Black Start · Glossaire

Le black start désigne la capacité d'une installation de production, d'un stockage ou d'un groupe prévu à cet effet à démarrer sans courant provenant du réseau public. L'installation doit ensuite fournir la tension, la fréquence et la puissance nécessaires à la reconstruction d'un réseau électrique en panne. En allemand, on emploie couramment le terme capacité de démarrage autonome (Schwarzstartfähigkeit). Il ne s'agit pas simplement de pouvoir remettre une installation en marche après une perturbation, mais de démarrer à partir d'un état dans lequel aucune alimentation électrique externe n'est disponible au nœud de raccordement. Dans son concept d'approvisionnement, l'agence fédérale allemande des réseaux (Bundesnetzagentur) décrit cette capacité en substance ainsi : une installation peut remettre sous tension un réseau hors tension dans un délai déterminé et maintenir de manière stable la tension et la fréquence dans certaines limites.

Cette distinction est importante, car la plupart des grandes centrales ont elles-mêmes besoin de courant avant de pouvoir en fournir. Les pompes, les circuits de graissage, l'alimentation en combustible, la conduite, les systèmes d'excitation, le refroidissement, les vannes, les onduleurs, les systèmes de protection et la communication nécessitent de l'énergie auxiliaire. En fonctionnement normal, elle provient du réseau ou des jeux de barres de services auxiliaires de l'installation en marche. Après une panne de réseau à grande échelle, cette source fait défaut. Une installation à démarrage autonome peut réaliser cette première étape par ses propres moyens, par exemple avec un groupe diesel propre, une batterie ou une petite turbine auxiliaire. Elle constitue ainsi le point de départ de la reconstruction.

Le black start est donc une forme particulière de service système. Il ne sert pas à l'équilibrage continu entre production et consommation comme la réserve de réglage (Regelleistung). Il ne remplace pas non plus une réserve pour les congestions en fonctionnement normal. Le black start relève du rétablissement de l'exploitation du réseau après un événement perturbateur grave. Il se situe ainsi à l'interface entre la technique, l'organisation de crise, les règles de marché et la responsabilité de l'État en matière de sécurité d'approvisionnement.

Ce qui doit être fourni techniquement lors d'un démarrage autonome

Un réseau hors tension n'est pas un simple fil vide dans lequel on pourrait injecter du courant à volonté. Pour qu'une partie du réseau puisse reprendre du service, il faut une référence électrique. La tension doit être établie et la fréquence maintenue. Les lignes et les transformateurs doivent être enclenchés sans courants d'appel inadmissibles. Les charges doivent être reprises de manière que production et consommation concordent à chaque étape.

Les installations à démarrage autonome doivent donc pouvoir faire plus que démarrer mécaniquement. Elles doivent agir en formation de réseau lors de la phase initiale de reconstruction. Former le réseau signifie que l'installation impose la tension et la fréquence et les maintient stables, au lieu de s'orienter sur une tension de réseau existante. De nombreuses installations éoliennes et solaires ainsi que de nombreux stockages par batteries fonctionnent en mode suiveur de réseau en exploitation normale. Leurs onduleurs injectent dans un réseau existant et se synchronisent sur sa tension et sa fréquence. Dans un réseau totalement hors tension, cette grandeur de référence fait défaut. Pour le black start, il faut donc des machines synchrones, des onduleurs formant le réseau ou une combinaison de plusieurs installations qui construisent ensemble un sous-réseau stable.

Outre la tension et la fréquence, la puissance réactive joue un rôle important. Elle est nécessaire pour maintenir les tensions dans le réseau à courant alternatif et pour établir les champs magnétiques dans les lignes, les transformateurs et les machines. Les longues lignes à vide produisent par exemple de la puissance réactive capacitive et peuvent faire monter la tension. Les grands transformateurs tirent des courants d'appel élevés à l'enclenchement. Un concept de black start ne détermine donc pas seulement quelle installation démarre en premier. Il fixe aussi quels chemins de réseau sont enclenchés successivement, quels transformateurs peuvent être enclenchés, quelles charges restent d'abord séparées et quelles installations sont synchronisées et dans quel état.

