Les microgrids sont en plein essor. Ils facilitent l’insertion des énergies renouvelables et sont au service de la transition énergétique. Ils peuvent être utiles pour gérer la production, la distribution et la consommation d’énergie au niveau local. Que sont les microgrids ? Quels sont leurs avantages ? Quels sont les obstacles à leur déploiement ? 

Qu’est-ce qu’un microgrid ?

Un microgrid, ou micro-réseau, est un réseau électrique de petite taille, conçu pour fournir un approvisionnement électrique fiable à un faible nombre de consommateurs. Il agrège de multiples dispositifs : des installations de production locale (micro-turbines, piles à combustible, petits générateurs diesel, panneaux photovoltaïques, mini-éoliennes, microcentrale hydraulique), des installations de consommation, des installations de stockage et des outils de supervision et de gestion de la demande. Un microgrid est souvent raccordé directement à un réseau de distribution. Dans certaines circonstances, il peut aussi fonctionner déconnecté du réseau. Il s’agit alors d’un micro-réseau « îloté ». 

Il existe des micro-réseaux de différentes tailles : à l’échelle d’un bâtiment, d’une zone commerciale ou industrielle, d’un établissement hospitalier, d’un quartier ou même d’un village.
 

Le champ d’application des microgrids s’est étendu grâce aux smart grids

Les microgrids sont loin d’être une invention récente : les grands réseaux nationaux d’énergie actuels résultent de l’agrégation de milliers de micro-réseaux qui se sont progressivement interconnectés au fil des décennies jusqu’à ne plus en former qu’un. Historiquement, la raison première des microgrids était d’électrifier les territoires. S’ils ont conservé cette vocation de sécuriser l’alimentation électrique, les microgrids sont aussi devenus, avec la transition énergétique, un vecteur de développement de la production décentralisée d’énergie. Les solutions Smart grids ont largement étendu le champ d’application des micro-réseaux. Le développement de l’autoconsommation, de l’appétence des consommateurs pour les circuits courts, mais aussi les avancées technologiques en matière de comptage évolué, de stockage et de production d’énergie renouvelable expliquent grandement le regain d’intérêt pour les microgrids. Ceux-ci se veulent de plus en plus « intelligents ». 

Le déploiement d’un microgrid répond à plusieurs besoins

1. Electrifier des zones isolées, trop éloignées du réseau national pour y être raccordées. Traditionnellement, la production d’électricité dans ces micro-réseaux reposait sur des générateurs conventionnels. Aujourd’hui, l’essor des installations de production d’électricité d’origine renouvelable leur donne un nouveau visage. A ce titre, les territoires français ultra-marins tels que la Guyane ou la Guadeloupe, ou encore certaines zones dans les pays émergents, s’intéressent particulièrement aux microgrids.
2. Pallier la fragilité de certains réseaux et garantir la sécurité d’approvisionnement des consommateurs. Certains micro-réseaux sont capables de s’îloter, c’est-à-dire de se déconnecter du réseau principal en cas de défaillance, pour continuer à assurer seul la distribution d’électricité. L’îlotage est particulièrement utilisé aux Etats-Unis dans des zones vulnérables aux évènements climatiques extrêmes et dont les réseaux sont souvent vétustes. En France, le démonstrateur Nice Grid  a testé pour la première fois cette fonction d’îlotage en France.
3. Réduire les coûts de réseaux en diminuant les transits sur les réseaux : l’optimisation de la distance entre la production et la consommation limite les pertes techniques. Par ailleurs, le microgrid peut faciliter localement le lissage des pointes de consommation, et donc ajuster le dimensionnement des réseaux. 
4. Apporter de la flexibilité aux réseaux et faciliter l’insertion d’énergies renouvelables. Les énergies renouvelables sont injectées par intermittence et ont donc tendance à compliquer le maintien d’un niveau de fréquence et de tension stables sur les réseaux électriques. Grâce aux micro-réseaux intelligents, le consommateur utilise l’électricité de source renouvelable avant qu’elle ne crée des déséquilibres. Les microgrids fonctionnent ainsi comme une centrale virtuelle et jouent le rôle d’agrégateurs qui participent à l’équilibrage du système électrique en achetant ou vendant des capacités sur les marchés, notamment grâce à leur capacité à se déconnecter du réseau et fonctionner en ilotage (cf plus haut).
5. Atteindre les objectifs de la transition énergétique. Les microgrids facilitent le développement puis l’insertion des EnR sur les réseaux. Ils intègrent de nouveaux usages comme l’autoconsommation ou le stockage, et répondent ainsi aux préoccupations des nouveaux « consomm’acteurs » qui souhaitent privilégier les circuits courts.
    

Des défis subsistent pour que les microgrids assurent pleinement leur fonction régulatrice

Le développement des micro-réseaux n’est pas sans soulever plusieurs questions :

• Techniquement : comment assurer la stabilité du microgrid en toutes circonstances (îlotage ou pas) et notamment le maintien de la tension et de la fréquence ? Comment assurer la protection du micro-réseau en cas de défaillance sur le réseau principal ? Comment déterminer l’impact du micro-réseau sur le système électrique ? Comment synchroniser au mieux la consommation et la production, via par exemple des dispositifs de stockage ?
• Economiquement : comment mesurer les gains liés à la diminution des pertes techniques ? Quels sont les coûts de potentiels renforcements du réseau principal si le microgrid y injecte sa production non consommée ? 
• Socialement : la réussite des microgrids passe par la création d’une dynamique à l’échelle du micro-réseau. Comment impliquer les consommateurs et les inciter à répartir leur consommation en fonction de la production locale ?