Hello visiteur mon site utilise des cookies pour les statistiques de fréquentation!

Page sur le réseau smart-grid

Schéma théorique d'un réseau d'interconnexion entre l'Europe, l'Afrique du nord et le Moyen orient
La smart grid est une des dénominations d'un réseau de distribution d'électricité intelligent qui utilise des technologies informatiques de manière à optimiser la production et la distribution et mieux mettre en relation l'offre et la demande entre les producteurs et les consommateurs d'électricité.
Un ensemble de technologies informatiques doit permettre d'atteindre l'objectif d'une smart grid où la production et les flux d'électricité sont optimisés, les risques de black-out et les pertes sur les réseaux minimisés.
Le système de suivi intelligent des flux d'électricité sur l'ensemble du réseau de transport et de distribution d'électricité constitue le cœur de la smart grid. Il permet de connaître en temps réel l'état du réseau, d'anticiper les incidents, de faciliter la prise de décision informée pour optimiser le réseau et le rendre plus sûr. La qualité de l'électricité peut également être contrôlée en temps réel et stabilisée (il s'agit d'un problème causant des dommages importants aux équipements électriques). La smart grid inclut des systèmes de contrôle autonomes présents localement sur le réseau qui permettent de prendre les bonnes décisions d'orientation des flux en fonction de l'évolution d'un ensemble de paramètres (pic de consommation local, coupure de ligne, mise hors tension d'une centrale de production, coûts marginaux de production des centrales).
Les smart grids seront également équipés de systèmes de réponse adéquate à des attaques terroristes contre le réseau de transport ou de distribution d'électricité, ou contre une centrale de production électrique. L'innovation technologique permettra d'améliorer les systèmes de réponses actuels aux incidents, qui conduisent parfois les gestionnaires de réseau à commettre des erreurs aux conséquences lourdes.
Si le système de transport et de distribution actuel est adapté à un réseau de production électrique organisé en centrales électriques à la production prévisible, la multiplication des sources de production d'électricité intermittentes et imprévisibles (éolien, photovoltaïque) pose problème. Les réseaux de distribution d'électricité doivent être de plus en plus flexibles afin de s'adapter aux variations de ces sources de production décentralisées. L'intégration des sources de production décentralisées et renouvelables au sein des réseaux électriques est ainsi l'un des buts principaux des smart grids.
La coordination des flux d'électricité sur les réseaux locaux et interrégionaux permet également une diminution des pertes sur les réseaux électriques dues aux phénomènes de congestion du réseau. Les smart grids, en orientant intelligemment les flux, permettent de réduire ces pertes.

Le role de la CRE

En tant qu'autorité publique indépendante, la CRE a choisi de se saisir de la problématique. Compétente en matière de réseaux, elle veille au développement et au bon fonctionnement des réseaux publics de transport et de distribution d'électricité. En outre, il lui semble important d'informer sur les changements énergétiques à venir et d'expliquer la nature et les formes que prennent ces changements. La CRE a décidé d'organiser la réflexion et la concertation à travers plusieurs initiatives.
Elle a ouvert la réflexion sur le sujet en organisant, le 27 janvier 2010, en partenariat avec l'Université Paris-Dauphine, le premier colloque institutionnel consacré aux réseaux électriques intelligents et à leurs impacts sur le monde de l'énergie. Ce colloque a réuni de nombreux acteurs des domaines de l'électricité et des technologies de l'information mais aussi des sociologues, des chercheurs et des universitaires.
Suite à ce colloque et toujours en partenariat avec l'Université Paris-Dauphine, elle a publié, le 8 novembre 2010, un livre intitulé L'électricité du futur : un défi mondial. Il donne la parole aux acteurs des évolutions que connaissent les réseaux électriques et met ces mutations en perspective.
Enfin, souhaitant continuer de promouvoir dans la durée la réflexion et la concertation sur le sujet, la CRE a lancé, en décembre 2010, le premier site Internet collaboratif dédié aux Smart grids (www.smartgrids-cre.fr). Outil de diffusion et de promotion des travaux et expérimentations menés dans le monde sur les Smart grids, le site se veut un cercle d'échanges et de réflexion, un carrefour des idées, afin de fédérer l'ensemble des initiatives des acteurs concernés par le sujet. Leur participation au site assure la richesse et la diversité des informations et points de vue.

Généralités

La mise en oeuvre, sur le réseau de distribution physique existant, de capteurs reliés à un réseau informatique et à un puissant système d'analyse capable de s'appuyer sur des données prospectives de court, moyen et long terme, doit permettre un meilleur ajustement de la production et de la consommation d'électricité, avec les avantages suivants :
Détail
diminution des pics de consommations, en lissant la courbe de charge, permettant ainsi de réduire la production d'électricité par des énergies fossiles
évitement des pannes dues à une surcharge
moindres pertes en ligne
intégration au réseau facilitée pour un bouquet de sources d'énergie propre; sûres et complémentaires, mais souvent irrégulières et diffuses telles que les éoliennes domestiques, hydroliennes, fermes éoliennes, panneaux solaires domestiques, centrales solaires, petite hydraulique, les sources marémotrices etc.
transferts facilités et optimisés de production électrique sur grande distance.
Bien que certaines technologies soient estampillées smart grid, le terme se réfère plus à un ensemble de technologies qu'à un item précis.
L'émergence des réseaux intelligents est accentuée par l'évolution des logiques législatives introduites par l'ouverture des marchés de fourniture d'électricité à la concurrence.
Ainsi, les apports précédents proviennent principalement du gestionnaire de réseau de distribution, mais d'autres apports des réseaux intelligents concernent directement les clients finaux en lien avec leur fournisseur d'énergie

