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.

L'apport des technologies informatiques devrait économiser l'énergie, sécuriser le réseau et en réduire les coûts.

C'est aussi une réponse au besoin de diminuer les émissions de gaz à effet de serre pour lutter contre le dérèglement climatique.

Étymologie

Il n’existe pas vraiment de traduction à l’expression anglaise smart grid, qui est inspirée de power grid désignant le réseau de distribution d'électricité. Ainsi, le mot smart met l’accent sur « l’intelligence » apportée par l’informatique au réseau de distribution d’électricité. Le GDT propose la traduction « réseau de distribution d’électricité intelligent » ^[1]

D’autres expressions sont employées en anglais comme : smart electric grid, smart power grid, intelligent grid, IntelliGrid, future grid ou SuperSmart Grid.

Généralités

La mise en œuvre, 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 :

• 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,

• encourager le consommateur à consommer mieux et donc optimiser sa facture, à travers notamment des offres tarifaires nouvelles possibles avec le compteur intelligent (smart meter),
• réaliser du "réponse à flux tendu" en fonction des besoins en consommation / production des utilisateurs, en consommant par exemple l'énergie produite à proximité de chez soi (panneau photovoltaïque...)

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^[2], et l'amélioration du réseau grâce à ces technologies devrait permettre une économie de 46 à 117 milliards de dollars d'ici à 2023^[3].

Selon une autre étude^[4],[5], l'Europe pourrait de son côté grâce à un « super-réseau intelligent » (SuperSmart Grid, SSG^[6]) 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^[7].

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 climatisation^[8].

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^[9], 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^[10], 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^[11].

Acceptabilité par le public et enjeux économiques

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 renouvables 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 renouvables 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...

Après que le Président Obama a annoncé un investissement de 3,4 milliards de dollars pour la transition Spur Energy Smart Grid et le financement d'un large éventail de technologies qui visent à stimuler la transition vers un réseau électrique intelligent et efficient, deux sondages montraient fin 2009 que la population des États-Unis souhaitait que les producteurs d’électricité fassent plus appel aux sources renouvelables (25% d'ici 2025) pour l’électricité^[12], ce qui demande un réseau plus souple et intelligent... et que 74 % des américains se disaient prêts à modifier leur comportement via de nouvelles technologies pour économiser l’énergie, si leur facture d’électricité était allégée, et souhaitaient à 88 % que les autorités investissent dans de nouvelles technologies^[13].

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:

- à l'utilisateur final ? peut être à condition que les fournisseurs d'énergie parviennent à facturer l'énergie consommée en tenant compte que cette énergie provient du panneau photovoltaïque du quartier par exemple, les tarifs d'acheminement du distributeur évolueront probablement,

- au gestionnaire de réseau de distribution (principalement ERDF en France) ? peut être si ce dernier redéfinit une nouvelle politique d'investissements visant à ne pas développer de nouveaux réseaux en profitant des producteurs décentralisés, en jouant sur la courbe de charge à travers les compteurs intelligents, en appliquant de nouvelles régles pour par exemple "delester" des appareils chez l'utilisateurs (exemple machine à laver, véhicule électrique...)

- aux industriels, si un nouveau marché apparait, en associant notamment les acteurs de l'électrotechnique, et les acteurs des télécommunications,

- aux institutions, si l'efficacité énergétique proposée par le smartgrid devient réelle et permet de satisfaire la politique énergétique définie par les gouvernements

- aux fournisseurs d'énergie, s'ils parviennent à maitriser parfaitement l'équation offre-demande de leurs utilisateurs en pilotant notamment des charges électriques en aval du compteur (ce qui sera sans doute possible avec le compteur intelligent)

L'équation économique n'est donc pas encore définie, les démonstrateurs de l'ADEME viendront éclairer les autorités sur les choix les plus pertinents.

Notes et références

Le smartgrid étant un concept novateur, les notes ou références restent à batir, il existe de nombreux articles sur le sujet, mais le concept varie d'un pays à l'autre, seul le réseau de distribution est toujours au centre de la problèmatique.

Liens externes

• Site de la Commission de régulation de l'énergie traitant des Smart grids

Voir aussi

• Portail de l’énergie
• Portail de l’électricité et de l’électronique
• Portail de l’environnement et du développement durable