Le 24 février, l’opérateur du réseau électrique ukrainien a déconnecté le système électrique du pays du plus grand réseau russe auquel il a toujours été connecté. L’arrêt prévu de longue date devait être un essai de 72 heures prouvant que l’Ukraine peut fonctionner par ses propres moyens. Le test était une condition préalable à la connexion au réseau européen, vers laquelle l’Ukraine travaillait depuis 2017. Mais quatre heures après le début de l’exercice, la Russie a envahi.
La connexion de l’Ukraine à l’Europe – qui n’était prévue qu’en 2023 – devenait urgente, et les ingénieurs voulaient l’atteindre en toute sécurité en quelques semaines seulement. Le 16 mars, ils ont atteint l’étape la plus importante de la synchronisation des deux systèmes. C’était « un an de travail en deux semaines », selon un communiqué du commissaire européen à l’Energie Kadri Simson. C’est inhabituel dans ce domaine. « À la [power grid operators] Agir rapidement et avec une telle agilité est sans précédent », déclare Paul Deane, chercheur en politique énergétique à l’University College Cork en Irlande. « Jamais auparavant un système d’alimentation n’avait été synchronisé aussi rapidement. »
L’Ukraine a entamé le processus d’adhésion au réseau électrique européen en 2005 et a commencé à travailler sérieusement à cet objectif en 2017, tout comme la Moldavie. Cela faisait partie des efforts en cours pour rejoindre l’Europe et réduire la dépendance vis-à-vis de la Russie, qui avait menacé à plusieurs reprises la souveraineté de l’Ukraine. « L’Ukraine voulait juste se découpler littéralement de la domination russe, et le réseau électrique en fait partie », déclare Suriya Jayanti, experte en politique d’Europe de l’Est et ancienne diplomate américaine qui a été chef de l’énergie à l’ambassade américaine à Kiev de 2018 à 2020. .
Après la période d’essai fin février, le gestionnaire de réseau ukrainien Ukrenergo avait l’intention de rejoindre temporairement le système qui alimente en électricité la Russie et la Biélorussie. Mais l’invasion russe a rendu cela intenable. « Cela a laissé l’Ukraine en mode d’isolement, ce qui serait incroyablement dangereux du point de vue de l’alimentation électrique », a déclaré Jayanti. « Cela signifie que l’Ukraine n’a nulle part où importer de l’électricité. C’est un orphelin. » Il s’agissait d’une situation particulièrement précaire compte tenu des attaques russes contre des infrastructures énergétiques clés telles que la centrale nucléaire de Zaporijia. (Selon Jayanti, le réseau ukrainien a finalement pu fonctionner seul pendant si longtemps parce que la demande d’électricité a chuté d’environ un tiers lorsque les Ukrainiens ont fui le pays.)
Trois jours après l’invasion, Ukrenergo a envoyé une lettre au Réseau européen des gestionnaires de réseau de transport d’électricité (ENTSO-E) demandant l’autorisation de se connecter au réseau européen plus tôt. Moldelectrica, l’opérateur moldave, a fait la même demande le lendemain. Alors que les opérateurs européens voulaient soutenir l’Ukraine, ils devaient protéger leurs propres réseaux, de sorte que le processus de connexion d’urgence devait être soigneusement géré. « Les services publics et les opérateurs de systèmes sont notoirement réfractaires au risque car le travail consiste à allumer les lumières et à assurer la sécurité de tous », déclare Laura Mehigan, chercheuse en énergie à l’University College Cork.
Un réseau électrique est un réseau de sources de production d’électricité et d’infrastructures de transmission qui génère et transporte de l’électricité à partir d’endroits tels que des centrales électriques, des parcs éoliens et des panneaux solaires vers les maisons, les hôpitaux et les transports publics. « Vous ne pouvez pas simplement expérimenter un système énergétique et espérer qu’il fonctionne », déclare Deane. Obtenir de l’énergie là où c’est nécessaire, quand c’est nécessaire, est un processus compliqué et il y a peu de place à l’erreur.
La connectivité réseau est essentielle à cette mission. Les systèmes connectés peuvent distribuer de l’énergie sur de vastes zones, permettant à l’énergie excédentaire générée à un endroit de répondre à la demande d’un autre. « Plus connecté signifie que nous pouvons déplacer l’énergie plus rapidement, plus efficacement et à moindre coût, et utiliser des sources d’énergie à faible émission de carbone ou à zéro carbone », a déclaré James Glynn, chercheur principal au Center on Global Energy Policy de l’Université de Columbia. Mais connecter ces réseaux massifs avec de nombreuses pièces mobiles n’est pas une mince affaire.
