Le développement des smart grids est essentiel pour atteindre les objectifs de sécurité énergétique, de développement de l’économie et de limitation du changement climatique. Il s’agit de répondre à la demande croissante en énergie et à l’efficacité énergétique, d’intégrer les sources d’énergies renouvelables et les services de recharge électrique des véhicules, tout en réduisant le pic de la demande et en stabilisant le système électrique.
Définition : Les smart grids sont des réseaux électriques qui utilise les technologies avancées d’information et de communication et autres pour superviser et gérer le transport de l’électricité de toutes les sources de génération pour répondre aux demandes variées des utilisateurs finaux. Cela inclut les réseaux électriques de transmission et distribution ainsi que leurs interfaces avec la génération, le stockage et les utilisateurs finaux
Slide
2 Smart grids-Caractéristiques :
Adaptabilité : ces réseaux seront capables de se reconfigurer rapidement en fonction de la demande, des ressources disponibles, de la saison, du moment de la journée, …
Self-healing : le réseau sera capable de détecter des anomalies sur le réseau et ainsi de reconfigurer le réseau de transport pour assurer la continuité de service
Réseau optimisé : utilisation optimale des ressources et du réseau
Prédictibilité : le réseau sera capable d’analyser et de prédire les besoins
Réseau distribué : mis en commun de toutes les sources d’énergie
Communication bi-directionnelle : les informations remontent du client final vers les lieux de production
Smart pricing : adapter le prix de l’électricité consommée en fonction de la manière dont l’électricité a été produite
2.1 Améliorations apportées par les Smart grids :
Meilleure sécurité énergétique
Le réseau serait capable de s’adapter en temps réel face aux pics de consommation et aux incidents réseau
La production, la planification de production ainsi que l’approvisionnement des ressources primaires seraient facilitées grâce aux informations transmises sur le réseau
Amélioration de la continuité de service
Suivi des habitudes de consommation chez le client final – responsabilisation des clients face à leur consommation énergétique
Production énergétique plus écologique
2.2 Objectif des réseaux intelligents : Les réseaux intelligents visent à intégrer de manière efficiente les actions de l’ensemble des utilisateurs afin de garantir un approvisionnement électrique durable, sûr et au moindre coût ». Les smart grids associent les technologies de l’information et de la communication (TIC) aux réseaux. Les systèmes communiquant, en parallèle des réseaux de distribution, ainsi que l’intelligence embarquée doivent permettre un meilleur ajustement entre production et consommation d’électricité et l’intégration des énergies renouvelables.
N.B L’une des clés de la réussite des smart grids repose sur les moyens de faire circuler les informations permettant d’optimiser le réseau électrique
Définition :
Couche d’information : C’est le « cerveau » du réseau
Smart Grid Management Center (SGMC) : Système qui gère et contrôle le réseau intelligent
Slide
SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition :Serveur de données qui supervise et contrôle les parties automatisées du réseau à partir des données du réseau intelligent
Acquisition de signaux depuis les sous-parties du réseau
Envoi d’ordre et de consigne vers les composants du réseau
2.3 Les compteurs intelligents : Les compteurs intelligents ont pour objectif de mesurer de manière détaillée et précise la consommation. Ces informations sont alors transmises sur le réseau intelligent pour être analysé dans le Smart Grid Management Center. A terme, ces compteurs pourront:
Permettre une connaissance en temps réel de la consommation
Repérer des consommations anormales
Repérer des coupures électriques
Repérer les postes à forte consommation dans une habitation
De très nombreux projets de compteurs intelligents sont déjà déployés ou émergent à travers le monde. Actuellement, les compteurs font plutôt partie de la famille des compteurs communicants. Les possibilités et les fonctionnalités restent encore limitées.
Slide
2.4 Compteurs de type Linky :Système de communication bi-directionnel, évolutif et interopérable (des matériels interchangeables, des protocoles de communication standards)
Slide
N.B Linky n’est pas à proprement parler un compteur intelligent. Il fait plutôt partie de la famille des compteurs communicants. En France, pour les foyers équipés du gaz de ville, GRDF a développé un compteur communicant pour la consommation de gaz (Gazpar).
Une vague “smart” générale
Un phénomène mondial (2010 : 50 millions de compteurs électriques communicants ; 2020 : plus de 900 millions)
Une architecture utilisée également dans les réseaux de gaz, d’eau ou de collecte des déchets
Le système communicant est au croisement du client et du réseau
Slide
Le compteur Linky apporte de meilleurs services aux consommateurs
Améliorer le service quotidien:
Des factures basées sur la consommation réelle
Une majeure partie des interventions réalisées à distance en moins de 24 heures sans la présence du client
Des délais d’intervention réduits en cas d’incident
Accompagner la transition énergétique
Une intégration facilitée des nouveaux usages (véhicule électrique, énergies renouvelables)
Un accès sécurisé à des informations permettant de suivre et comprendre sa consommation
Un pilotage d’appareils de la maison pour maîtriser les consommations et le budget
Un outil simple et unique pour aider au développement de l’effacement
Les compteurs communicants constituent autant de capteurs d’informations sur le réseau. Leur infrastructure de télécommunication transforme radicalement la conduite et l’exploitation des réseaux.
