Transition énergétique : Une ville sous tension

UNIl y a beaucoup d’activité au dépôt de bus de la société de transport Hambourg-Holstein (VHH) à Billbrook. De nombreux véhicules vont et viennent cet après-midi. Vous ne sentez toujours pas les gaz d’échappement des diesel. Lorsque les chauffeurs terminent leur service, ils connectent simplement leur bus au réseau électrique pour une courte charge avant qu’il ne reprenne la route. Billbrook, ouvert en septembre 2023, est le premier dépôt de VHH dédié uniquement aux bus électriques, équipé de 41 places de parking.

Jusqu’à présent, les expériences ont été très bonnes, déclare Patrick Fischer, directeur du dépôt. « Les bus sont facturés la nuit. Cela suffit – avec une recharge intermédiaire au changement d’équipe – pour un cycle complet allant jusqu’à 18 heures avec 400 à 450 kilomètres. » Tim Schlotfeldt, chef d’équipe pour l’infrastructure de recharge, peut voir et analyser de nombreuses données sur ses écrans : combien d’électricité l’ensemble du dépôt et les bus individuels sont actuellement chargés, quelle quantité a été utilisée au cours des dernières 24 heures, lorsque la demande de recharge est la plus forte. Cette transparence est créée par le logiciel système du programme « eRound », développé par l’opérateur de réseau municipal Stromnetz Hambourg. “Avec ‘eRound’, nous optimisons les achats d’électricité en dialogue avec les grands consommateurs d’énergie tels que VHH”, déclare Bastian Pfarrherr, responsable de la gestion de l’innovation chez Stromnetz Hambourg. De cette manière, les surcharges du réseau peuvent être évitées.

Lorsqu’il sera pleinement opérationnel, le réseau électrique de Hambourg restructurera fondamentalement l’approvisionnement en électricité de la deuxième plus grande ville d’Allemagne : le réseau électrique devra être adapté à la transition énergétique et aux exigences technologiques de l’avenir. Cela revient à réinventer le réseau actuel, long d’environ 29 000 kilomètres. Il s’agit du projet énergétique le plus vaste et le plus complexe de l’histoire de la ville hanséatique. L’électricité est en passe de devenir la source d’énergie la plus importante – la chaleur des bâtiments, actuellement produite à partir de fioul, de gaz naturel ou de charbon, proviendra à l’avenir de 175 000 pompes à chaleur ou, dans le cas du chauffage urbain, d’énormes thermoplongeurs. appelés systèmes de production d’électricité pour chauffer.

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Les entraînements électriques sont destinés à remplacer les moteurs à combustion dans les véhicules. Les ventes de voitures électriques en Allemagne marquent le pas après la fin brutale des primes à l’achat. Mais les exploitants de flottes des secteurs public et privé continuent de rééquilibrer leurs stocks. À elle seule, la Hochbahn Hamburg, la plus grande société sœur de VHH, souhaite convertir sa flotte actuelle de 1 100 véhicules en bus électriques d’ici le début des années 2030. En outre, il existe jusqu’à 10 000 véhicules électriques autonomes dans les transports publics locaux, exploités principalement par la société Moia. La Deutsche Bahn avec la nouvelle ligne S-Bahn S4 et la Hochbahn avec la nouvelle ligne de métro U5 auront également besoin de beaucoup plus d’électricité à l’avenir.

L’électricité du réseau de transport arrive aux points de transfert à Hambourg avec une tension maximale de 380 000 volts. Dans la ville même, le réseau électrique de Hambourg, composé de dizaines de grands transformateurs et de milliers de petits transformateurs, abaisse la tension de l’énergie via le niveau intermédiaire de 110 000 volts à 10 000 volts pour les gros clients énergétiques, comme les entreprises, et à 400 volts pour les ménages privés. Le 230 volts vient de la prise de la maison. Le principal défi est de maintenir stable et efficace le réseau d’une grande ville, qui sera beaucoup plus électrifiée à l’avenir, sans avoir à recourir à des centrales électriques alimentées aux combustibles fossiles dans la ville. Le réseau électrique de Hambourg a avant tout besoin du système « eRound ».

