Caterpillar cible la location d'électricité alors que l'instabilité du réseau s'intensifie

Lundi 28 avril, vers midi, le réseau électrique national espagnol a subi une panne généralisée et brutale, provoquant des pannes en cascade qui ont plongé de vastes zones du pays – et certaines parties du Portugal voisin – dans l'obscurité.

Les réseaux mobiles et internet ont été interrompus, les feux de circulation ont été en panne et les hôpitaux ont été contraints de reporter des interventions chirurgicales non essentielles. Les transports publics ont été paralysés, avec environ 35 000 passagers évacués des trains et du métro.

Panne d'électricité dans la péninsule ibérique

L'expérience espagnole est loin d'être unique. Le manque d'investissement dans les infrastructures de transport, combiné à la pression exercée par la demande croissante et la décentralisation des apports, a accentué la fragilité des réseaux électriques mondiaux. De récentes pannes d'électricité de grande ampleur ont été signalées au Chili, à Cuba, au Venezuela, au Pakistan et dans plusieurs États américains.

Pour certains constructeurs, cette volatilité représente toutefois une opportunité commerciale. Parmi ceux qui se positionnent pour en profiter figure Caterpillar, premier fabricant mondial d'équipements de construction.

Autrefois principalement considéré comme un fournisseur d'énergie de secours pour les installations industrielles et les centres de données, Caterpillar redéfinit aujourd'hui ses groupes électrogènes comme un élément fondamental des stratégies énergétiques décentralisées. « Nous les considérons comme des passerelles vers le réseau électrique », a déclaré Brian George, vice-président de l'ingénierie et de la gestion des produits pour les grandes centrales électriques de l'entreprise.

Groupe électrogène au gaz naturel 20 cylindres G3520K de Cat. Photo : Cat

Le groupe a identifié ce que George appelle une « opportunité de soutien au réseau électrique » en fournissant des actifs de production plus proches des centres de demande, un modèle connu sous le nom de production distribuée.

Caterpillar prétend offrir une suite « intégrée » de capacités, allant de la conception du système à la production d'énergie, au stockage, au contrôle et à l'appareillage de commutation, permettant la fourniture de micro-réseaux temporaires et semi-permanents.

Une grande partie de ces travaux est coordonnée depuis son centre de démonstration et d'apprentissage de Malaga, situé sur les hauteurs de la Costa del Sol espagnole. La division Énergie électrique, qui fait partie de la branche Énergie et Transports de Caterpillar, commercialise ses produits sous les marques Cat, FG Wilson et MWM. Les applications s'étendent de l'exploitation minière et de l'agriculture aux soins de santé et aux secours en cas de catastrophe.

« Nous vendons des solutions, pas seulement des groupes électrogènes », a déclaré Rich Osborne, vice-président et directeur général des grandes centrales électriques.

Le système énergétique espagnol illustre à la fois les promesses et les écueils d'une expansion rapide des énergies renouvelables. Environ 56 % du réseau électrique espagnol provient actuellement de l'éolien et du solaire, et le gouvernement vise à porter ce chiffre à 81 % d'ici 2030. Cependant, le déploiement rapide des énergies renouvelables n'a pas été accompagné d'investissements équivalents dans le stockage. Sans une capacité suffisante pour équilibrer l'offre intermittente et la demande, des risques de fiabilité subsistent.

C'est dans ce contexte que Caterpillar se positionne. Ses derniers groupes électrogènes de la série G3500K, alimentés au gaz naturel ou au biogaz, sont conçus pour un déploiement à grande échelle et peuvent atteindre leur pleine charge 40 % plus rapidement que les modèles précédents. L'entreprise affirme qu'ils permettent des économies de carburant allant jusqu'à 350 000 € sur dix ans. En mode cogénération, leur rendement global peut approcher les 90 %.

