Blackout dans le sud de l’Europe : une instabilité rare du réseau électrique

Anne Blavette, École normale supérieure de Rennes

Lundi 28 avril, l’Espagne, le Portugal, et une partie du Pays basque français ont été touchés par une coupure d’électricité majeure qui a perturbé l’ensemble de la région. Alors que la situation est presque rétablie moins de 24 heures plus tard, les causes de l’incident sont encore inconnues. Anne Blavette travaille sur l’optimisation de la gestion de l’énergie au sein des réseaux électriques avec un fort taux d’énergies renouvelables et répond à nos questions sur les instabilités des réseaux.

L’événement d’hier a surpris la population par son ampleur et ses conséquences sur le fonctionnement de pays entiers — des trains aux distributeurs de billets, en passant par l’accès à Internet perturbé jusqu’au Maroc — qui nous rappellent notre dépendance aux systèmes électriques. Quel est votre regard de spécialiste sur un tel événement ?

Anne Blavette : L’évènement qui s’est déclenché hier est assez incroyable, car un incident de cette ampleur géographique est très rare.

À l’heure actuelle, ses causes sont en cours d’investigation. Cependant, il est déjà impressionnant de voir que l’alimentation a presque entièrement été rétablie à 9h le lendemain matin, que ce soit au Portugal ou en Espagne, tandis que l’impact a été mineur en France (quelques minutes d’interruption).

On peut saluer l’efficacité des équipes des différents gestionnaires de réseau (espagnols, portugais et français) qui ont réalisé et réalisent encore un travail très important après les déconnexions et arrêts automatiques de liaisons électriques et centrales électriques, notamment avec des redémarrages zone par zone et le rétablissement progressif des connexions internationales. Ces opérations se font en parallèle des vérifications minutieuses de l’état du réseau. Cette procédure rigoureuse est nécessaire pour éviter que le réseau ne s’effondre à nouveau. Le travail ne sera pas encore achevé même lorsque l’ensemble de la population sera reconnecté, car les investigations sur l’origine de l’incident se poursuivront.

Le Portugal et le Pays basque français ont aussi été touchés. Est-ce parce que les réseaux sont connectés localement ?

A. B. : Oui, le Portugal est connecté au réseau européen via l’Espagne, et des connexions existent entre l’Espagne et la France. Cela permet de mieux échanger de l’énergie et d’assurer en général une bien meilleure stabilité du réseau que des réseaux non interconnectés. D’ailleurs, la France participe à la réalimentation électrique de l’Espagne via les interconnexions.

Quelles sont les fragilités typiques d’un réseau électrique ?

A. B. : Un point important pour qu’un réseau électrique soit stable est que l’équilibre entre la consommation et la production d’électricité soit assuré à chaque instant (on parle d’équilibre production-consommation ou offre-demande).

Or, on a vu hier sur le réseau espagnol un brusque décrochage de la production/consommation de l’ordre d’une dizaine de gigawatts. Cela correspond à une perte d’environ 60 % de la consommation pour ce jour. Je cite le journal Le Monde : « Le Premier ministre, Pedro Sanchez, a déclaré qu’il n’y avait « jamais » eu un tel « effondrement » du réseau électrique espagnol, précisant que « 15 gigawatts » d’électricité avaient été « soudainement perdus » sur le réseau, le tout « en à peine cinq secondes ». « Quinze gigawatts correspondent approximativement à 60 % de la demande » en électricité de l’Espagne à cette heure-là de la journée, a décrit le chef du gouvernement, qui a présidé une réunion de crise sur cette panne géante. »

Dans le cas d’un brusque décrochage de cet ordre, il y a une coupure électrique sur une grande région (qu’on qualifie de blackout), car le système devient instable. La raison du décrochage d’hier en Espagne semble encore inconnue et est en cours d’investigations par les gestionnaires de réseau et les autorités publiques.

Qu’est-ce qu’une instabilité du réseau électrique ? Qu’est-ce qui peut provoquer de telles instabilités ?