L’approvisionnement des 1,2 million de clients du réseau de la ville hanséatique est particulièrement complexe : à Hambourg, la proportion de grands consommateurs économiques tels qu’Airbus, ArcelorMittal ou le groupe de logistique portuaire HHLA est particulièrement élevée. Et l’électricité ne circule plus seulement dans une seule direction, des grandes centrales électriques vers les consommateurs : des dizaines de milliers de consommateurs seront probablement eux-mêmes producteurs d’électricité, notamment avec l’aide d’installations solaires à usage commercial et privé. La révolution du réseau électrique sera longue et coûteuse, financée par les recettes des impôts municipaux : « La conversion et l’extension du réseau électrique de Hambourg sont un projet gigantesque que nous devrons gérer au cours des deux prochaines décennies », déclare Andreas, directeur d’Electric Grid Hamburg. Cerbé. «Nous avons lancé il y a des années les premières mesures nécessaires en matière de réseau, qui impliquent également davantage d’intelligence sur le réseau, et avons investi deux milliards d’euros au cours des dix dernières années. Dans la perspective actuelle, cette valeur atteindra encore cinq milliards d’euros au cours des dix prochaines années. » Nous avons hâte « de voir si nos prévisions de performances actuelles se réaliseront complètement. Une augmentation globale de la puissance prend tout simplement trop de temps.»

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Au début des années 2000, le groupe suédois Vattenfall a repris le réseau électrique de la ville, le réseau de chauffage urbain et les parts dans les centrales électriques de la Hamburgische Electricität-Werke (HEW). Après le référendum de 2013, les entreprises concernées ont dû revendre les réseaux d’électricité, de gaz naturel et de chauffage urbain à la ville. Grâce à la re-municipalisation, Hambourg, comme de nombreuses villes allemandes, peut à nouveau contrôler ses propres réseaux énergétiques. Compte tenu des énormes défis liés à la transition énergétique, cela devrait constituer un avantage majeur, également en termes d’approvisionnement en électricité : « Selon une étude actuelle de Prognos, la puissance maximale de Hambourg pourrait passer d’environ 1 600 mégawatts aujourd’hui à 3 600 mégawatts d’ici 2045 – mais aussi Selon certaines études, un triplement à 4.800 mégawatts serait envisageable», déclare Kevin Meyer, responsable de la gestion des actifs chez Stromnetz Hamburg. « L’étude prévoit une augmentation de la consommation d’électricité à Hambourg, d’environ douze térawattheures par an actuellement à environ 19 térawattheures d’ici 2045. » L’industrie électrique qualifie la production d’électricité transportée sur le réseau de « charge ».

Le futur réseau électrique n’aura que peu de points communs avec l’actuel. L’approvisionnement énergétique du futur – non seulement à Hambourg, mais dans toute l’Allemagne – sera électrifié à un degré bien plus élevé qu’aujourd’hui, depuis la mobilité et le chauffage des bâtiments jusqu’à de nombreux processus de production industrielle. Au cours des prochaines décennies, des dizaines de milliers de nouveaux petits producteurs d’électricité viendront s’ajouter au nombre déjà important de fournisseurs d’électricité professionnels qui acheminent l’électricité vers leurs clients via le réseau de Hambourg – « sans discrimination », comme le stipule l’Agence fédérale des réseaux. Dans le même temps, le nombre de consommateurs d’électricité augmente par dizaines de milliers – avec des conséquences sur la vie publique : “Nous disposons actuellement d’environ 5 000 “certificats de fouilles” par an, d’autorisations pour des travaux de construction sur le réseau électrique, dont 2 500 sont des chantiers de plus grande envergure”, explique Meyer. « Ce chiffre va augmenter considérablement dans les années à venir. » Pour y parvenir, le réseau électrique de Hambourg a « absolument » besoin de procédures d’autorisation plus efficaces.