Le réglage de la fréquence est lui aussi exigeant. Dans un petit sous-réseau, chaque variation de charge agit plus fortement que dans le réseau interconnecté européen. Il y a moins de masse tournante, moins de réserve de réglage et aucune compensation sur de vastes zones. Si une charge importante est enclenchée, la fréquence peut chuter brutalement. Si de la production est enclenchée sans qu'il y ait assez de charge ou sans que le réglage soit correctement ajusté, la fréquence peut augmenter. Le black start est donc un processus composé de nombreuses étapes contrôlées, et non une simple opération de mise en marche.

Distinction par rapport au blackout, à l'exploitation en îlotage et au courant de secours

Un blackout est un effondrement à grande échelle de l'approvisionnement en électricité. Le code de réseau européen sur l'état d'urgence et la reconstitution du réseau décrit l'état de blackout comme l'état dans lequel l'exploitation d'une partie ou de la totalité du réseau de transport est interrompue. Il le distingue de l'état de reconstitution : dans cet état, toutes les activités visent à rétablir l'exploitation du réseau et à garantir la sûreté d'exploitation. Le black start est donc une capacité et une partie de cette reconstitution, et non l'état de perturbation lui-même. Une panne de courant dans un quartier ou une coupure planifiée n'est pas automatiquement un blackout. Tout redémarrage après une perturbation n'est pas un black start.

L'exploitation en îlotage est apparentée, mais n'est pas identique. Un réseau en îlotage est une zone séparée du reste du réseau, dans laquelle production et consommation sont équilibrées localement. Le black start conduit souvent d'abord à un réseau en îlotage, car la reconstruction commence par de petits sous-réseaux. L'exploitation en îlotage existe toutefois aussi de manière planifiée, par exemple sur des îles, dans des réseaux industriels ou dans des microgrids. Une installation peut être capable de fonctionner en îlotage sans pouvoir démarrer à partir d'un état totalement hors tension. La réglementation allemande traite donc les deux propriétés séparément. Y sont considérées comme installations à démarrage autonome les installations qui fournissent à la fois la capacité de démarrage autonome et l'exploitation en îlotage.

Il faut aussi distinguer l'alimentation de secours. Les groupes électrogènes diesel des hôpitaux, des centres de données ou des stations des eaux sécurisent certains consommateurs. Ils démarrent en cas de panne de réseau et alimentent des installations internes. C'est important pour la protection des infrastructures critiques. Cela ne signifie toutefois pas que l'installation puisse reconstruire le réseau public. Pour cela, elle devrait imposer la tension et la fréquence pour un segment de réseau, respecter des concepts de protection, permettre des manœuvres de commutation, pouvoir être synchronisée avec d'autres installations et être intégrée dans la planification du gestionnaire de réseau. Il en va de même pour les alimentations sans interruption, les stockages domestiques ou les installations de secours dans les bâtiments.

Quelles installations peuvent être à démarrage autonome

Classiquement, ce sont les centrales hydroélectriques, les centrales de pompage-turbinage, les turbines à gaz ou des groupes diesel spéciaux qui assurent le démarrage autonome. Les centrales hydroélectriques démarrent relativement vite et n'ont souvent besoin que de peu d'énergie auxiliaire. Les centrales de pompage-turbinage conviennent lorsqu'elles peuvent démarrer en mode turbine sans alimentation externe ou disposent de groupes de démarrage propres. Les turbines à gaz fournissent rapidement de la puissance, mais elles nécessitent du combustible, une commande et des systèmes de démarrage. Pour les installations alimentées en gaz, l'alimentation en gaz elle-même doit en outre résister à une panne de courant. Les gestionnaires de réseau de transport allemands exigent à cet effet, dans leurs appels d'offres, une preuve spécifique lorsque cela est pertinent.

