1. Les enjeux climatiques incitent à développer des énergies de sources renouvelables dans le monde

L’augmentation des besoins en énergie dans le monde, le poids de la production d’énergie par des matières fossiles dans les émissions de CO2 et la lutte contre le changement climatique imposent d’adapter les modes de production et de consommation d’énergie.

Sur le plan international, une convention « Climat » a été signée en juillet 1992 et le protocole de Kyoto en 1997, protocole dans lequel 35 pays industrialisés se sont engagés à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre entre 2008 et 2012. En décembre 2009 a également été signé l’accord de Copenhague, puis les accords de Paris en décembre 2015 visant à contenir d’ici 2100 le réchauffement climatique en dessous de 2°C par rapport aux niveaux préindustriels. En 2023, le texte principal issu de la COP 28 parle de limiter le réchauffement climatique à 1,5 degré par rapport aux températures de l'ère préindustrielle. Celui-ci appelle entre autres à « tripler la capacité d'énergie renouvelable à l'échelle mondiale ».

Depuis une vingtaine d’années, les politiques énergétiques connaissent de profondes évolutions en lien avec ces préoccupations environnementales et climatiques.

Par ailleurs, l’accident de Fukushima en 2011 et ses conséquences ont aussi conduit à une volonté de redéfinir les mix énergétiques dans de nombreux pays et notamment en Europe (l’Allemagne sortira du nucléaire d’ici 2022, l’Italie a dit non par référendum au retour du nucléaire et la Suisse a décidé une sortie progressive d’ici 2034).

Bien que l’on observe aujourd’hui un regain d’intérêt pour l’énergie nucléaire à travers de nouveaux projets de centrales comme au Royaume-Uni ou en France, les énergies renouvelables, faiblement émettrices de gaz à effet de serre, sont une des réponses aux préoccupations environnementales. Les besoins conséquents en électricité dans les années à venir nécessitant de toutes façons le développement de tous les types de sources de productions faibles en émissions de CO2.

À l’échelle de l’Europe, le cadre d’action en matière de climat et d’énergie à horizon 2030 prévoit des cibles et des objectifs stratégiques pour la période 2021-2030. Les objectifs pour 2030 sont une réduction de l’émission de gaz à effet de serre d’au moins 40 % par rapport aux niveaux de 1990, une part en énergies renouvelables d’au moins 32 % de la consommation finale d’énergie de l’UE et une amélioration de l’efficacité énergétique d’au moins 32,5 %.

À l’échelle nationale, le gouvernement, en charge de la politique énergétique, fixe les objectifs de développement des énergies renouvelables. La loi Grenelle I du 3 août 2009 prévoyait que la part des énergies renouvelables dans la consommation finale d’énergie devait atteindre 23 % à l’horizon 2020 en métropole et 50 % dans les départements d’outre-mer. En 2022, cette part s'établissait à 20.7% de la consommation finale brute d'énergie en France, un chiffre en dessous de l'objectif mais en progression constante. La Programmation pluriannuelles de l’énergie (PPE), adoptée par décret le 21 avril 2020, fixe des objectifs de développement des énergies renouvelables importants par rapport aux capacités aujourd’hui installés, avec un objectif total entre 102 et 113 GW en 2028.

2. La multiplication des installations de production d’énergie renouvelable aura des conséquences significatives sur le système et les réseaux électriques

La multiplication des énergies renouvelables aura des impacts significatifs sur le système et les réseaux électriques. Leur bonne intégration nécessite une adaptation des infrastructures et de la gestion du système électrique.

Une part importante de la production d’origine renouvelable est intermittente, peu ou pas pilotable et décentralisée, alors que les réseaux électriques ont été conçus à l’origine pour acheminer l’électricité produite de façon centralisée dans un seul sens, de la production vers la consommation. L’injection de cette production implique un fonctionnement de plus en plus bidirectionnel des réseaux électriques. Le développement des énergies renouvelables décentralisées (éolien, photovoltaïque, petite cogénération, etc.) raccordées aux réseaux publics de distribution d’électricité va, donc, profondément modifier la structure, la planification et l’exploitation du système électrique. Dans un futur proche, les réseaux auront pour rôle non seulement de distribuer l’électricité produite, mais également de collecter l’ensemble des productions décentralisées.

Dans le même temps, les réseaux électriques doivent toujours remplir les objectifs fondamentaux qui leur ont été assignés. Ils doivent garantir la sécurité, la stabilité, la fiabilité, l’égalité d’accès et la qualité de l’alimentation et de service.

Dans ce cadre, les Smart grids apparaissent comme l’une des solutions possibles pour faciliter l’intégration des énergies renouvelables tout en répondant aux objectifs fondamentaux assignés aux réseaux. Ils permettront de gérer le système électrique de manière réactive face à des énergies réparties et non pilotables en développant notamment l’observabilité, le pilotage et la flexibilité.