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Le réseau électrique du futur sera multipolaire, interactif et hautement communicatif. Parce que les performances évoluent constamment, non seulement en termes de consommation, mais aussi en termes de production. La grande majorité de l’électricité renouvelable provient aujourd’hui de l’énergie éolienne et solaire – de sources d’énergie fluctuantes et peu fiables. Ils doivent être complétés par des accumulateurs adaptés au stockage de masse afin de pouvoir combler les nuits et les accalmies : les grosses batteries conviennent pour cela, mais surtout les accumulateurs d’eau chaude et d’hydrogène, obtenu à partir de l’eau par électrolyse.

Le programme « eRound » est un outil crucial pour Stromnetz Hambourg pour contrôler le développement du réseau électrique. Dans un bureau du siège social de l’entreprise à Bramfeld, Bastian Pfarrherr et Kevin Meyer montrent comment cela fonctionne. Environ 1 600 des 2 000 bornes de recharge actuellement accessibles au public à Hambourg sont surveillées via « eRound ». La borne de recharge publique la plus fréquentée de Hambourg se trouve au 60, Rothenbaumchaussee : des voitures y ont été rechargées 760 fois au cours des 30 derniers jours.

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Grâce à « eRound » et à d’autres programmes, Stromnetz Hambourg peut, entre autres, voir combien de nouveaux utilisateurs et producteurs d’électricité arrivent sur le réseau. Il existe aujourd’hui environ 13 500 installations solaires privées sur les toits ou « centrales électriques de balcon », 5 200 stations de recharge officiellement enregistrées, appelées « wallbox », et environ 5 000 systèmes de stockage sur batterie. « Il y a environ 300 000 bâtiments à Hambourg. « Nous pouvons déjà simuler les besoins futurs et les apports énergétiques de chaque bâtiment individuel en matière de stockage, de boîtiers muraux ou de systèmes solaires », explique Meyer. Le réseau électrique sera étendu en fonction des données prévisionnelles. « Il faudra passer de trois kilomètres de nouvelle construction de réseau à jusqu’à 30 kilomètres de nouvelle construction par an. Nous étendons le réseau en fonction de la charge attendue. » Nous essayons si possible de lisser ces performances maximales grâce à la gestion de la charge « afin de ne pas avoir à agrandir et à étendre le réseau inutilement ».

Si le réseau est menacé de surcharge, Stromnetz Hambourg peut réduire le transport d’électricité, même si le gestionnaire du réseau de transport 50Hertz ne livre pas suffisamment d’électricité à Hambourg. « Nous n’empêchons pas un consommateur d’acheter de l’électricité s’il existe un risque de surcharge du réseau. Mais nous pouvons, par exemple, réduire la charge électrique de 100 pour cent habituellement à 80 pour cent pour soulager le réseau», explique Pfarrherr. « Conformément à l’article 14a de la loi sur le secteur de l’énergie, cela est possible depuis le 1er janvier. Nous voulons avant tout influencer la consommation d’électricité d’une manière qui profite au réseau, même pour les petits consommateurs. »

Le plus grand effort d’expansion du réseau reste à venir. À l’avenir, il y aura des bornes de recharge pour voitures électriques dans les parkings de la plupart des supermarchés, et pas seulement là-bas. « Par exemple, nous souhaitons également discuter avec les autorités scolaires pour savoir si les places de parking des écoles de Hambourg pourraient être utilisées après les heures de classe pour recharger les voitures électriques. »

Certaines des tâches traditionnelles du réseau électrique de Hambourg semblent presque banales à côté de cela. Des autocollants orange sur les coffrets électriques de la sous-station HafenCity indiquent « Elbtower 1 » à « Elbtower 4 ». Dans le système, le courant haute tension est réduit de 110 000 volts à 10 000 volts. Personne ne sait actuellement si les ruines du « Kurzer Olaf » deviendront réellement un fier immeuble de grande hauteur sur les ponts de l’Elbe. Mais les raccordements dans la sous-station sont déjà réservés au projet prestigieux du groupe autrichien Signa, insolvable, que l’ancien maire de Hambourg et actuel chancelier Olaf Scholz (SPD) a contribué à lancer politiquement. Quoi qu’il en soit, l’Elbtower serait certainement alimentée en électricité si elle était un jour mise en service.