Une meilleure localisation des pannes sur les réseaux basse et moyenne tension permettant des dépannages plus rapides
Un suivi détaillé de la qualité de l’électricité permettant de mieux gérer les réclamations client et de leur apporter plus rapidement une réponse concrète
Une capacité accrue à agir à distance sur les réseaux dans le cadre des programmes d’effacement ou de délestage
De nouveaux outils pour simuler les prévisions de contraintes production / consommation sur le réseau jusqu’à la maille locale
Des capacités d’observation et de pilotage pour optimiser l’implantation des bornes de recharge, des EnR et pour maintenir le bon niveau de tension
2.5 Vers les compteurs intelligents : Pour le moment, les fonctionnalités sont limitées. A terme, les compteurs intelligents seront capables de faire :
De la gestion à distance (augmenter/baisser la puissance, coupure de courant, …)
Proposer des courbes de charge – analyse de consommation
Gérer la microproduction d’énergie (Bâtiment à Energie Positive)
Permettre de centraliser les informations globales et particulières de consommation
Smart Grid et bâtiment
2.6 Fonctionnement des smart grids
L’architecture des réseaux intelligents se compose de trois niveaux :
le premier sert d’acheminement de l’électricité et le gaz naturel par une infrastructure classique d’ouvrages électriques et de gaz naturel ;
le deuxième niveau est formé par un maillage de communication fondée sur différents supports et technologies de communication servant à collecter les données issues des capteurs installés sur les réseaux électriques ;
le troisième niveau est constitué d’applications et de services, tels que des systèmes de dépannage à distance ou des programmes automatiques de réponse à la demande d’électricité utilisant une information en temps réel.
Slide
2.6.1 Différentes stratégie Smart Grid
Flexibilité des moyens de productions
Flexibilité des réseaux de transport
Stockage d’énergie, Flexibilité de la demande dont bâtiments
2.7 Optimisation facture ou puissance : Par exemple : – Puissance crête max = 6 kW de 18 h à 20h – Prix kWh très cher de 19h à 20h – 5 kW de 11h à 12h
France : compteurs enverront messages :
Prix très bon marché de 0h à 10h ,
cher de 10h à 12h ….très très cher de 19h à 20h, …..
Autres messages via box internet ?
Optimisation : -Manuelle (report du lave linge..) et/ou automatique (réduction température, report lave vaisselle..) à tout en laissant la main à l’utilisateur
Élément à prendre en compte : Puissance unitaire kW – Durée envisageable – inertie – confort
2.9 Eléments indispensables
Communication avec réseau :
Compteur intelligent – module radio ERL standardisé
Box télécom : + possibilités / compteur
Implication utilisateur-gestionnaire :
Information / tarifs, demandes réseau
Programmation désirs/ confort. Dérogation possible
Afficheur + commande locale dans lieu de vie(TV, internet, portable en complément, dépend de la personne..)
Lien avec usages – équipements : Gestion équipements = capteur et boucle local + interface utilisateur=> Nécessité lien avec gestion locale = chef d’orchestre
Architecture envisageable
Slide
Neuf, rénovation :
Smart Grid facilité : -Installation électrique neuve à créer, -Installateur sur place (déplacement …) – Gain maximum / théorie
Préconiser « Smart Grid ready » -Smart cabling : commande – info et énergie dissociées, – Afficheur et sous comptage
Possibilités importantes: ex chauffage
Existant : Smart Grid + difficile :
installation électrique existante
installateur à déplacer
Mais potentiel d’effacement + grand en nombre et puissance. Recherche solutions + simples possibles: agir sur chauffage + ECS.
Différentes configurations possibles : Gestionnaire énergie, – Délesteur présent ou non, Fil pilote présent ou non, Programmateur présent ou non
Les Smart Grids sont actuellement dans une phase d’expérimentation et de validation de concept. Il existe déjà quelques réalités (Linky) mais il reste encore beaucoup à faire avant que les smart grids deviennent réalité. La réalité des smart grids ne viendra probablement pas des pays dit « développés » qui possède déjà :
Réseaux relativement stables et fonctionnels
Peu de croissance de la demande dans le futur
Pas de moyens ni d’intérêt à investir massivement dans ce concept
Les 1ers smart grids viendront probablement de pays tels que l’Inde ou la Chine …:
