Assurer solidairement la stabilité du système électrique : des gestionnaires de réseau de transport européens sur la même longueur d’onde

« Rien n’est solitaire, tout est solidaire ». En écrivant cette célèbre maxime près de 10 ans avant l’invention de l’ampoule électrique, Victor Hugo n’imaginait certainement pas la voir un jour s’appliquer à un système électrique européen fortement interconnecté, dont la préservation de la stabilité à chaque instant représente un véritable défi technique pour les gestionnaires des réseaux de transport (GRT) qui l’exploitent.

Pourtant, ce 8 janvier 2021, ce sont bien ces préceptes de solidarité et de coordination que ces derniers ont dû suivre pour maîtriser et remédier en quelques minutes à la désynchronisation du système électrique européen intervenue à la suite de pannes en cascade de plusieurs éléments du réseau. Alors qu’il repose en temps normal sur l’ensemble des réseaux de transport interconnectant l’Europe continentale qui fonctionnent de manière synchrone à une fréquence de 50 Hz, le système s’est brutalement et temporairement scindé en deux zones à la fréquence distincte. Une récente analyse publiée par ENTSO-E, l’association européenne des GRT, livre divers éléments d’éclairage quant à la gestion de cet événement rare qui illustre tant la complexité de la mission des GRT que l’importance de leur solidarité et la performance de leur coordination.

Un aléa soudain qui illustre la complexité du rôle des GRT d’assurer à chaque instant l’équilibre du système électrique européen

L’analyse minute par minute de cet événement effectuée par ENTSO-E atteste du laps de temps particulièrement réduit dans lequel opèrent les GRT pour corriger toute déviation de fréquence et ainsi assurer l’équilibre du système. Ainsi, le 8 janvier, à 14h04 et 25 secondes précises, le « déclenchement » (c’est-à-dire l’interruption du courant électrique par un équipement électrique pour éviter sa propre dégradation) d’un coupleur de jeu de barres[[Un jeu de barres est une jonction électrique dans une sous-station, qui en relie les différents équipements (lignes aériennes, câbles, transformateurs, etc.). Les jeux de barres d’une même sous-station sont habituellement connectés entre eux par un coupleur.]] 400 kV dans la sous-station d’Ernestinovo en Croatie a conduit instantanément à l’interruption du courant entre les équipements du site alimentant les lignes à destination du nord-ouest et ceux alimentant les lignes à destination du sud-est. Surchargées par le soudain trop-plein de courant, ces lignes ont à leur tour « déclenché », provoquant la séparation du système en deux parties à 14h05 et 8 secondes, soit moins de 45 secondes après l’événement déclencheur !

Dans un brutal effet domino, cette séparation a significativement perturbé les échanges d’électricité entre le sud-est et le nord-ouest. Privée de près de 6,3 GW, la zone nord-ouest a ainsi vu sa fréquence accuser une importante baisse en passant en moins de 15 secondes de 50 Hz à 49,74 Hz avant de remonter légèrement à 49,84 Hz. Symétriquement, le surplus de puissance d’environ 6,3 GW dans la zone sud-est a conduit à une augmentation de la fréquence allant jusqu’à 50,6 Hz avant de revenir à 50,3 Hz.

Or, de tels écarts de fréquence fortuits doivent être rapidement maîtrisés, faute de déclencher à leur tour de manière désordonnée les équipements électriques qui composent le système européen – des compteurs domestiques installés chez les consommateurs aux centrales de production. L’équilibre du système a en conséquence dû être préservé à tout prix par les GRT.

La solidarité et l’efficacité des dispositifs et actions des GRT ont permis d’assurer la sécurité du réseau européen et d’éviter tout risque de coupure

A cet effet, diverses réponses automatiques et procédures coordonnées entre GRT sont prévues de longue date pour éviter que ne perdurent des écarts de fréquence importants et celles-ci ont pleinement joué leur rôle le 8 janvier.
En particulier, une contribution importante à la stabilisation du système a été fournie par les services interruptibles qu’avaient contractualisé en amont certains GRT et qui ont automatiquement été activés en France et en Italie. Dès la survenue de l’événement, RTE a ainsi interrompu automatiquement la consommation de 16 sites industriels français dits « électro-intensifs » ayant volontairement consenti à fournir ce service dans le cadre d’un contrat signé avec RTE, parvenant ainsi à diminuer la consommation électrique française d’environ 1.300 MW [[RTE, communiqué de presse du 8 janvier 2021]]. Le GRT italien Terna a parallèlement activé son propre mécanisme d’interruptibilité, en diminuant la consommation italienne de près de 400 MW.

Cette coordination a en outre été facilitée par le système européen de sensibilisation (EAS), les GRT allemand Amprion et suisse Swissgrid – chargés de la surveillance de la fréquence européenne – avertissant les GRT concernés en cas d’anomalie pour coordonner rapidement les contre-mesures à prendre. Ce système, mis en place à la suite d’une désynchronisation bien plus importante intervenue en novembre 2006, a ainsi permis aux GRT de se concerter dès 14h09 et de coordonner les actions de resynchronisation en complément des mesures précitées, avant que les deux zones ne soient finalement resynchronisées à 15h07 et 31 secondes et que la fréquence ne revienne à son niveau initial peu avant 16h.

La réponse extrêmement rapide des GRT européens a de cette manière rendu cet événement imperceptible des consommateurs, et ce alors même que, de façon totalement fortuite, RTE avait appelé la veille les consommateurs français à moduler leur consommation le 8 janvier pour contribuer à l’équilibre du système. L’activation du mécanisme d’interruptibilité a ainsi contribué à la gestion efficace de cet imprévu, tandis que, tout au long de la journée, le recours aux effacements et aux éco-gestes a permis à RTE de bénéficier de marges supplémentaires et de minimiser les répercussions de la crise sanitaire sur l’approvisionnement en électricité.