Efficacité

Selon le Département de l'énergie des états-Unis, si les technologies de réseau intelligent rendaient le réseau électrique américain plus efficace de 5%, cela équivaudrait à une économie en termes d'émission de gaz à effet de serre de 53 millions de voitures et l'amélioration du réseau grâce à ces technologies devrait permettre une économie de 46 à 117 milliards de dollars d'ici à 2023.
Selon une autre étude, l'Europe pourrait de son côté grâce à un super-réseau intelligent (SuperSmart Grid, SSG sécuriser son alimentation énergétique, en développant les énergies douces, renouvelables et décentralisées, tout en diminuant fortement ses contributions à l'effet de serre. Ce réseau permettrait même selon l'étude de basculer dès 2050 sur un réseau uniquement alimenté par des énergies propres, sûres et renouvelables.
à Taïwan où le groupe Taiwan Power, principal énergéticien de l'île estime que le réseau intelligent est le seul moyen de contourner la paresse humaine, ce dernier estime pouvoir faire économiser 10%, rien qu'en gérant de manière automatique les équipements de veille et 10 à 20% supplémentaires en faisant de même avec la Compteurs intelligents
L'expression smart grid est souvent associée au concept de compteur intelligent (smart meter) capable de donner une facturation par tranche horaire permettant aux consommateurs de choisir le meilleur tarif chez les différentes entreprises productrices, mais aussi de jouer sur les heures de consommation, permettant ainsi une meilleure utilisation du réseau électrique. Un tel système permettrait aussi de cartographier plus finement les consommations et de mieux anticiper les besoins, à des échelles plus locales.
En France par exemple, Linky, le compteur d'ERDF sera une véritable révolution pour développer le concept Smartgrid, associé à certaines box chez les usagers, il devrait permettre de piloter certains équipements à distance pour faciliter la gestion de la charge électrique qui transite sur les réseaux (exemple, pilotage de la charge des véhicules électriques, pilotage de la mise en marche des fours, des machines à laver...).
Des ploggs, mis en communication par des logiciels de type middleware, permettent à des appareils de communiquer entre eux.
Les grandes entreprises du secteur de l'informatique, comme Google et Microsoft travaillent sur ces compteurs intelligents pour en faire des interfaces de suivi (tableaux de bord) de la consommation. L'utilisateur peut alors connaître le détail de sa consommation, par pièce, par interrupteur, par période, par type d'équipements et connaître les postes sur lesquels des économies d'énergie sont possibles.
Ce réseau, s'il se développe, donnera aux opérateurs des informations indirectes et directes sur la vie privée (horaires et activité des habitants). Néanmoins sa capacité annoncée à améliorer le rendement énergétique et les économies de factures individuelles semblent faciliter son acceptation par le public. Cette acceptation par les utilisateurs reste à démontrer, c'est pourquoi en France, l'ADEME sous l'impulsion du Ministère du développement durable, a lancé des appels à manifestations d'intérêts courant 2009 visant à démontrer l'efficacité énergétique apportée par le concept smartgrid tout en favorisant l'intégration des énergies renouvelables distribuées. Les projets attendus devront être en cohérence avec la feuille de route réseaux et systèmes électriques intelligents intégrant les énergies renouvelables, les principaux objectifs doivent : favoriser l'intégration des énergies renouvelables sur les réseaux de distribution; participer à l'amélioration de l'efficacité énergétique, développer des nouveaux modèles d'affaires pour la vente de l'énergie et enfin intégrer le compteur intelligent comme vecteur technologique et économique pour faciliter la gestion active de la demande. Par ailleurs un des thèmes du grand emprunt 2010 traite des réseaux intelligents et vise notamment à satisfaire les engagements du Grenelle 2 à travers le développement des réseaux intelligents et son impact sur le grand public (amélioration énergétique, bilan économique long terme...). Les attributions de l'ADEME et du grand emprunt sont prévues pour fin 2010 début 2011 et devraient concerner les grands acteurs de l'énergie: producteurs, gestionnaires des réseaux de distribution, commercialisateurs, mais aussi industriels, institutions, universités...