Systèmes énergétiques distribués

Les systèmes énergétiques décentralisés nécessitent toutefois plus que de simples moteurs. Caterpillar a développé un écosystème de matériels et de logiciels pour gérer des configurations de plus en plus complexes. Au cœur de cette solution se trouve sa suite de contrôleurs ECS, qui s'étend de l'ECS 100, conçu pour les systèmes de secours à petite échelle, à l'ECS 400, capable d'orchestrer des micro-réseaux hybrides complets.

Sur le terrain d'essai de Tucson, l'ECS 400 gère désormais un système hybride solaire et batterie, permettant une réduction de 33 % de la consommation de carburant et de 25 % des coûts de maintenance. La plateforme de contrôle a été conçue pour une rétrocompatibilité. « Nous n'exigeons pas de nos clients qu'ils partent de zéro », a déclaré Vic Williams, directeur commercial chez Caterpillar.

Unités Petersen Power Systems fonctionnant au HVO, Photo : Caterpillar

Bien que le matériel soit fabriqué par Cat, l'approvisionnement en énergie est géré par son réseau de concessionnaires sous la bannière Cat Rental Power Solutions.

En Californie du Nord, par exemple, Peterson Power Systems, le distributeur d'électricité de Caterpillar, a produit plus de 8 millions de gallons d'huile végétale hydrotraitée (HVO) depuis 2022 pour alimenter les services publics lors des coupures de courant pour des raisons de sécurité publique et des pannes de réseau après des incendies de forêt.

« La production d'électricité à partir de moteurs à combustion interne demeure la norme du secteur pour atténuer les effets potentiellement désastreux des pannes de courant, tout en offrant une base solide pour l'utilisation accrue de micro-réseaux solaires et de stockage », a déclaré John Krummen, vice-président exécutif de Peterson Power Systems. « Nous facilitons activement l'utilisation de combustibles renouvelables comme le HVO pour assurer la transition des technologies de production d'électricité établies vers un avenir plus sobre en carbone. »

Au cours de la saison des incendies de forêt de 2019, Peterson a également fourni du HVO aux clients qui se préparaient à des coupures de courant par les services publics, des mesures destinées à réduire les risques d'incendie liés au vieillissement des infrastructures de transmission.

Pourtant, si la production d'énergie renouvelable a connu une croissance significative en Espagne, le stockage d'énergie accuse un retard, ce qui peut contribuer aux déséquilibres du réseau. Bien que n'étant pas nécessairement la cause profonde de la panne d'avril, le manque d'infrastructures de stockage suffisantes demeure une faiblesse structurelle.

Les mêmes principes s'appliquent aux micro-réseaux. Caterpillar a développé une gamme de systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) pour compléter ses groupes électrogènes. Ces systèmes servent à diverses fins : du stockage d'énergie renouvelable pour une utilisation ultérieure à la fourniture d'électricité en période de pointe, en passant par la recharge d'équipements électriques.

Niveau du micro-réseau

La gamme de produits s'étend des unités compactes telles que l'ETS, conçues pour les tours de télécommunications, aux systèmes mobiles XES, aux modèles ECE et ETS de taille moyenne et aux systèmes de conteneurs PGS (Power Grid Stabilisation).

Ces équipements sont conçus pour atténuer diverses perturbations du réseau, notamment les creux de tension, les fluctuations de fréquence et les pannes totales du système. Dans les configurations hybrides, les unités BESS peuvent réduire la consommation de carburant des générateurs et atténuer l'impact des appels de puissance soudains sur les performances, générant ainsi des économies potentielles en termes de coûts d'exploitation et d'émissions.

« Il ne s'agit plus seulement d'actifs d'urgence », a souligné George. « Nous les considérons comme des passerelles vers le réseau. »

Comme l'a déclaré Michele Trebbi, ingénieur en systèmes énergétiques chez Caterpillar : « Nous ne considérons pas le réseau comme un ennemi, mais comme un partenaire. Nous proposons des solutions de transition pour que le réseau puisse continuer à fournir de l'électricité aux clients existants. »