Pertes d’énergie dans le réseau électrique, à quoi elles sont dues et quel est leur impact

Les pertes dans le réseau électrique représentent principalement la part de l’énergie provenant dissipée sous forme de chaleur tout au long de la chaîne d’approvisionnement en électricité, de la production jusqu’aux utilisateurs finaux. Ces pertes sont présentes dans toutes les phases, y compris le transport (haute tension), la distribution (moyenne et basse tension) et dans les cabines des transformateurs.

Dans des conditions normales de fonctionnement, en dehors de l’effet couronne, on peut dire que le réseau ne « perd pas d’électrons ». L’énergie, comme mentionné ci-dessus, est principalement perdue sous forme de chaleur. C’est un phénomène pas évitable et intrinsèque au système électrique. Les pertes réseau sont donc physiologiques en principe : tant qu’un courant électrique circule à l’intérieur d’un conducteur, il va développer de la chaleur et donc une perte d’énergie.

Quelles sont les causes des pertes sur le réseau électrique ?

Le principe physique qui sous-tend ces pertes est leEffet Joule. Les pertes surviennent en raison de résistance électrique des câbles porteurs de courant: plus la résistance (électrique) d’un conducteur est élevée, plus le câble lui-même produira de la chaleur. De plus, cet effet augmente à mesure que l’intensité du courant traversant le conducteur augmente.

La résistance électrique dépend du matériau conducteur utilisé, de sa température de fonctionnement et de la section du conducteur lui-même (un câble de plus grande section a une résistance plus faible). Toutes les machines et câbles électriques sont constitués de matériaux conducteurs, de sorte que chaque appareil installé dans la chaîne d’approvisionnement électrique (bien que très efficace) possède une résistance et produira par conséquent des pertes.

Sans trop entrer dans les détails électrotechniques, les systèmes courant alternatif d’autres effets sont introduits (ce qu’on appelle réactances inductives) qui ne font qu’augmenter la valeur absolue du courant circulant dans le système. Et comme on l’a compris, si le courant augmente les pertes augmentent aussi.

Impact des pertes dans le réseau électrique

Analysons maintenant l’impact de ces pertes d’un point de vue économique et environnemental.

Impact économique

Les pertes de réseau se traduisent économiquement à la fois en termes d’énergie non vendue et donc de perte de revenus, et en termes de coûts de gestion des infrastructures. En Italie, ces coûts sont répercutés sur les consommateurs via les tarifs appliqués à leurs factures. Ces coûts sont définis par ARERA sur la base des estimations qu’elle réalise elle-même ; les coûts sont liés au type d’utilisateur, à la tension d’alimentation et calculés en pourcentage de la consommation de chaque utilisateur.

Impact environnemental

On sait qu’environ la moitié de la production électrique est assurée par des sources non renouvelables (principalement le gaz naturel) et donc générée par des sources primaires émettrices de gaz à effet de serre (plus une série d’éléments polluants supplémentaires). Satisfaire la demande de nous, utilisateurs finaux, placés au bout de la chaîne d’approvisionnement, signifie compenser les pertes du réseau en générant plus d’énergie à la source que nécessaire. Cette différence d’énergie, produite « gratuitement », si elle est générée avec du gaz naturel, contribue à générer une pollution environnementale.

Comment réduire les pertes du réseau électrique

La seule solution est de minimiser au maximum ces pertes, pour cela différentes méthodes sont utilisées. Commençons par les plus courants :

• concevoir des lignes avec des matériaux et des sections conducteurs tels que minimiser la valeur globale de la résistance électriquesans évidemment exagérer dans l’autre sens. Augmenter la section signifie plus de matière, avec un surdimensionnement global de l’ensemble de l’infrastructure, ce qui entraîne alors une augmentation injustifiée des coûts d’investissement et de gestion, ainsi qu’un gaspillage de matière ;
• limiter la valeur du courant électrique au minimum à puissance égale transmise dans le réseau. Pour ce faire, il est nécessaire d’élever la tension à des centaines de milliers, voire des millions de volts, ce qui explique la nécessité d’avoir des lignes de transmission à haute tension ;
• limiter la valeur du courant électrique au minimum en compensant les réactances inductives. Pour les professionnels, cette technique est appelée correction du facteur de puissance et il faut au-delà de certaines valeurs limites éviter d’encourir des pénalités qui s’appliquent directement à l’utilisateur sur la facture ;
• investir dans les infrastructures e des matériaux plus efficaces à faibles pertes, ce qui nous ramène en fait au premier point ;

D’autres méthodes structurelles utiles pour réduire les pertes sont :

• l’installation de centrales de production répandues (éventuellement renouvelable) de manière à pouvoir produire et consommer de l’électricité au même point. En réduisant l’extension des infrastructures qui relient la production au consommateur, les longueurs, et par conséquent les pertes, sont limitées. En générant localement l’énergie dont vous avez besoin, elle n’est pas absorbée par le réseau, ce qui se traduit par des économies supplémentaires sur la facture grâce à la partie du tarif qui prend en compte les pertes du réseau non payées.
• Transmettre l’énergie dans courant continu haute tension (HVDC – High Voltage Direct Current) plutôt que du courant alternatif. De cette façon j’annule les effets dissipatifs des réactances présentes dans le régime alternatif.

Pour conclure, nous avons vu comment les pertes de réseau produisent des implications à la fois économiques et environnementales. La réduction de ces pertes nécessite des efforts conjoints de la part des autorités, des gestionnaires de réseaux, des constructeurs ainsi que des planificateurs. Les choix de conception de ces derniers doivent non seulement prendre en compte la minimisation des coûts d’investissement mais aussi les impacts que produisent leurs choix en termes environnementaux, afin de garantir un système électrique plus efficace et durable.

Bibliographie

Rapport annuel ARERA 2022 sur l’état des services et les activités réalisées