L’électricité est un vecteur énergétique très important, en dépit du manque de capacité de stockage en grande quantité. Le réseau électrique est vu comme une bonne solution pour atténuer ce déficit de stockage de l’électricité. Des enjeux énormes résident sur le développement des réseaux électriques, notamment avec la montée en puissance des énergies renouvelables partout dans le monde. En Europe par exemple, une cible de 33% à l’horizon 2020 a été fixée en termes de proportion d’électricité d’origine renouvelable. Il faudra donc dans l’avenir innover et développer des réseaux intelligents, capables de faire face à cette transition énergétique.
Pour répondre à ces enjeux, l’auteur va présenter dans un premier temps le fonctionnement des réseaux électriques actuels en Europe et en France notamment, ensuite son évolution actuelle et enfin, un accent particulier sera mis les Smart Grids, que sont les réseaux intelligents.
I. Infrastructures du réseau
L’infrastructure du réseau électrique est celle qui achemine l’énergie électrique depuis les générateurs, jusqu’à la consommation finale. Le réseau est composé de plusieurs segments qui dépendent de la tension utilisée. On distingue entre autres la très haute tension, la haute tension, la moyenne tension et la basse tension. Selon ces distinctions, la nature du réseau change. En effet, le réseau de transport a une structure maillée, si bien que l’électricité peut emprunter plusieurs voies entre deux points donnés du réseau, ces points sont appelés des nœuds. En revanche, le réseau de distribution en moyenne tension a spécifiquement une structure bouclée et le réseau de basse tension a une typologie radiale.
A chaque nœud du réseau, on trouve ce qu’on appelle un poste électrique. Ce dernier est composé d’un ou plusieurs transformateurs, d’équipements de coupure, d’aiguillage et de protection. Le rôle d’un poste électrique est le raccordement d’un tiers au réseau électrique, l’interconnexion et la transformation de l’énergie d’un niveau de tension à un autre. On trouve aussi d’autres infrastructures du réseau, comme les pylônes, les lignes, les câbles, etc.
II. Les acteurs du système électrique en France
Après la libéralisation du secteur de l’électricité en France en 2000, plusieurs acteurs du système électrique français ont vu le jour. Ils interviennent dans tous les segments du système électrique, de la production à la commercialisation. On en distingue 4 principales catégories. Une première catégorie d’acteurs intervient dans des activités purement concurrentielles, au niveau de la production, la fourniture et la commercialisation. On trouve dans cette catégorie quelques acteurs qui interviennent dans toutes les activités, comme EDF ou ENGIE. D’autres se spécialisent dans un segment particulier, comme dans la fourniture d’électricité 100% renouvelables, c’est le cas d’Enercoop.
Une deuxième catégorie d’acteurs intervient dans des activités régulées relevant du transport de la très haute-tension et de la haute tension, c’est le cas de RTE, de la distribution de la moyenne et de la basse tension, c’est le cas principalement de ENEDIS qui couvre presque 95% du territoire français. On trouve également quelques régies ou entreprises locales de distribution. Et enfin les deux autres catégories d’acteurs du système électrique français sont composées de la Commission de Régulation qui veille au bon fonctionnement du marché de l’électricité et des consommateurs finaux de l’électricité.
III. Source de production décentralisée
Des enjeux énormes existent dans la production décentralisée avec le développement des énergies renouvelables. Ces sources de production décentralisées concernent en particulier les réseaux de moyenne et basse tension. Deux grandes différences distinguent la production décentralisée et la production classique. La première réside au niveau des installations. La production décentralisée possède plusieurs installations.
En France par exemple, on dénombre plus de 340 000 installations, dont 95% de la production sont injectées dans le réseau de distribution. Le deuxième avantage de la production décentralisée est lié à la faiblesse de la puissance de raccordement. On observe entre autres avantages de la production décentralisée, la diversité de ressources, leur disponibilité qui parfois varie en fonction de la nature de la ressource, c’est le cas par exemple des parcs éoliens et du salaire photovoltaïque.
À côté de ces sources d’énergies renouvelables de productions décentralisées, on trouve également, d’autres sources comme la biomasse, l’hydraulique, la géothermie, etc.
Le développement de ces sources d’énergies renouvelables, avec en ligne de mire la production décentralisée d’énergies électriques, nécessiterait une innovation de la part du système de réseau électrique, mais aussi une bonne adaptation au développement spectaculaire de ces énergies. La transition énergétique, que nous venons de connaitre va devoir pousser les entreprises gestionnaires de réseau électrique à développer des réseaux intelligents capable de faire face à ces enjeux. D’où l’importance de développer les Smart Grids ; objet de notre article.