Aspects financiers

Les réseaux de distribution directement concernés par le concept smartgrid ont été conçus initialement pour distribuer l'énergie de l'amont vers l'aval ("des centrales vers les consommateurs"). Avec la production décentralisée (photovoltaïque, éolien...) et avec la modification des utilités (véhicule électrique), la donne est en train de changer. L'émergence des smartgrids fait apparaître ainsi de vraies questions financières pour définir à qui profite ces nouvelles technologies:
L'effacement de la pointe est une expression qui caractérise les techniques des gestionnaires et fournisseurs d'électricité pour effacer' les pics de consommation. L'idée principale étant de trouver un moyen pour éteindre certains appareils électriques (concrètement le chauffage électrique très présent en France ou la climatisation très présente en Californie) lorsque la demande générale est trop forte. Cette pointe de consommation est généralement constatée lors des hivers rigoureux vers 19h et le volume peut atteindre 1, 5 fois la moyenne journalière .
L'effacement de la pointe est le vrai enjeu des smart grids car il pourra permettre de réduire les émissions de CO2 et autres polluants, mais aussi car il apportera une économie substantielle pour les fournisseurs d'électricité (moins d'investissements de production ou d'achat à la bourse de l'électricité) et pour les consommateurs (facture allégée). Cette performance ne sera possible que si le réseau électrique est suffisamment intelligent. En effet, il faudra compter sur plusieurs briques du lego technologique des smart grids. La première brique étant le smart metering qui permet d'avoir une vision fine des consommations et donc de voir arriver les pics.
Cette approche de répondre à la demande, un peu prosaïque et vague. C'est pourtant un domaine en pleine explosion qui fait l'objet de beaucoup d'innovations technologiques.Cette technologie ne consiste pas à éteindre les appareils lors des pointes, mais à ajuster dynamiquement la demande à la production. Par exemple en démarrant votre lave-vaisselle quand les éoliennes du champ d'à côté sont en action car le vent s'est levé.
Cependant, il reste un obstacle de taille dans cette démarche: le mode de rémunération de l'électricité. En effet, pour que le consommateur-acteur accepte cette flexibilité dans sa manière de consommer il faudra l'encourager avec des mesure chiffrées. Cette méthode de rétribution ou de réduction de la facture est encore à inventer.

Stocker l'électricité pour aider les réseaux à être intelligents.

Détail
Une des composantes techniques qui permet d'obtenir un réseau intelligent est d'y intégrer des capacités de stockage d'électricité.
Tout d'abord, comme nous l'avons dit un des buts des smart grids est l'intégration facilitée des EnR en particulier de source éolienne et solaire.Le propre de ces énergies est la volatilité de leur production d'électricité, dépendante de la météo. Intégrer un stockage d'énergie avec ces EnR permettrait de faire tampon pour injecter dans le réseau de l'électricité de manière plus régulière.
La seconde bonne raison d'intégrer des éléments de stockage dans les smart grids est l'éffacement' des pics de production, limitant ainsi la génération violente' d'énergie qui s'accompagne souvent d'émission violente' de polluants (CO2 ou autres). Les stocks d'électricité pourront être injectés dans le réseaux quand la demande est trop forte et se recharger dans les périodes creuses.
Enfin, disposer de réserves d'électricité permet d'éviter des coupures de courant intempestives et les réseaux pourraient devenir 'auto-cicatrisants'. Lorsqu'une panne est détectée assez vite par le réseau intelligent, celui inject de l'électricité stockée avant que la panne n'atteigne les consommateurs.
Stockage sous forme d'énergie mécanique:
Faute de stocker l'électricité directement, une des idées est de stocker un élément physique et son énergie potentielle. En clair l'énergie électrique qui n'est pas envoyée dans le réseau dans les périodes creuses peut être utilisée pour actionner des pompes pour compresser du gaz ou remonter de l'eau. Dans le premier cas, le gaz mis sous pression est stocké dans un réservoir adapté (souvent souterrain), il est libéré pour actionner des turbines productrices quand la demande est très forte. Dans le second cas, c'est une centrale hydro-électrique qui fonctionne dans les deux sens: pomper de l'eau vers l'amont du barrage ou faire tourner les turbines génératices.
Una autre alternative (plus difficile techniquement) pour le stockage sous forme d'énergie mécanique est de profiter de l'inertie d'un rotor. Cette technologie est plus connue sous le nom de FES. La société Beacon Power est spécialisée dans cette technologie et l'a mis en place aux Etats-Unis pour absorber les variations marginales entre la production et la demande d'électricité.
Batteries et Ultra-condensateurs :
Ces deux éléments sont étudiés ensemble car ils forment un duo qui répond à deux besoins complémentaires et présentent des enjeux similaires pour l'industrialisation. Les ultra-condensateurs peuvent stocker et décharger de l'électricité très vite et pendant des temps très courts, alors que les batteries ont des temps de réponses beaucoup plus long.
Les ultra-condensateurs sont encore peu présent dans le réseau électrique à cause de leur coût. Mais si l'on considère que celui ci a été réduit de 95% depuis 1980 et qu'il pourrait encore être réduit de 50%, l'intérêt des industriels pour ce composant devrait monter en flèche.
Autant les batteries joue un rôle prédominant au niveau domestique, autant leur intégration à l'échelle industrielle est difficile. A nouveau, ces technologies prometteuses devront être capable de démontrer leur capacités à devenir des produits industriels robustes et abordables. La maturité de ce domaine devra donc atteindre quelques années.
Haut de page