A. B. : Un réseau stable fonctionne dans des plages définies pour plusieurs grandeurs, notamment la fréquence et la tension électrique. En dehors de ces plages, le réseau peut être instable. Par exemple, si la tension en un point du réseau devient brusquement excessive, cela peut entraîner des déconnexions d’appareils qui se mettent en protection. Prenons par exemple le cas de panneaux photovoltaïques : s’ils se déconnectent, l’énergie qu’il devait produire peut manquer aux consommateurs, créant ainsi un déséquilibre entre la consommation et la production électrique. Sans opération de remédiation à ce problème, ce déséquilibre pourrait entraîner de graves conséquences pour le réseau électrique.

La seule opération à réaliser à ce stade est de délester très rapidement les consommateurs (c’est-à-dire réaliser une coupure électrique) afin de rétablir l’équilibre entre consommation et production, avant de pouvoir les réalimenter progressivement dans une configuration stable pour le réseau.

Si un incident peut provoquer un black-out, ceux-ci peuvent aussi être provoqués par une succession d’éléments : on parle ainsi de « pannes en cascade ». Mais une panne, en cascade ou isolée, peut entraîner également une propagation à d’autres régions ou d’autres pays, et accroître la sévérité de l’incident initial.

De nombreuses causes d’incident sont possibles : pannes de centrales électriques, phénomènes météorologiques extrêmes, etc.

Cependant, l’état du réseau électrique européen est contrôlé avec une grande vigilance par les gestionnaires de réseaux, et bénéficie de systèmes automatisés permettant de réagir de façon de façon instantanée et adéquate dans l’urgence : cela a permis notamment de couper la propagation éventuelle vers la France en déconnectant la liaison de la France vers la Catalogne.

Comme la consommation électrique de chacun varie tout le temps, la consommation à l’échelle d’un pays est variable. De même, certains moyens de production d’électricité utilisés (éolien, photovoltaïque…) présentent une production variable avec la météo. Les déséquilibres entre la production d’électricité et la consommation sont donc permanents, et une des tâches des gestionnaires de réseaux de transport d’électricité est d’équilibrer ce qui est produit et ce qui est consommé. Comment ces déséquilibres sont-ils gérés d’habitude ?

A. B. : Il y a tout d’abord un effet de foisonnement à l’échelle d’un pays qui permet de « lisser » les variations individuelles de chaque consommateur ou producteur : la consommation nationale est par exemple beaucoup plus lisse que les consommations individuelles. Cela la rend par ailleurs beaucoup plus prédictible, et l’équilibre offre-demande commence par un aspect de prédiction de la consommation, mais également des productions d’énergies renouvelables.

On vient ensuite compléter avec des moyens de production ou de stockage entièrement contrôlables (centrales thermiques, hydroélectricité…) qui permettront d’atteindre l’équilibre à chaque instant.

Bien entendu, certains déséquilibres imprévus peuvent exister et ils sont corrigés par de la réserve qui permet de maintenir la stabilité du réseau. Cette réserve est tirée par exemple d’une marge obligatoire de fonctionnement de centrales électriques (qui peuvent donc produire un peu plus ou un peu moins, selon les besoins). Or, dans le cas de l’Espagne, le déséquilibre était trop important pour réaliser cette compensation, étant plusieurs dizaines de fois supérieure aux réserves disponibles.

Mais il y a aussi d’autres moyens d’ajuster l’offre-demande en amont, notamment en déplaçant la consommation grâce à des tarifs incitatifs (par exemple des heures creuses lorsque la production photovoltaïque est à son maximum) ou par des informations citoyennes, comme ce qui est réalisé via EcoWatt. Dans ce dispositif géré par le gestionnaire de réseau de transport français RTE, les utilisateurs peuvent être alertés en cas de forte demande sur le réseau (généralement en hiver en France, dû au chauffage électrique), afin de réduire leur consommation sur de courtes plages horaires qui peuvent être critiques pour le réseau, ou nécessiter des moyens de production fortement émetteurs de CO₂.

Anne Blavette, Chargée de recherche CNRS en génie électrique, École normale supérieure de Rennes

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.