IV. Les Smart Grids
Le compteur communicant est un des premiers maillons de la chaine des réseaux électriques intelligents. En France par exemple, le développement du compteur Linky par ENEDIS est vécu comme une révolution dans le système de réseaux électriques. Ce compteur permet de visualiser de façon plus fine la consommation énergétique. Il permet également de réaliser un certain nombre d’opérations à distance de manière automatique sans dérangement en utilisant les nouvelles technologies de communication. L’intelligence artificielle est donc une des technologies développées dans ce compteur. Linky permet aussi une facturation réelle de la consommation ; il n’y aura plus d’estimation comme le cas actuel pour les autres types de compteurs. Avec ces compteurs communicants, la performance des réseaux électriques sera au rendez-vous. Ils auront donc un grand rôle à jouer pour l’utilisation de la production décentralisée à base d’énergies renouvelables.
Partant des informations sur le compteur communicant, nous allons essayer de vous présenter comment sera le réseau électrique de demain. Les Smart Grids joueront un rôle important à cet effet. On vous présente donc quelques généralités de Smart Grids et ensuite quelques technologies déjà développées sur les Smart Grids.
Quelques généralités sur les Smart Grids
L’idée de développer des réseaux intelligents est apparue au début des années 2000, surtout avec la libéralisation du secteur d’électricité en France notamment, mais aussi avec l’ambition des autorités de développer les énergies renouvelables dans le mix de production énergétique. La France a élaboré une feuille de route pour mettre en place ces technologies de l’information.
Quelques technologies développées sur les Smart Grids
En France, la CRE dénombre en 2018, plus de 100 démonstrateurs de Smart Grids. On identifie quelques régions pionniers dans ce domaine, comme la région Auvergne, PACA et Rhône-Alpes.
On appelle un démonstrateur Smart Grids un projet qui a comme objectif principal d’expérimenter « une ou plusieurs technologies ou fonctionnalités destinées à fournir un ensemble de service au réseau électrique et à ses utilisateurs ».
En effet, ces démonstrateurs peuvent être réalisés pour les usagers d’électricité, ils peuvent être testés par les gestionnaires de réseau électrique ou pour tout l’ensemble.
Pour les usagers, nous avons identifié deux grands projets phares développés en 2012 et en 2014 pour la maîtrise de la demande énergétique. Le premier appelé Watt et Moi qui s’est basé sur des données de consommation recueillies sur l’internet issu du compteur Linky. Ce projet a abouti à faire une étude sociologique sur le changement de consommation qui dépendait de l’information des consommateurs liée à des actions d’animation.
Le deuxième projet Smart Grids que nous avons identifié pour les usagers, est appelé SOLENN, développé en 2014 qui utilise des outils numériques et d’animation. Ce projet a permis de donner à certaines collectivités des très bonnes informations sur les spécificités énergétiques de leurs territoires. Certaines fonctionnalités testées par ce projet ont donné des résultats très importants pour l’avenir des réseaux intelligents.
Du côté des gestionnaires de réseau électrique, on a identifié un projet nommé « poste intelligent » qui utilise les technologies de numérisation pour le contrôle commande et son raccordement à un réseau de communication de haut débit à l’intermédiaire de la fibre optique.
Et enfin au niveau de l’ensemble, nous avons identifié un projet phare développé dans la région PACA appelé NICE GRID. Il s’agit d’un démonstrateur de quartier solaire intelligent.
Nous avons vu que la transition énergétique va au-delà de la conservation de l’environnement par l’utilisation des énergies propres à faible emprunt carbone. Mais des innovations vont accompagner cette transition, notamment au niveau des réseaux électriques. Les Smart Grids seront au cœur de cette révolution dans les années à venir. Ces réseaux intelligents peuvent intéresser surtout des Etats insulaires, où la production énergétique est beaucoup plus décentralisée et où un potentiel énergétique des énergies renouvelables existe. C’est le cas par exemple des îles Comores dans l’océan indien. Dans d’autres études antérieures menées par l’auteur sur l’état actuel du réseau électrique dans ces îles, il est dans un état désastreux avec une perte de plus de 60%, ce qui ne permet pas de développer les énergies renouvelables malgré le potentiel existant. Le recours des Smart Grids dans un tel système, est donc vivement recommandé.
Par Mohamed Mbapandza, promotion 2018-2019 du M2 IESCI
Bibliographie
- ADEME, « Smart Grids, le savoir-faire français », 2017
- BERGAENTZLE Claire, « Smart Grids et efficacité des systèmes électriques : instruments de régulation et impacts de la gestion de la demande », thèse de doctorat, université Grenoble Alpes, 2015.
- DGME Comores, « Etat des lieux du réseau électrique des îles Comores », 2018
- ENEDIS, « valorisation économique des Smart Grids, contribution des gestionnaires de réseau public de distribution », 2017
- La loi relative à la Transition Énergétique et pour la croissance verte (LTECV), août 2015.
- SGFC, « recommandations pour les collectivités SMART GRIDS READY », 2017