Les grandes centrales thermiques, comme les centrales à charbon ou nucléaires, ne sont en règle générale pas les premières installations à démarrage autonome. Elles nécessitent de nombreux systèmes auxiliaires et de longs temps de démarrage. Lors de la reconstruction ultérieure, elles peuvent devenir importantes dès qu'un réseau en îlotage alimente leurs besoins propres. En pratique, on démarre donc souvent d'abord un petit groupe robuste. Un chemin de réseau est ensuite établi vers une centrale plus grande afin d'alimenter ses auxiliaires.

Les stockages par batteries peuvent être techniquement adaptés. Pour cela, leurs onduleurs doivent fonctionner en formation de réseau, fournir suffisamment de courant de court-circuit ou des fonctions de protection adaptées, avoir stocké assez d'énergie et pouvoir stabiliser la tension, la fréquence et la puissance réactive. Leur force est la régulation rapide et précise. Leurs limites tiennent au contenu énergétique, à la durée de la reconstruction, au dimensionnement de l'onduleur et à l'intégration dans la protection et la conduite. Un stockage optimisé sur le marché pour la flexibilité de court terme n'est pas automatiquement une ressource de black start fiable. Le droit allemand mentionne expressément les stockages comme fournisseurs possibles de la capacité de démarrage autonome.

Les installations éoliennes et photovoltaïques peuvent également contribuer si elles sont équipées en conséquence. Leur puissance dépend toutefois de la météo et de l'heure du jour. De nombreuses installations sont en outre réglées de manière à se déconnecter en cas de conditions de réseau anormales ou à n'injecter qu'après le retour d'une tension de réseau stable. La puissance installée seule ne suffit donc pas. Il faut des fonctions de régulation définies, une disponibilité garantie, une capacité de communication, une protection de réseau coordonnée et des procédures pour de petits réseaux en îlotage. Avec davantage de production couplée par électronique de puissance et moins de grands générateurs synchrones, la question de savoir quelles installations assumeront à l'avenir des fonctions de formation de réseau devient plus pressante.

La reconstruction comme déroulement planifié

Dans l'UE, le règlement (UE) 2017/2196 régit ce déroulement. Il s'agit d'un code de réseau sur l'état d'urgence et la reconstitution du réseau de transport. Selon ce texte, chaque gestionnaire de réseau de transport doit disposer d'un plan de défense du réseau et d'un plan de reconstitution du réseau, appelé en anglais Restoration Plan. Ces plans devaient être élaborés au plus tard le 18 décembre 2018 en concertation avec les gestionnaires de réseau de distribution, les utilisateurs significatifs du réseau, les autorités de régulation et les gestionnaires de réseau voisins. Ils décrivent les étapes par lesquelles l'approvisionnement est rétabli à l'aide d'installations dotées d'une capacité de démarrage autonome ou d'exploitation en îlotage. Cela inclut aussi la répartition géographique souhaitée de ces installations. Le code de réseau exige en outre des moyens de communication appropriés et des contrôles réguliers des équipements et capacités prévus.

Le déroulement commence généralement par une installation à démarrage autonome qui établit un petit réseau en îlotage. Au départ, celui-ci se compose souvent seulement de l'installation, d'un poste de transformation, de quelques lignes et de peu de charges. D'autres parties du réseau sont ensuite enclenchées de manière ciblée. Par des chemins de démarrage ou de reconstruction, l'énergie parvient aux centrales qui doivent couvrir leurs besoins propres. Avec chaque producteur supplémentaire, le réseau en îlotage s'étend. Après stabilisation, plusieurs réseaux en îlotage sont synchronisés entre eux. Pour cela, la fréquence, la tension et la position de phase doivent suffisamment concorder. Les gestionnaires de réseau de transport allemands décrivent leur approche comme une stratégie ascendante (bottom-up). La reconstruction doit donc être possible par le bas, y compris indépendamment des réseaux voisins. Si un réseau voisin est encore intact, la reconstruction peut aussi commencer à partir de celui-ci.

