Belle visualisation du réseau électrique européen (2022)
(121gigawatts.org)- Une carte représentant le réseau de transport d’électricité européen sous forme de points de raccordement et lignes électriques, qui permet de voir d’un coup d’œil comment la consommation et la production régionales s’articulent dans les contraintes réelles des flux électriques
- Les points verts indiquent les sites où la production dépasse la consommation, les points violets ceux où la consommation dépasse la production, et les triangles montrent la direction du flux sur les lignes
- Les valeurs affichées proviennent d’un algorithme d’optimisation qui découpe la date choisie en tranches de 2 heures afin de satisfaire toute la consommation tout en minimisant le coût total de production
- Les données proviennent du modèle ouvert de réseau électrique européen pypsa-eur, et le code de visualisation est publié dans le dépôt
coppersushi - La méthode de calcul est la même que celle du flux de puissance optimal utilisé dans l’exploitation réelle des réseaux, mais comme les prix d’offre réels et la production réelle ne sont pas publics, elle repose sur des hypothèses fondées sur des moyennes historiques
Ce que montre la carte sur les flux électriques
- La carte visualise le réseau européen de transport d’électricité sous forme de points et de lignes
- Chaque point est un point de raccordement où se connectent au réseau la consommation électrique des zones habitées voisines et la production des centrales
- Les points et symboles distinguent l’état de l’offre et de la demande ainsi que le sens des flux
- 🥒 Point vert : la production est supérieure à la consommation, le site injecte de l’électricité dans le réseau
- 🍇 Point violet : la consommation est supérieure à la production, le site prélève de l’électricité sur le réseau
- ▲ Triangle : indique la direction du flux d’électricité
- En passant la souris sur un triangle, on peut voir la quantité d’électricité circulant sur la ligne ainsi que sa capacité totale
- La valeur affichée au survol d’un point correspond à la production totale du site moins sa consommation
Méthode de calcul du flux de puissance optimal
- Les chiffres affichés sont le résultat de l’exécution d’un algorithme d’optimisation cherchant un flux de puissance optimal (optimal power flow)
- Pour la date sélectionnée, l’algorithme calcule les conditions suivantes
- quelles centrales doivent produire et en quelle quantité
- en découpant la journée en intervalles de 2 heures
- en ajustant l’ensemble pour minimiser le coût total de production
- tout en garantissant que toute la consommation soit satisfaite
- Pour chaque point de raccordement et chaque intervalle de temps, il rassemble les entrées suivantes
- la consommation totale des zones habitées et de l’industrie voisines
- le coût de production par MW du solaire, de l’éolien, de l’hydraulique, du charbon, du pétrole, du gaz et du nucléaire
- la capacité totale de production par site des centrales existantes comme le gaz, le charbon et le nucléaire
- l’état du soleil, du vent et du débit des cours d’eau calculé à partir de données historiques pour la date choisie
- la quantité maximale d’électricité que peuvent produire les centrales solaires, éoliennes et hydrauliques
- la quantité maximale d’électricité que peut transporter chaque ligne
- Il estime ensuite la production de chaque centrale et l’améliore progressivement afin de trouver la combinaison au coût minimal de production qui respecte toutes les contraintes
Origine des données et du code
- Les données proviennent de
pypsa-eur pypsa-eurest un modèle ouvert d’optimisation du système européen de transport d’électricité- Le code supplémentaire écrit au-dessus de
pypsa-eurpour créer cette visualisation cartographique est publié danscoppersushi
Différences avec le réseau électrique réel
- La méthode de calcul mathématique est la même que celle utilisée par les opérateurs de réseau réels pour assurer un approvisionnement électrique stable
- La production effective de chaque centrale dépend du prix qu’elle propose
- Ce prix varie fortement au fil du temps, et ni les prix réels ni la production réelle ne sont publics
