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Les smart grids

Un peu d'histoire sur l'évolution des systèmes énergétiques

De nos activités domestiques à nos activités professionnelles, l’énergie tient une place centrale dans le fonctionnement de nos sociétés. Outre les carburants qui ont sous-tendu la mobilité, les consommations de gaz mais surtout d’électricité ne cessent d’augmenter et de trouver de nouveaux usages industriels et domestiques (chauffage, eau-chaude et désormais véhicules). 

 

Historiquement fondé sur des petits systèmes locaux disparates, le système énergétique français a très vite été conçu de manière à centraliser les unités de production d’électricité ou d’approvisionnement de gaz, afin de transporter l’énergie à travers le territoire national puis de la distribuer aux différents points de consommation.

 

Cette gestion centralisée, associée à des ouvrages concentrés de production ou d’approvisionnement de forte puissance, a profondément structuré l’ensemble de notre système énergétique : la production s’adapte à une demande toujours croissante, tirée par les développements économique et démographique.

 

La plus grande partie de la consommation est couverte à chaque instant par une production équivalente, majoritairement issue des centrales nucléaires ou des énergies renouvelables. Les pics saisonniers sont quant à eux couverts par des moyens de flexibilité (grand barrage hydroélectrique dans les régions montagneuses et moyens déployés dans les autres régions, fonctionnant au fioul et gaz). Ainsi, les réseaux d’acheminement de l’énergie, de transport entre les régions et de distribution localement, ont été construits pour une utilisation en sens unique des grands bassins de production (campagnes) vers les grands bassins de consommations (villes).

 

Progressivement, ce profil des consommations a changé. Le développement des usages électriques (en particulier chauffage et climatisation) a créé une demande horo-saisonnière, induisant des pics de consommations thermo-sensibles de plus en plus difficiles à satisfaire, en particulier durant les épisodes de grands froids en Bretagne et de canicules sur la Côte d’Azur. En outre, l’essor des usages spécifiques liés à l’évolution de nos modes de vie (taux d’équipement des ménages, digitalisation des services, démocratisation des objets connectés, etc.) et l’apparition du véhicule électrique renforcent nettement ces déséquilibres ponctuels et croissants entre l’offre et de la demande.

 

La réponse de l’Etat aux objectifs environnementaux fixés par l’Union Européenne1 à horizon 2020 a impulsé une dynamique de développement des énergies renouvelables sur l’ensemble du territoire français.

 

Ainsi, le profil de production a progressivement changé : la production s’est rapprochée des lieux de consommation mais est devenue plus variable, en particulier celle issue de l’éolien et du photovoltaïque (dite « intermittente ») mais toutefois prévisible. Générée au gré des conditions météorologiques, la production d’énergie renouvelable est désormais indépendante des périodes de consommation. Jusqu’ici, l’implantation décentralisée et diffuse dans l’ensemble du territoire des énergies renouvelables, couplée par ailleurs à des réseaux électriques fortement maillés, permettait d’assurer les déséquilibres consommations/productions locaux.

 

Parallèlement, l’organisation des acteurs et de l’économie de l’énergie, les marchés, ont dû commencer à s’adapter à ces évolutions sociétales.

 

Dans ce paysage énergétique en pleine transformation, ces réseaux historiques centralisés et unidirectionnels arrivent à saturation et nécessitent d’être modernisés tout en en limitant des coûts d’investissements devant être supportés par la société2.

 

Le renforcement de ces réseaux n’étant pas optimal d’un point de vue économique et sociétal, la solution la plus favorable consiste alors à intégrer de l’intelligence dans les réseaux grâce aux technologies de l’information et de la communication.

 

Ces réseaux de chaleurs, électriques et gaziers intelligents, connectés avec les consommateurs et les producteurs (d’où leur appellation de « smart grids »), permettront d’intégrer de la flexibilité dans les consommations pour les adapter à la production d’énergies renouvelables, gommant ainsi progressivement l’intermittence de celles-ci. La gestion du système énergétique sera facilitée par l’usage de capacités de stockage des surplus de productions renouvelables (par l’intégration des véhicules électriques ou gaz par exemple).

 

A l’échelle mondiale, qu’il s’agisse des grands territoires des pays dits « développés » déjà fortement équipés en réseaux d’énergies et interconnectés, ou qu’il s’agisse des grands territoires non équipés (1 milliard d’habitants n’ont toujours pas accès à l’électricité), le défi de la transition des systèmes énergétiques (permettant des productions décarbonées et une maîtrise des usages toujours plus diversifiés), est un chantier immense, mais qui représente une opportunité tout aussi importante en matière de développement d’une économie de la transition énergétique.

 


1 Paquet Climat Energie de l'Union Européenne avec l'objectif des 3x20 : intégrer 20% d'énergies renouvelables dans le mix éneegétique européen, améliorer de 20% k'efficacité énergétique, réduire de 20% les émissions de CO2 par rapport à 1990.

