Le marché de la prévision de production pour les énergies renouvelables est en pleine croissance. Plusieurs raisons expliquent ce phénomène. Face à la baisse des dispositifs de soutien et à la confrontation au marché, les développeurs et exploitants cherchent à optimiser leurs moyens de production. Par ailleurs, la hausse de la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique nécessite d'améliorer leur intégration sur les réseaux et de mettre en adéquation l'offre et la demande. Les prévisions de production répondent ainsi à plusieurs besoins et plusieurs acteurs, sur différentes échelles de temps.
Optimiser le coût du kWh produit
"La prévision permet d'anticiper la production photovoltaïque à différents horizons temporels. L'enjeu est de développer plus de solaire sans que cela engendre de surcoûts pour le système électrique. Ceux-ci sont liés à l'incertitude sur la production potentielle et donc à la mise en place de réserves pour compenser les chutes de production", résume Xavier Le Pivert, président et fondateur de Steadysun, spécialiste de la prévision solaire.
La problématique s'est d'abord posée dans les petits réseaux et les zones insulaires, là où la production renouvelable peut déstabiliser l'équilibre du système électrique. "La Réunion a été le premier endroit au monde à atteindre le seuil maximum de 30% d'énergies renouvelables sur le réseau, fixé par la loi pour les zones non interconnectées (ZNI). Il fallait donc trouver des solutions pour aller au delà. Travailler sur les prévisions de production est la solution la plus facile à mettre en œuvre et la moins chère comparée au stockage", indique Marion Lafuma, chargée de développement chez Reuniwatt, société elle aussi spécialisée dans les solutions de prévision.
Dans ces zones, la prévision est obligatoire pour les producteurs d'énergies renouvelables, la veille pour le lendemain avec une réactualisation dans la journée. En effet, le simple passage d'un nuage, qui entraîne une chute de production solaire, peut perturber le réseau. Du coup, "des groupes thermiques tournent à vide au cas où", explique Xavier Le Pivert. Les prévisions vont permettre de mieux piloter les moyens de production et d'optimiser le coût global de production de l'électricité.
Celles-ci se font à l'échelle infra horaire, allant d'une minute à une heure. "Des caméras installées au sol sont utilisées pour observer le ciel et les nuages, en prenant des photos toutes les 30 secondes. La caméra fait des alertes de chute de rampe et permet d'enclencher le système de pilotage de la production diesel. Cela limite le recours au diesel en fournissant une information plus pertinente, plus locale", précise Marion Lafuma. Ces prévisions sont particulièrement pertinentes pour les réseaux insulaires, les systèmes hors-réseau (off grid ou microgrids), tels que ceux qui se développent en Afrique ou en Inde.
Injecter encore plus de photovoltaïque sur les réseaux
Pour les centrales connectées à des grands réseaux nationaux, la problématique est différente. "Plus le système électrique est grand, avec une production répartie sur de grandes surfaces, plus celles-ci foisonnent et se lissent entre elles. Alors que dans les systèmes plus petits, on a besoin de prévisions de court terme pour anticiper l'évolution de la couverture nuageuse, dans les réseaux nationaux, les besoins de prévisions se posent à plus long terme", souligne Xavier Le Pivert. Steadysun travaille notamment avec le gestionnaire de réseau espagnol de transport électrique pour anticiper les productions et piloter au mieux le réseau. Dans ce cas là, des images satellites et des modèles météorologiques sont utilisés pour établir les prévisions de production à J+1, voire plus, et de les corriger le jour J.
Ces dernières années, les systèmes se sont considérablement affinés. "Les modèles et algorithmes mis en place permettent de considérer la production photovoltaïque comme relativement certaine, avec une précision qui dépasse les 95%", estime Xavier Le Pivert. L'expert de la prévision solaire pense même qu' "un jour, l'association du photovoltaïque, de la prévision et de systèmes de stockage permettra peut-être de remplacer les technologies de production classiques. Cela permet de passer certaines barrières que l'on considérait comme infranchissables". Dans certains systèmes électriques, la production photovoltaïque couvre déjà jusqu'à 40% de la production journalière les jours de fort ensoleillement… L'amélioration du pilotage laisse penser que ce chiffre pourra encore progresser… "C'est un outil qui, à moindre coût, permet d'intégrer de plus en plus de solaire sur les réseaux et de rendre cette énergie de plus en plus compétitive", plaide Xavier Le Pivert.
Certains gestionnaires de réseau ont par ailleurs rendu les prévisions obligatoires. Ainsi, en Inde, l'exploitant a des pénalités en cas de décalage entre ses prévisions et sa production réelle, allant jusqu'à 30% du prix d'achat de l'électricité… Mais ce système peut également être gagnant pour eux : "Nous travaillons avec Corsica Sole qui développe des systèmes hybrides avec stockage. Les prévisions de qualité lui permettent d'augmenter le revenu de ses installations de 6%", détaille Xavier Le Pivert. Les agrégateurs et les traders utilisent également les prévisions pour obtenir le meilleur prix de vente de l'électricité produite. Avec la mise en place du complément de rémunération, les énergies renouvelables sont désormais confrontées au marché. Les prévisions servent à optimiser les revenus tirés de la production. Elles vont permettre de réaliser des arbitrages entre vente immédiate et stockage, en fonction de l'évolution de l'offre et de la demande qui joue sur les prix des marchés spot.
Des données utiles à l'autoconsommation ?
Enfin, d'autres utilisations pourraient être développées à l'avenir. Reuniwatt fournit par exemple à Total des prévisions sur une installation en autoconsommation du démonstrateur Issygrid, à Issy-les-Moulineaux. Installé sur la toiture de l'Ecole de formation du barreau de Paris, l'imageur permet de suivre en temps réel la position et la hauteur des nuages, d'anticiper leurs mouvements et donc les évolutions de production. "Les prévisions à court terme permettent de piloter l'installation et de mettre en place différentes stratégies (consommation, stockage…)", explique Marion Lafuma.