pypsa-eursuppose des prix du solaire, de l’éolien, du charbon, du nucléaire, etc. fondés sur des moyennes historiques, puis exécute un algorithme d’optimisation qui satisfait toute la consommation au coût de production minimal- Le résultat est donc proche de la méthode réellement utilisée pour calculer « qui produit combien et comment l’électricité circule », mais les données d’entrée ne sont ni les prix d’offre réels ni la production réelle
- Les limites du modèle sont détaillées plus longuement au chapitre 4 du papier
pypsa-eur
Énergies renouvelables et contraintes du réseau
- Électrifier le chauffage, les voitures particulières et le transport routier de marchandises, tout en produisant l’électricité de manière quasi sans émissions, permettrait de réduire l’essentiel des émissions des pays développés
- Mais construire davantage d’installations de production renouvelable ne suffit pas
- Il faut satisfaire la consommation de toutes les régions, et si le réseau ne peut pas l’absorber, l’énergie produite peut devoir être non utilisée et perdue
- L’emplacement des nouvelles capacités renouvelables est lui aussi important, et il faut prendre en compte les contraintes du réseau pour que l’électricité produite puisse réellement être utilisée
- Pour une analyse plus approfondie de ce sujet, voir The Copper Plate Must Die
1 commentaires
Commentaires sur Hacker News
Quand on regarde la France à une échelle où l’on voit tout le pays, les points verts sont tous près de centrales nucléaires
Cela montre bien que le réseau électrique français repose en grande partie sur le nucléaire
Je me demande si, en regardant la même carte en été, l’évolution du mix électrique produirait une carte différente
Il devient évident que le nucléaire doit faire partie du mix pour une production d’électricité sans émissions
C’est pourquoi les centrales nucléaires allemandes y sont encore indiquées comme produisant de l’électricité
L’UI est bonne et les données sont intéressantes, mais cela ressemble à une estimation statique de valeurs moyennes, plutôt qu’à quelque chose connecté à des données temps réel réelles comme http://gridwatch.co.uk/ ou https://gridwatch.templar.co.uk/france/
Il est dit que des intervalles de 2 heures sont utilisés, mais sans indication comme l’heure de dernière mise à jour, ce n’est pas clair
En revanche, la quantité d’électricité effectivement produite par chaque centrale dépend du prix proposé, lequel varie fortement d’une heure à l’autre, et ni les prix ni les productions ne sont publics
À la place, pypsa-eur suppose des prix pour le solaire, l’éolien, le charbon, le nucléaire, etc., sur la base de moyennes historiques, puis exécute un algorithme d’optimisation afin de couvrir toute la consommation au coût de production minimal
Par exemple, après une petite vérification, la centrale française de Fessenheim apparaît encore, alors qu’elle ne produit plus
Personnellement, je trouve celui-ci plus rapide et plus clair : https://app.electricitymaps.com/
electricitymaps.com offre une perspective beaucoup plus macro, pratique pour voir les flux entre pays, tandis que cette carte est pratique pour voir les points de production individuels et les flux
Là-bas, il y a toutes les données et le viewer est plutôt bon
Quand une carte est inclinée comme ça et qu’il n’y a aucun moyen de la changer, ça me met en colère de façon irrationnelle
Plus on zoome, plus la distorsion empire, et même en dézoomant au maximum, la distorsion d’angle ne disparaît pas
C’est sûrement une fonctionnalité qu’un programmeur a pris la peine de créer volontairement, et je me demande qui a pu penser que c’était une bonne idée
Ça ressemble à une minicarte de navigation de voiture ou de jeu qui ne garde pas le nord en haut, mais en pire
Votre vous plus âgé vous en remerciera
Quelqu’un l’a créé gratuitement et le fournit gratuitement ; ce n’est simplement pas parfait, et il y a pire dans la vie
Si c’est vraiment de la colère, il y a probablement une autre cause plus profonde, et ceci n’est peut-être que le déclencheur
Si tout le continent constitue un réseau électrique synchronisé, je me suis toujours demandé comment chaque pays sait à qui il exporte de l’électricité ou de qui il en importe.
On peut sans doute mesurer les importations et exportations totales en comparant production et consommation, mais comment déterminer de quel pays voisin on reçoit et vers lequel on envoie ?
La Russie représente aussi une grande partie de l’Europe, mais n’est pas incluse sur la carte ci-dessus ; elle pourrait faire partie du même réseau électrique que les pays baltes.
