Le 28 avril, l'Espagne a subi la pire panne d'électricité nationale en Europe depuis près de 20 ans, avec 60 % de son approvisionnement perdu en seulement 5 secondes. Cette panne catastrophique a non seulement plongé 50 millions de personnes dans le noir, mais a aussi mis en lumière les profondes contradictions de la transition énergétique européenne. Il est particulièrement remarquable que ce soit la première fois au monde qu'une telle reconstruction totale soit tentée avec une proportion aussi élevée d'énergies renouvelables – reconstruisant l'intégralité du système électrique à partir de zéro.
Black Start : La résurrection du système électrique
Black Start Le rétablissement du courant est l'une des opérations d'urgence les plus complexes et les plus délicates du secteur de l'énergie. Il s'agit du processus de rétablissement progressif du courant à partir de zéro lorsque le réseau électrique est totalement paralysé et que toutes les centrales sont à l'arrêt. Ce concept repose sur une contradiction fondamentale du système électrique : la production d'électricité nécessite de l'électricité. La grande majorité des centrales électriques – qu'elles soient au charbon, au gaz ou nucléaires – requièrent une alimentation électrique externe pour démarrer leurs équipements essentiels.
Le redémarrage à froid est considéré comme la « réanimation cardio-pulmonaire » du réseau électrique car il doit être aussi précis et méthodique qu'un médecin sauvant un patient :
1. Démarrage de la centrale électrique « à étincelles » : tout d'abord, s'appuyer sur quelques centrales électriques spéciales dotées de capacités d'auto-démarrage (généralement de petites centrales hydroélectriques ou des centrales à gaz équipées de générateurs diesel) pour produire l'électricité initiale ;
2. Créer des « îlots de puissance » : Utiliser ces puissances initiales pour démarrer davantage de centrales électriques afin de former plusieurs petites zones de réseau électrique exploitées indépendamment, chacune devant maintenir avec précision une fréquence standard de 50 Hz ;
3. Raccordement synchrone au réseau : à l’instar d’un puzzle, raccordez progressivement ces « îlots de puissance » pour vous assurer que la fréquence et la tension sont parfaitement adaptées avant de pouvoir les connecter au réseau ;
4. Contrôle de la charge : Contrôler avec précision la vitesse d’accès à la demande d’électricité afin d’éviter que le réseau électrique fragile, qui vient d’être rétabli, ne s’effondre à nouveau en raison d’une surtension.
Principales difficultés techniques du démarrage à froid
1. Dilemme de la dépendance énergétique
La plupart des centrales électriques ne peuvent pas démarrer d'elles-mêmes et nécessitent une alimentation électrique externe. Par exemple, les centrales au charbon ont besoin d'électricité pour broyer et transporter le combustible, et les centrales nucléaires fonctionnent grâce à des pompes et des vannes électriques. Seules 10 % environ des centrales hydroélectriques et quelques centrales à gaz équipées de groupes électrogènes diesel sont capables de démarrer automatiquement. Ce dilemme de la poule et de l'œuf constitue la principale difficulté rencontrée lors des redémarrages d'urgence.
2. Précision de la synchronisation du système
Lors du rétablissement du réseau, chaque îlot de puissance doit impérativement maintenir une fréquence standard de 50 Hz (norme européenne). Un écart de fréquence supérieur à ±0,5 Hz peut entraîner une coupure de courant ou endommager les équipements. Lors du redémarrage après la panne de courant survenue au Québec en 1982, un incident majeur a endommagé les parafoudres et les transformateurs en raison d'une surtension de 1,05 fois la valeur limite.
3. Paralysie des systèmes d'information et de contrôle
En cas de panne générale du réseau électrique, un grand nombre de messages d'alarme affluent soudainement au centre de répartition, et le système de communication est souvent saturé par l'alimentation de secours limitée. L'autonomie en courant continu de nombreux équipements de télémétrie et de télécommande n'est que de quelques heures. Une coupure de courant prolongée entraîne la transmission d'informations erronées, ce qui complique la prise de décision des opérateurs.