L’un des plus grands défis de la connexion des réseaux est leur synchronisation, qu’Ukrenergo, Moldelectrica et ENTSO-E ont réalisée la semaine dernière. La synchronisation est essentielle pour partager le pouvoir. La tâche consiste à faire correspondre les fréquences de chaque dispositif de production d’énergie dans les systèmes de connexion. La fréquence est comme le battement de cœur du réseau électrique. Dans toute l’Europe, les turbines de production d’électricité tournent 50 fois par seconde à l’unisson presque parfait. Pour que l’Ukraine et la Moldavie puissent participer, leurs systèmes ont dû être adaptés à ce rythme. « Nous ne pouvons pas mettre le système d’alimentation en pause pendant une heure, puis essayer de le synchroniser », explique Deane. « Cela doit être fait à la volée. » C’est comme sauter dans un train en mouvement ou faire un tour dans la cour de récréation : le train ou le trajet ne s’arrête pas, vous feriez donc mieux de chronométrer le saut parfaitement.
Même maintenant que l’Ukraine est à bord, il y a des risques. Les réseaux interconnectés permettent non seulement des avantages partagés ; Ils créent également le potentiel de problèmes communs. Un problème dans une partie du réseau, tel que Une défaillance du système, par exemple, peut entraîner la propagation d’un changement de fréquence dans tout le réseau. Dans le pire des cas, un générateur avec des capacités de stabilisation de puissance insuffisantes pourrait amplifier le changement de fréquence et tout renvoyer au réseau. « Une fois que vous avez deux systèmes connectés ensemble, vous devez également vous assurer que le plus grand système global interconnecté est aussi stable et fiable qu’il l’était auparavant », explique Ram Rajagopal, chercheur principal au Precourt Institute for Energy de l’Université de Stanford. Un réseau non synchronisé peut endommager les appareils connectés tels que les ordinateurs portables et les fours à micro-ondes, et même endommager les centrales électriques.
Une protection contre l’instabilité du réseau est inhérente à de nombreux atouts de l’Ukraine : l’inertie de rotation. Une fois que les turbines lourdes, telles que celles des centrales nucléaires qui fournissent une grande partie de l’approvisionnement énergétique de l’Ukraine, tournent à une fréquence spécifique, il faut un changement de puissance important et soutenu pour changer leur rotation. Ils ne sont pas affectés par de légères fluctuations de l’énergie générée pour les faire tourner, de sorte que leur fréquence reste stable. Cette inertie aide les centrales électriques à lisser les légères fluctuations de puissance au lieu de les transmettre au reste du réseau. En cas de panne majeure, il achète quelques secondes précieuses pour que les systèmes de réponse interviennent.
Néanmoins, l’ENTSO-E, qui représente 35 pays, avait de nombreuses inquiétudes quant à l’inclusion de l’Ukraine dans son réseau. Ces préoccupations concernaient non seulement la stabilité du réseau, mais également les questions de marché, de réglementation, de cybersécurité et juridiques. Pris ensemble, ces facteurs ont été l’une des principales raisons du calendrier initial de six ans du projet. Certains experts considéraient même six ans comme une estimation optimiste.
L’Ukraine prévoyait de répondre aux préoccupations restantes de l’ENTSO-E au cours de l’année 2022. « La seule raison pour laquelle cette année peut être écourtée est que tant de choses ont déjà été faites pour confirmer toutes les spécifications techniques », déclare Jayanti. L’autorisation de synchronisation d’urgence de ce mois-ci permet à l’Ukraine d’acheter de l’électricité, mais le pays ne peut pas encore la vendre. Pour ce faire, l’Ukraine doit installer des compensateurs dits synchrones statiques qui améliorent la stabilité de l’alimentation. En raison de problèmes de chaîne d’approvisionnement et d’obstacles géopolitiques, il faudra peut-être plusieurs mois avant que l’Ukraine puisse les recevoir, dit Jayanti. Afin de pouvoir connecter l’Ukraine, ENTSO-E a entre-temps pris des mesures supplémentaires pour protéger le réseau électrique européen.
Les experts disent qu’il est également important de gérer les attentes en matière de synchronisation d’urgence. « Ce niveau de connexion est relativement faible », explique Deane. « C’est utile, mais cela ne remplacera pas toute l’électricité de l’Ukraine si les centrales électriques tombent en panne. » Pour l’instant, l’électricité en Ukraine continue de circuler des centrales électriques vers le réseau de distribution plus large du pays. Si cela change, l’Ukraine pourra importer une partie de l’électricité d’ENTSO-E.
L’intégration complète dans le réseau européen prendra probablement jusqu’à ce que la guerre soit terminée et que l’Ukraine puisse se reconstruire. « C’est la première étape d’un long voyage. Ce voyage vise vraiment à intégrer l’Ukraine dans une vue d’ensemble [European] système en termes d’intégration d’énergies renouvelables et de partage des ressources », déclare Deane. Mais ces plans « n’iront nulle part tant que la paix ne sera pas revenue dans la région. C’est juste trop risqué, trop dangereux.