La prise de charge est une étape critique à part. Après une panne de courant prolongée, les consommateurs se comportent différemment qu'en fonctionnement normal. Appareils de réfrigération, chauffages, pompes, chargeurs et installations industrielles peuvent démarrer presque simultanément. Ce phénomène s'appelle Cold Load Pickup. La charge après la remise sous tension peut être nettement plus élevée que juste avant la panne. Les gestionnaires de réseau réalimentent donc les consommateurs par paliers. Si l'on enclenche trop vite, un réseau en îlotage instable peut de nouveau s'effondrer.

La reconstruction dépend aussi de la communication et du personnel. Les éléments suivants doivent fonctionner : les manœuvres de commutation dans les postes, la coordination entre gestionnaires de réseau de transport et gestionnaires de réseau de distribution, l'accessibilité des salles de commande des centrales, la communication d'urgence, l'approvisionnement en carburant et l'accès aux installations. Le black start n'est donc pas une propriété isolée d'une machine. La capacité résulte de l'installation, du chemin de réseau, du personnel, des contrats, des tests et des processus organisationnels.

Cadre juridique et approvisionnement en Allemagne

En Allemagne, le § 12h de la loi sur l'industrie énergétique (EnWG) range la capacité de démarrage autonome parmi les services système non liés à la fréquence. Elle doit en principe être acquise de manière transparente, non discriminatoire et fondée sur le marché. La Bundesnetzagentur peut fixer des dérogations lorsqu'une acquisition par le marché ne serait pas économiquement efficace. Elle n'a accordé aucune dérogation de ce type aux gestionnaires de réseau de transport. Par la décision BK6-21-023 du 13 janvier 2023, elle a au contraire prescrit un concept d'approvisionnement. Selon celui-ci, chaque gestionnaire de réseau de transport responsable d'une zone de réglage acquiert de manière autonome la capacité de démarrage autonome dans des régions d'approvisionnement. L'objet est le nombre d'installations à démarrage autonome nécessaires. Les installations appropriées situées dans les réseaux de distribution doivent être prises en compte.

La transition s'effectue par étapes. Au plus tard douze mois après la décision, une procédure devait débuter dans chaque zone de réglage pour au moins une région d'approvisionnement. Au plus tard six ans après, des procédures doivent être lancées pour toutes les régions. Une attribution est suivie d'un délai de préparation, en règle générale de trois à cinq ans. Le fournisseur peut y construire ou moderniser son installation. En cas de besoin à court terme et non prévisible auparavant, le délai de préparation peut exceptionnellement être plus court. La rémunération convenue couvre l'ensemble des prestations liées à la capacité de démarrage autonome.

Par la décision BK6-21-360 du 22 février 2023, la Bundesnetzagentur a dispensé les gestionnaires de réseau de distribution de l'obligation d'acquisition fondée sur le marché. Motif : la reconstruction du réseau relève pour l'essentiel de la compétence des gestionnaires de réseau de transport. De telles dérogations doivent être réexaminées au moins tous les trois ans. Les gestionnaires de réseau de distribution restent néanmoins impliqués, car de nombreuses manœuvres de commutation, charges, producteurs décentralisés et consommateurs critiques se trouvent dans leurs réseaux.

Les obligations de test sont elles aussi réglées. Selon le code de réseau de l'UE, tout fournisseur qui assure le démarrage autonome avec une installation de production d'électricité doit tester cette capacité au moins tous les trois ans. Une obligation correspondante s'applique aux systèmes CCHT dotés d'une capacité de démarrage autonome. En Allemagne, les modalités pour les fournisseurs de services système de reconstitution du réseau approuvées par la Bundesnetzagentur en 2020 précisent ces exigences. Sont prévus des contrôles réguliers, des tests supplémentaires après des remises en état ou de longs arrêts, des essais d'exploitation et des entraînements communs sur simulateur avec le gestionnaire de réseau de transport. Une indication du fabricant ne suffit donc pas. La capacité de démarrage autonome doit être démontrée et maintenue en exploitation.