2 Via la facture énergie et les impôts.

Les smart grids = l’avenir du système énergétique français

Les réseaux électriques intelligents (les « REI ») et plus généralement les Smart Grids par extension à tous les réseaux énergétiques (réseaux de chaleurs, de gaz, d’eau ...) sont la dénomination générale de l’ensemble des technologies appliquées sur les systèmes en amont et en aval des réseaux d’énergies. Ils visent à intégrer de manière efficiente les actions de tous les utilisateurs afin de garantir des approvisionnements énergétiques durables, décarbonés, sûrs et à moindre coût. Ils font converger des produits et services innovants ainsi que des technologies d’observation, d’analyse intelligente et de gestion des données issues du monde du numérique, avec des outils de pilotage et de communication dynamiques des objets énergétiques issus du monde de l’efficacité énergétique.

 

Le domaine des smart grids recouvre les équipements et les services relatifs :

 

  • au renforcement de la fiabilité et de la sécurité d'approvisionnement (contrôle, pilotage, automatisation) ;
  • à la gestion de la connexion et du fonctionnement de toutes les sources d'énergie (adaptabilité en temps réel) notamment renouvelables et décentralisées ;
  • au stockage de l’énergie qui permet de répondre au besoin de régulation de la production intermittente et décentralisée et facilite la gestion des petits systèmes énergétiques (systèmes insulaires et/ou autonomes, unités de méthanisation) ;
  • à la gestion de la pointe de consommation (et de production) énergétique ;
  • au smart metering : évaluation et télé-opération sur le lieu de consommation (compteurs intelligents, gestion des données);
  • à la maîtrise des consommations et l’efficacité énergétique active des équipements et systèmes ainsi que le pilotage automatisé de certains usages ; 
  • au développement de l’électro-mobilité (optimisation des recharges) ;
  • à la gestion optimisée de la desserte.

 

En résumé, les Smart Grids (ou réseaux intelligents) renvoient à l’optimisation des réseaux énergétiques grâce aux technologies numériques. Les technologies, produits et services concernent l’ensemble de la chaîne de l’énergie et visent principalement à répondre aux enjeux d’adéquation entre consommations et productions d’énergie.

Quelques chiffres clés

smartgrids chiffre
smartgrids chiffre mobile

Les smart grids ne sont pourtant qu’un maillon de la chaîne

De par ses richesses naturelles (position géographique, périmètre maritime, etc.), structurelles (nombreuses grandes entreprises et PME mobilisées, start-up innovantes très impliquées) et intellectuelles (vivier universitaire dynamique en la matière), la France est un pays en pointe sur le terrain des smart grids.  
 

En matière de transition énergétique, où les ambitions sont très élevées à moyen terme (32% d’énergies renouvelables dans la production d’électricité globale en 2030) les smart grids constituent un atout de poids sur le chemin de la réduction de notre dépendance aux énergies fossiles (pétrole, gaz, charbon) ainsi que sur celui d’une plus grande indépendance énergétique.

 

Mais ils ne constituent qu’une partie de la réponse que nous devons proposer à court et moyen terme. Cette réponse passe par une réflexion individuelle et collective sur l’impact de chacun de nos actes au quotidien : dans nos habitudes de déplacement, nos réflexes de consommateur, notre façon de nous nourrir, de nous loger, de nous vêtir, de nous équiper. Bref, par une réflexion globale sur notre mode de vie et la manière de le faire évoluer pour le rendre pérenne.

 

A terme, les smart grids nous invitent à devenir des consomm’acteurs, pleinement aptes à influencer durablement l’offre par une demande qualifiée, responsable, consciente de ses responsabilités. A une échelle plus large, les smart grids préparent la ville de demain : la “smart city” responsable et autonome, opérationnellement mature sur chaque pan de son fonctionnement (gestion de l’énergie, des transports, des déchets), optimisant ses ressources via des flux de communication dédiés à l’intérêt général et au bien-être de tous.

“Dis, dessine-moi un smart grid”

Pour bien comprendre ce qu’est un smart grid à travers deux exemples emblématiques des grands projets partenaires de SMILE :

Solenn

Solenn

Déployé entre Lorient et Ploemeur (56) auprès d’une population-test de 975 habitants, Solenn est un projet dédié à la maîtrise de la demande en électricité et à la sécurisation du réseau électrique via l’utilisation de compteurs intelligents. Le compteur Linky permet ainsi aux habitants de connaître leur consommation en temps réel pour mieux la maîtriser. Il a aussi permis de tester la modulation des appels de puissance individuels lors de contraintes sur le réseau de distribution.

 

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Smart Grid Vendée

Smart grid Vendée

Déployé sur l’ensemble du territoire vendéen, le démonstrateur Smart grid Vendée a mis en place des solutions innovantes pour le contrôle et la gestion locale de la production d’électricité renouvelable et de la consommation (pilotage actif et valorisation des flexibilités). Sa spécificité est d’être un des seuls projets au monde qui intègre l’intégralité de la chaîne : de la production à la distribution en passant par le consommateur final (bâtiments et éclairage public).

 

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