Les îles Canaries à l'heure des microgrids

Lanzarote, Canaries (photo @Paul Letainturier)

Paul Letainturier est consultant Énergies et Mobilités au sein du bureau E-CUBE Strategy Consultants à Lausanne. A travers le projet #withnoplane lancé en septembre 2019, il tente de rejoindre la Patagonie depuis la Suisse, sans recourir aux transports à combustible fossile. Sur la route, il se propose d'aborder la question énergétique des régions qu'il traverse.

Plus de 98% du mix énergétique canarien est carboné et importé

Les Canaries, ce sont sept îles qui se dressent à une centaine de kilomètres au large du Maroc. Elles forment une communauté autonome d'Espagne regroupant plus de deux millions d'habitants et accueillant 12.5 millions de visiteurs chaque année. Si vous y êtes allés, c'était certainement pour son "printemps éternel", ses plages paradisiaques et un environnement préservé propice aux randonnées.

D'un point de vue énergétique, les Canaries, au delà d'une saisonnalité quasi-inexistante grâce à son climat subtropical, ce sont aussi du soleil plus de 3'000 heures par an, et un potentiel éolien onshore de 500 Watt par mètre carré en moyenne pendant 3'000 à 4'500 heures par an. Sans compter le potentiel éolien offshore ni les réserves géothermiques de l'archipel dont les dernières éruptions datent d'après la révolution industrielle. Le bilan énergétique des Canaries est pourtant historiquement peu séduisant, avec plus de 98% du mix énergétique appuyé sur le pétrole, proportion à peine plus faible (90%) pour le mix électrique (9 TWh de consommation, 3 GW installés). Outre un impact environnemental déplorable, la communauté canarienne s'expose à une dépendance extrême pour son approvisionnement énergétique, principalement envers les pays africains producteurs de pétrole.

Les nouveaux renouvelables, le grand pari

Si les premières éoliennes ont germé sur l'archipel dès les années 1980, le développement des énergies renouvelables s'est accéléré depuis le milieu des années 2000. Après un léger ralentissement de la croissance au début des années 2010, les investissements ont repris dernièrement : en moins de trois ans, la capacité éolienne a ainsi plus que doublé et permet aujourd'hui de contribuer à 20% de la puissance installée. Le gouvernement vise une cible à 45% de capacité installée renouvelable d'ici 2025, toutes sources confondues. Le potentiel photovoltaïque n'est pas laissé pour compte, en portant une contribution quasiment équivalente à l'éolien (environ 200 MW) dans le parc installé canarien de 2017 - les investissements dans le secteur semblent néanmoins au point mort depuis le début des années 2010, la capacité installée n'ayant plus progressé depuis 2012. L'Institut Technologique des Canaries souligne pourtant que le potentiel de déploiement, en particulier pour l'éolien, reste largement contraint par la topologie du territoire dont 70% est protégé, qu'il s'agisse de restrictions liées à la préservation des oiseaux ou à la sécurité du domaine aéronautique (les zones à plus haut potentiel éolien étant aux abords des nombreux aéroports de l'archipel).

Les Canaries, un laboratoire grandeur nature pour les microgrids

Si la question du potentiel renouvelable exploitable se pose, celle de la capacité du réseau à absorber la production n'est pas moindre. D'abord parce que le maillage électrique des îles, dimensionné pour distribuer la production des principales centrales fossiles, fait face au même problème que les réseaux continentaux pour remonter un courant bien plus distribué sur les niveaux de basse et de moyenne tensions. En parallèle de sa stratégie de déploiement de renouvelables, le gouvernement autonome des Canaries a engagé plusieurs chantiers importants dans ce sens pour renforcer les réseaux, notamment avec l'installation de plusieurs stations supplémentaires de transformation. 

