Les microgrids peuvent-ils vraiment prévenir les pannes massives en ville ?

L’urbanisation croissante et les défis environnementaux posent des questions cruciales sur la résilience des infrastructures énergétiques urbaines. Les microgrids, ou systèmes énergétiques décentralisés, apparaissent comme une solution prometteuse pour renforcer cette résilience et garantir une distribution équitable de l’énergie.

Les systèmes énergétiques décentralisés, appelés microgrids (ou micro-réseaux), ont la capacité de renforcer la résilience des infrastructures urbaines et réduire les risques pour la population. Ils sont particulièrement utiles lors de pannes de grande envergure causées par des catastrophes naturelles ou des cyberattaques.

Une étude récente publiée dans la revue Nature Sustainability par des chercheurs de l’Institut de Technologie de Karlsruhe (KIT) propose des critères de conception pour les microgrids, intégrant des facteurs techniques et sociaux pour un traitement équitable des différents groupes sociaux.

Le changement climatique augmente la probabilité d’événements extrêmes, comme les inondations massives qui ont touché le sud de l’Allemagne en juin. Face à ces crises, la question de la résilience et de la sécurité de l’approvisionnement en énergie devient cruciale. Les microgrids, avec leurs systèmes de production, stockage et distribution d’énergie décentralisés, visent à réduire la probabilité de pannes à grande échelle et à garantir le fonctionnement continu des infrastructures critiques.

Un modèle de conception pour les microgrids

Une équipe de chercheurs allemands et américains, dirigée par le Dr. Sadeeb Simon Ottenburger, a développé un modèle pour la conception spatiale des microgrids. Ce modèle offre aux urbanistes une méthode intégrant divers aspects, y compris les facteurs socio-économiques et la participation sociétale au processus de planification.

Dr. Ottenburger explique que l’approche adoptée ne considère pas les paramètres techniques ou les coûts de manière isolée, mais examine le rôle de la conception des microgrids dans la distribution équitable de l’énergie. La taille et l’arrangement des réseaux énergétiques influencent la population, surtout en cas de crise. Le terme « energy gerrymandering » est utilisé pour décrire l’impact potentiel négatif d’une répartition des ressources énergétiques qui ne prend pas en compte les questions d’équité sociale. Les groupes forts et riches pourraient être avantagés, tandis que les groupes socialement vulnérables pourraient être laissés pour compte.

Des indicateurs pour évaluer le bien-être

L’étude se concentre sur la relation entre les vulnérabilités des groupes socio-économiques et l’accès équitable à l’énergie et aux services. Les chercheurs ont développé des indicateurs basés sur des indices de vulnérabilité existants pour mesurer le bien-être de la population et montrer comment les interruptions de courant affectent particulièrement les groupes socialement et économiquement vulnérables, tels que les malades, les personnes âgées, les familles avec enfants et les personnes à faible revenu.

Les chercheurs ont évalué les données d’une étude de cas après les pannes de courant causées par l’ouragan Florence dans le comté de New Hanover, en Caroline du Nord, en septembre 2018. Ces données ont permis d’analyser l’infrastructure critique, sa vulnérabilité par rapport à la répartition géographique des ménages socialement défavorisés et leur accès aux services de base. Cette analyse a conduit à des propositions de conception de microgrids prenant en compte les aspects techniques et sociaux.

Plusieurs microgrids par ville

Les auteurs recommandent qu’une ville dispose de plusieurs microgrids pour assurer une distribution équitable et accessible des services critiques tels que la santé et la sécurité. Les administrations municipales devraient impliquer activement les institutions de soins de santé et de sécurité, les représentants des différents groupes sociaux, les institutions éducatives et les services sociaux dans les processus de planification et de décision.

Dr. Ottenburger souligne que la recherche de conceptions optimisées pour les microgrids est complexe et nécessite de nouveaux algorithmes pour développer des modèles viables à partir des données disponibles. La résilience ne dépend pas nécessairement d’un investissement accru, mais surtout d’une planification sophistiquée. Il est essentiel que tous les groupes puissent participer à ces processus pour garantir des solutions équitables et durables.

Légende illustration : Karlsruhe la nuit. À l’avenir, les micro-réseaux pourraient protéger les villes contre les dangers des pannes de courant à grande échelle. (Photo : Gabi Zachman / KIT).

Article : « Sustainable urban transformations based on integrated microgrid designs » – DOI: 10.1038/s41893-024-01395-7

* Les chercheurs de l’ITES, de l’ITAS du KIT, ainsi que du Centre de Production et d’Infrastructure Énergétique (EPIC) de l’Université de Caroline du Nord et du Laboratoire National des Énergies Renouvelables (NREL) au Colorado ont contribué à cette étude.