production d’électricité renouvelable.

Les systèmes: « plug and play »

Les micro-réseaux tels qu’envisagés par REIDS doivent être robustes, faciles et rapides à mettre en place. Ils doivent également pouvoir s’adapter à moindre coût aux évolutions de la demande. La mise en œuvre sur le terrain doit adopter une approche « plug and play » minimisant les coûts des évolutions futures telles que l’ajout de capacités de production ou de nouveaux consommateurs ; l’un des axes de recherche et développement de REIDS.

Des frais de fonctionnement réduits : clef d’accès aux financements privés et publics

Alors que des fondations et diverses banques de développement font preuve d’un intérêt croissant vers les investissements dans des infrastructures de micro-réseaux telles qu’envisagées par REIDS, il est impératif de rassurer ces investisseurs : ces nouveaux systèmes sont conçus pour pouvoir fonctionner à moindre coût d’exploitation pendant plusieurs décennies.

Un laboratoire à ciel ouvert et à dimensions industrielles

Plusieurs micro-réseaux sont en cours de construction sur l’île de Semakau. Une première centrale photovoltaïque de 3 000 m2 a été installée sur les toits d’un bâtiment de l’île. Couplée à une batterie Li-Ion de 200 kW / 250 kWh, cette centrale, sans aucune connexion au réseau électrique national, dessert les besoins de la National Environment Agency (NEA), afin de réduire la consommation des groupes électrogènes qui fournissaient, jusqu’alors, la totalité de la charge.

Trois micro-réseaux sont en cours de construction sur une parcelle de 64 000 m2. Chaque micro-réseau sera équipé d’une centrale photovoltaïque, d’une ou plusieurs éoliennes, d’un ou plusieurs groupes électrogènes ainsi que de systèmes de stockage multi-technologies. La capacité de production de chaque micro-réseau sera de plusieurs centaines de kilowatts. Outre les bancs de charge variable équipant chaque micro-réseau, un accès à d’autres charges, telles que des installations de pisciculture, de dessalement d’eau et de production d’hydrogène, sera possible.

Afin de démontrer une grande flexibilité de fonctionnement, chaque micro-réseau sera capable de fonctionner en mode isolé. Les possibilités de connexion entre micro-réseaux feront l’objet de recherches et développement afin de permettre un fonctionnement en réseau – ou méso-réseaux – comme ce sera souvent le cas pour les infrastructures visées par REIDS.

Les premières mises en route des trois micro-réseaux sur la parcelle de 64 000 m2 sont prévues durant le troisième trimestre 2017.

Un partenariat publique/privé à l’initiative de NTU

Conçu comme un consortium entre NTU et ses Partenaires Industriels, REIDS bénéficie d’un financement de lancement de plusieurs dizaines de millions d’Euros de la part du Economic Development Board de Singa-pour (EDB) et de plusieurs autres autorités publiques singapouriennes. Ce financement permet la construction des infrastructures et plates-formes de recherche, d’essais et de démonstration de REIDS sur Semakau ainsi que la formation de personnel spécialisé pour leurs mises en œuvre.

Les partenaires industriels de REIDS, « Solution Providers », abondent les investissements de lancement par le biais de co-financements de projets s’appuyant sur les infrastructures de REIDS. Ceux-ci permettent un déploiement d’équipements de production, de stockage, de gestion et de consommation d’énergie dans les conditions réelles climatiques de l’Asie du Sud-Est.

Énergéticiens et utilisateurs souhaitant bénéficier des technologies mises au point et démontrées au sein de REIDS sont invités à se joindre au consortium en tant que « Adopters ».