L'archipel est par ailleurs confronté à une situation propre aux réseaux insulaires. Chaque île est actuellement isolée des autres ou du Continent. Déployés sur des territoires petits et naturellement isolés, l'effet de foisonnement si important pour l'équilibrage des réseaux y est bien moindre que sur la plaque continentale. Le concept de microgrids revêt dès lors aux Canaries un sens très pratique. Tous les leviers connus y sont appliqués, dont certains plus endémiques que d'autres : la gestion de la demande et les prestations de flexibilité ont notamment trouvé leur terrain de jeu dans le secteur de la désalinisation (principale source d'eau potable locale) qui représente entre 15% et 20% de la consommation électrique de l'archipel. L'électrification du transport individuel n'en est qu'à ses balbutiements mais fait partie des cartes maîtresses avancées par le gouvernement pour réduire l'empreinte carbone du territoire tout en offrant un gisement de flexibilité pour le système électrique.

L'hydraulique, nouvelle clé-de-voûte du système électrique aux Canaries ?

Aux Canaries, l'hydraulique représente 23 GWh de production annuelle, soit moins de 0.3% du mix électrique régional. Rien d'étonnant lorsque qu'on voit l'aridité de l'archipel et l'ingéniosité hors du commun dont les populations locales ont historiquement fait preuve, en particulier dans le domaine agricole, pour capter la moindre goutte (on prendra pour exemple cette idée originale de tendre d'immenses draps pour y récupérer la rosée du matin et irriguer les cultures). Pourtant, c'est bien l'hydroélectricité qui semble offrir une bonne part de la solution. Direction El Hierro, île la plus occidentale et la plus reculée de l'archipel, 11'000 habitants et réserve de biosphère depuis vingt ans. Depuis 2014, l'île fait figure de premier de la classe en matière d'autoconsommation électrique renouvelable : 47% atteints en 2017. La solution : un système énergétique basé sur 5 éoliennes totalisant 11 MW (pour un appel de puissance pic de 7 MW sur l'île), couplées à un système à deux bassins d'eau douce, une station de 4 turbines Pelton cumulant 11 MW et une station de pompage de 6 MW. Appliquez ensuite les solutions connues dans les Alpes au contexte canarien : l'énergie éolienne intermittente est régulée par une usine de désalinisation puisant l'eau de mer et la stockant dans un bassin littoral. Si la production renouvelable dépasse les capacités du réseau, la station de pompage remonte l'eau désalinisée vers le second bassin, aménagé au cœur d'un des cratères de l'île culminant à 700 mètres d'altitude. En cas de surconsommation électrique locale, les turbines entrent en scène et redescendent l'eau sur le bassin littoral. Dans les coulisses, une centrale diesel assure le complément.

Le projet émerge de la tête d'une poignée d'ingénieurs de l'opérateur de réseau local (depuis absorbé par l'opérateur Endesa) dans les années 1980, mais prendra plus de 30 ans pour se concrétiser, essentiellement grâce au soutien de l'Union Européenne dans le financement de 35 des 82 millions d'euro nécessaires - dont 52 millions pour les aménagements hydroélectriques. Le complexe énergétique regroupe aujourd'hui, au sein de l'entreprise de projet Gorona del Viento, la collectivité publique locale au travers de l'Asociación Independiente Herrera (AHI) qui en détient 60%, le groupe Endesa à hauteur de 30% et le gouvernement des Canaries pour 10%. Gorona del Viento cible à terme une autonomie énergétique complète de l'île appuyée sur les énergies renouvelables en élargissant ses champs d'action. Prochain cheval de bataille, l'électrification des transports. Aujourd'hui laboratoire à ciel ouvert et tête de gondole de la stratégie énergétique des Canaries, l'île d'El Hierro est même parvenue à faire des sites de Gorona del Viento une attraction touristique.

Si l'exemple d'El Hierro est emblématique, il n'en reste pas moins anecdotique, l'île représentant moins de 1% du système énergétique canarien. Pour autant, le modèle a fait ses preuves et se voit renouveler à une plus large échelle : sur l'île de Gran Canaria (la plus importante de l'archipel), près de 300 millions d'euro sont investis pour la construction du projet Chira-Soria, une station de pompage-turbinage de 200 MW. Les systèmes hydroélectriques réversibles auraient-ils un avenir brillant du côté des îles volcaniques ?