Particularités économiques

Le black start est rarement nécessaire, mais il a une valeur très élevée en cas de crise. Le prix de l'électricité ne reflète pas cette valeur. La capacité de démarrage autonome entraîne des investissements et obligations supplémentaires : groupes de démarrage, systèmes de batteries, techniques de commande, tests, disponibilité du personnel, documentation, logistique de combustible et concepts de protection spécifiques. Sans acquisition ni rémunération propres, il y aurait peu d'incitation à maintenir durablement de telles capacités. Les coûts des gestionnaires de réseau de transport sont en principe intégrés dans les coûts de réseau.

Les installations évoluent en outre au fil des ans. Une centrale est mise à l'arrêt, un stockage est utilisé autrement, une commande se comporte différemment après une mise à jour logicielle, un chemin de réseau disparaît à la suite de travaux, ou du personnel expérimenté quitte l'exploitation. La capacité de démarrage autonome n'est donc pas une inscription permanente dans une liste d'installations. Des appels d'offres, des contrats et des tests récurrents doivent garantir qu'elle reste effectivement disponible.

Pourquoi le black start devient plus difficile et plus important avec la transition énergétique

Autrefois, de grands générateurs synchrones étaient disponibles dans de nombreuses régions. Ils fournissaient tension, fréquence, puissance de court-circuit et masse tournante, sans que ces propriétés apparaissent comme des produits distincts. Lorsque de telles installations sont exploitées moins souvent ou mises à l'arrêt, leurs fonctions système doivent être fournies autrement. Parallèlement, l'éolien, le photovoltaïque, les stockages, les électrolyseurs, les pompes à chaleur et l'infrastructure de recharge modifient les flux de charge. Beaucoup de ces installations sont raccordées au réseau de distribution par de l'électronique de puissance. Cela peut soutenir la reconstruction si les installations forment le réseau, sont pilotables et intégrées dans les plans. Cela peut la compliquer si elles se déconnectent en conditions instables, si des voies de communication manquent ou si les gestionnaires de réseau en savent trop peu sur l'état des installations.

L'électrification de la chaleur, des transports et de l'industrie rend davantage de consommateurs dépendants du réseau électrique. Les parcs de recharge, les pompes à chaleur ou les électrolyseurs ne doivent pas démarrer de manière incontrôlée lors de la reconstruction. Pilotés de façon ciblée, ils peuvent toutefois aider à absorber de la production dans un réseau en îlotage ou à stabiliser la fréquence et la tension. Cela requiert une pilotabilité technique et des responsabilités claires.

Malentendus fréquents

Décentralisé ne signifie pas automatiquement plus facile à reconstruire : de nombreuses petites installations sans régulation coordonnée peuvent créer une incertitude supplémentaire lors de la reconstruction. Des appareils de protection se déclenchent, des onduleurs attendent une référence de réseau et l'injection varie avec la météo. La décentralisation ne remplace pas la planification de la reconstruction.
Les batteries ne sont pas automatiquement des installations de démarrage autonome : elles doivent fournir une tension définie, une fréquence stable, suffisamment de puissance réactive et une capacité de surcharge, être compatibles avec la protection du réseau et stocker assez d'énergie pour toute l'étape de reconstruction. Un stockage déchargé sur le marché peu avant la perturbation risque de faire défaut. S'il doit servir de ressource de black start, il lui faut des règles d'exploitation prévoyant un état de charge minimal.
Les groupes de secours ne démarrent pas le réseau public : le diesel d'un hôpital protège l'hôpital, pas le réseau de distribution. Il est le plus souvent volontairement commuté de manière à ne pas réinjecter de courant dans des lignes hors tension, afin que personne ne soit mis en danger. Une injection dans le réseau exige une synchronisation, une protection de réseau coordonnée et l'autorisation du gestionnaire de réseau.
Un réseau ne se remet pas en marche comme un appareil isolé : selon les dommages, l'étendue, la disponibilité des installations, la situation des communications et la structure du réseau, la reconstruction peut durer de nombreuses heures. Si des équipements sont endommagés, si le combustible manque ou si les télécommunications tombent en panne, cela prend plus de temps.