Sur la question elle-même, mesurer les flux de puissance relève de l’électrotechnique courante, et les compteurs électriques domestiques font la même chose.
Cela dit, ce n’est pas tant l’État qui le fait directement que les opérateurs.
EEVblog propose une vidéo qui explique bien comment cela fonctionne dans un compteur électrique domestique analogique : https://www.youtube.com/watch?v=P_3DXcB9-xE
Energy Charts propose à la fois les flux physiques et les échanges commerciaux pour l’Allemagne.
Échanges : https://www.energy-charts.info/charts/energy/chart.htm?l=en&c=DE&source=tcs_saldo
Flux physiques : https://www.energy-charts.info/charts/energy/chart.htm?l=en&c=DE&source=cbpf_saldo
Les deux ne sont pas identiques, si bien qu’il y a parfois simplement de l’électricité de transit, mais il faut sans doute comprendre ici le mot « transit » de manière assez souple.
Je suppose qu’on sait séparément qui a payé quoi.
Entre pays interconnectés, les fournisseurs peuvent aussi participer à d’autres marchés.
Une centrale française peut vendre de l’électricité à l’Espagne, mais pas au Portugal.
L’essentiel est que le prix proposé par chaque opérateur est calculé, dans une certaine mesure, à partir du coût d’opportunité.
Une éolienne ne peut pas vendre plus tard l’électricité produite par le vent actuel si elle ne la vend pas maintenant, donc elle n’a pas de coût d’opportunité ; et toutes les offres retenues pour une prévision donnée sont réglées au prix de l’offre la plus chère parmi elles.
À titre de référence, 1,21 GW est une référence au film Back to the Future de 1985.
Extrait de la scène : https://www.youtube.com/watch?v=BDuZqYeNiOA
Infos sur le film : https://en.wikipedia.org/wiki/Back_to_the_Future
Si vous ne l’avez pas encore vu, toute la trilogie vaut le détour : elle est très drôle et familiale.
Dans ma vision du monde, vous appartenez à un groupe vraiment intéressant parce qu’il est très restreint.
https://youtu.be/AtPA6nIBs5g?si=QidOC7VEn6mxXjBK
Je me demande où l’on prononce gigawatts comme ça.
Cette visualisation est assez étrange.
On s’attendrait à ce que l’épaisseur des lignes soit proportionnelle au nombre de watts, mais en réalité cela ne semble pas être le cas.
Du coup, je ne sais pas ce que cela représente ; c’est très déroutant et assez trompeur.
Il existe aussi un dashboard Grafana basé sur les données électriques européennes sur https://energygraph.info/.
La particularité de l’Autriche, c’est le stockage hydraulique par pompage-turbinage.
Avec ses nombreuses montagnes et vallées, elle utilise les lacs comme d’immenses batteries.
Quand l’offre est excédentaire, on pompe l’eau vers le haut ; quand la demande est élevée, on la laisse redescendre pour produire de l’électricité.
Cela permet de maintenir les lignes de transport stables et de compenser des facteurs comme le manque de vent, les temps de démarrage et d’arrêt des centrales thermiques, ou les différences de profils de consommation par temps froid.
Comme il faut de l’eau à repomper, il faut un grand réservoir inférieur en aval du barrage ou une rivière à fort débit, ce qui est encore plus rare qu’un bon site hydroélectrique.
Les centrales de pompage-turbinage entièrement artificielles à la Taum Sauk County sont presque des cas uniques.
Rapporté à la capacité électrique, la Suisse en est un grand utilisateur et bénéficiaire à l’échelle mondiale ; en volume total, seuls la Chine, le Japon et les États-Unis dépassent une capacité de production à deux chiffres en GW.
Ce qu’on pouvait voir dans la visualisation, c’est que les grandes villes semblent puiser de l’électricité dans les régions environnantes tout en disposant de très grands pôles de production.
C’est particulièrement net près de Londres.
Cela paraît logique si l’on considère qu’une grande ville a une forte demande, à la fois industrielle et résidentielle.