Nouveaux défis posés par une forte proportion d'énergies renouvelables
L'Espagne est confrontée au premier défi mondial du redémarrage après une panne de courant, dans un contexte de forte part d'énergies renouvelables. Ces dernières représentent 56 % de son mix énergétique (éolien 23 %, photovoltaïque 17 %, hydroélectrique 13 %), le nucléaire 19 % et le gaz naturel vient compléter ce mix. Cette nouvelle structure énergétique a engendré des avantages uniques et des difficultés inédites.
1. L’effet « à double tranchant » de la production d’énergie éolienne et solaire : l’énergie renouvelable se déconnecte automatiquement du réseau en cas de panne de ce dernier (mécanisme de sécurité), ce qui aggrave l’ampleur des coupures de courant ; et lorsqu’elle est rétablie, il est difficile de fournir un soutien stable en raison de sa nature intermittente.
2. Inertie insuffisante du système : les unités rotatives des centrales thermiques et nucléaires traditionnelles fournissent l’« inertie » d’une fréquence de réseau stable, tandis que la production d’énergie éolienne et solaire ne possède pas cette caractéristique, ce qui rend le contrôle de la fréquence plus difficile.
3. Insuffisance des capacités de stockage d'énergie : les capacités de stockage d'énergie de l'Espagne ne représentent que 0,3 % de la demande d'électricité et ne peuvent amortir les fortes fluctuations.
Lorsque la péninsule Ibérique a été plongée dans le noir, Red Eléctrica, le gestionnaire du réseau électrique espagnol, a immédiatement lancé l'opération de redémarrage à froid la plus complexe de l'histoire. Ce processus de rétablissement du courant, d'une grande précision, a duré 15 heures, et ce n'est que le lendemain matin, à 3h30, que l'Espagne a annoncé que 99,95 % de l'alimentation électrique avait été rétablie. Cette opération a apporté une précieuse expérience pratique à l'industrie énergétique mondiale.
Stratégie de reprise progressive
1. L'hydroélectricité joue un rôle pionnier
La part de l'hydroélectricité, qui s'élève à 10 % en Espagne et à 25 % au Portugal, est devenue essentielle : les centrales hydroélectriques peuvent démarrer quasiment sans apport d'énergie externe et peuvent être qualifiées d'« alliées naturelles du redémarrage à partir d'une source d'énergie existante ». Les deux grandes centrales de pompage-turbinage de La Muela et d'Aldeadávila ont été synchronisées en trois minutes seulement, et la puissance est passée de zéro à 3 GW.
2. Le gaz naturel supporte la charge
Les sept réacteurs nucléaires espagnols ont été automatiquement arrêtés par leurs mécanismes de protection et, affectés par l'empoisonnement au xénon-135, leur redémarrage prend entre 24 et 48 heures. En cas de production éolienne et solaire instable, les centrales à cycle combiné au gaz naturel sont devenues le principal moyen de rétablir le réseau électrique.
3. stratégie de synchronisation insulaire
Les opérateurs divisent le pays en plusieurs régions (comme l'Aragon-Catalogne, la Galice-León, etc.) et les rétablissent et les synchronisent progressivement, à la manière d'un puzzle. Chaque région doit d'abord établir un réseau stable à 50 Hz avant de se connecter avec précaution aux autres régions.
Il est à noter que la coupure de courant en Espagne n'a duré que quatre à cinq secondes à San Vicente del Monte, le seul village espagnol non touché par la panne, qui fait partie de la commune de Valdáliga. En 2020, Viesgo y a déployé un système innovant de stockage d'énergie. Pour une consommation électrique moyenne de 50 kWh en journée à San Vicente del Monte, ce système garantit l'alimentation électrique de la zone pendant environ cinq heures.
Lorsque la part des énergies renouvelables est trop importante (faute de l'inertie de stabilité du réseau propre aux énergies traditionnelles), la résilience du réseau électrique européen existant s'avère insuffisante. Il est nécessaire d'accroître les investissements dans les onduleurs de réseau, le stockage d'énergie par batteries, les énergies renouvelables synchrones (biomasse/stations de pompage-turbinage) et les lignes d'interconnexion. Bien que ces investissements soient déjà prévus, ils n'ont pas permis d'éviter à temps les pannes de courant et les redémarrages inopinés.