Black start et notions voisines

La stabilité du réseau décrit la capacité du système en fonctionnement à maintenir la fréquence, la tension et le synchronisme dans des limites admissibles. Le black start n'intervient que lorsque cette stabilité est perdue à grande échelle ou qu'une zone est devenue hors tension. La réserve de réglage stabilise le système en fonctionnement, le black start reconstruit un système en panne. La flexibilité peut être utile lors de la reconstruction, mais ne remplace pas la capacité de démarrage formant le réseau. La réserve de réseau (Netzreserve), la réserve de capacité et le redispatching visent à prévenir en amont les congestions et les problèmes de stabilité. Le black start est maintenu pour le cas où cette prévention n'a pas suffi. La résilience englobe l'évitement, la limitation et le dépassement des perturbations ainsi que le rétablissement qui suit. La capacité de démarrage autonome appartient au dernier maillon de cette chaîne et constitue un élément de la résilience, non l'ensemble de son contenu.

Ce que la notion met en évidence

La sécurité d'approvisionnement ne se mesure pas uniquement à la quantité d'énergie produite. Une installation peut fournir de nombreux kilowattheures par an et être pourtant à peine utilisable pour la reconstruction. Une autre fonctionne rarement, mais est indispensable pour le premier chemin de démarrage. Un parc de centrales peut produire assez d'électricité dans le bilan et offrir pourtant trop peu de capacité de reconstruction. Quiconque débat de mises à l'arrêt, de stratégies de centrales, de soutien au stockage ou d'onduleurs formant le réseau ne devrait donc pas traiter la capacité de démarrage autonome comme un détail marginal. Elle n'est toutefois pas non plus un argument pour conserver durablement n'importe quelles vieilles installations. La question de fond est la suivante : quelles fonctions de reconstruction sont nécessaires dans quelle région, quelles alternatives existent, comment sont-elles testées, et qui porte la responsabilité et les coûts ?

Le black start n'est donc ni un simple redémarrage ordinaire ni une résilience de crise générale. La notion décrit la capacité vérifiée de reconstruire, à partir d'un état hors tension, une exploitation ordonnée du réseau : d'abord localement, puis par des chemins de réseau définis et enfin par la synchronisation de parties de réseau plus grandes.

Sources

Verordnung (EU) 2017/2196 der Kommission vom 24. November 2017 zur Festlegung eines Netzkodex über den Notzustand und den Netzwiederaufbau des Übertragungsnetzes — Europäische Kommission / EUR-Lex; 2017-11-24. Art. 1, Art. 4, Bestimmungen zum Netzwiederaufbauplan und Testplan
Zusammenfassung: Netzkodex über den Notzustand und den Netzwiederaufbau des Übertragungsnetzes — EUR-Lex (Amt für Veröffentlichungen der EU); unbekannt. Abschnitte Wichtige Eckpunkte und Schlüsselbegriffe
BK6-21-023: Spezifikationen und technische Anforderungen der marktgestützten Beschaffung der nicht frequenzgebundenen Systemdienstleistung „Schwarzstartfähigkeit“ (Beschaffungskonzept) — Bundesnetzagentur, Beschlusskammer 6; 2023-01-13. Anlage 1 zum Beschluss, Abschnitte zu Begriffsbestimmungen, Umstellung und Vorlaufzeit
BK6-21-360: Ausnahme der Verteilernetzbetreiber von der marktgestützten Beschaffung der Schwarzstartfähigkeit (Verfahrenseinleitung) — Bundesnetzagentur, Beschlusskammer 6; unbekannt (Beschluss vom 22.02.2023). Verfahrenseinleitung, Begründung
BK6-18-249: Beschluss zu den Modalitäten für Anbieter von Systemdienstleistungen zum Netzwiederaufbau — Bundesnetzagentur, Beschlusskammer 6; 2020-05-20. Modalitäten zu Begriffsbestimmungen, Überprüfungen und Betriebsversuchen

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Edited by eCMS on 11.11.2026 16:01