Les Smart Grids

 

 
 

publié le 4 septembre 2014 (modifié le 24 septembre 2014)

A l’heure où la gestion centralisée et unidirectionnelle (l’électricité est distribuée depuis les sites centraux de production vers les clients) des réseaux de distribution d’électricité montre ses limites et où les nouveaux projets prennent en compte la dimension quartier, nous voyons fleurir une multitude de projets se revendiquant smart grids.

Cette fiche a pour objectif de définir ce concept de smart grids et d’en cerner les différents enjeux à travers les enseignements qui peuvent être tirés des expérimentations déjà menées.

1. Définitions et caractéristiques
2. Piliers de la démarche smart grids
3. Obstacles à la mise en place d’une démarche smart grids
4. Smart grids et Réflexion Bâtiment Responsable 2020-2050
5. Illustration avec un cas concret : Issygrid
6. Autres exemples de réalisations smart grids en France
EN SAVOIR PLUS

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1. Définitions et caractéristiques

Le terme smart grids, littéralement « réseaux intelligents », se définit dans ce contexte comme des « réseaux de distribution et de gestion d’énergie intelligents ».

Concrètement, un smart grid est un réseau électrique communicant qui intègre les NTIC (Nouvelles Technologies de l’Information et de la Communication) dans son fonctionnement. Cela permet d’établir des interactions entre les réseaux d’électricité et les bâtiments auxquels ils sont raccordés. Leur taille est souvent assez vaste pour permettre une mixité d’usage.

L’intérêt d’un tel réseau est que sa gestion devient répartie et bidirectionnelle, les possibilités d’optimisation offertes étant multiples : lissage des pointes et creux journaliers, gestion de l’intermittence des énergies renouvelables (produites sur place), mutualisation… L’objectif principal est une livraison d’électricité plus efficace, économiquement viable et décarbonée.

Cette notion de smart grids basés sur l’électricité peut être étendue aux réseaux intelligents de chaleur, de froid et de gaz.

Les smart grids se basent sur une utilisation de nouvelles technologies au service d’objectifs en partie environnementaux, ce qui s’inscrit dans les théories de la Troisième Révolution Industrielle développées par Jeremy Rifkin (La troisième révolution industrielle de Jeremy Rifkin, 2012, éditions LLL).

Schéma de fonctionnement d'un smart grid


2. Piliers de la démarche smart grids

La mise en place d’un réseau smart grid s’appuie sur plusieurs leviers. Nous allons ici détailler les deux principaux.

1. L’outil de base visant à la mise en place d’un réseau smart grid est le compteur électrique « intelligent ». Ce compteur constitue une interface de communication entre le réseau électrique et le consommateur et permet de recueillir automatiquement et en continu des données sur la consommation globale d’énergie d’un logement. L’objectif est d’impliquer l’occupant en lui faisant mieux comprendre sa consommation afin de l’aider à la maîtriser à travers une adaptation de l’offre.
En France, ERDF procède à l’installation de compteurs intelligents Linky. Ce dispositif a été introduit en priorité sur des quartiers à vocation smart grids (voir encadré Issygrid en page 3) mais est progressivement en cours de déploiement sur tout le territoire.
A cela peuvent s’ajouter d’autres innovations issues des technologies domotiques, permettant par exemple de contrôler des appareils ménagers à distance, toujours dans une optique de maîtrise des consommations.

2. Le deuxième enjeu faisant partie intégrante de la démarche smart grid est le stockage énergétique. Très peu utilisé dans les réseaux traditionnels, car difficile à mettre en place, le stockage électrique trouve un nouvel intérêt au sein des réseaux intelligents. Son intérêt est double :
Il permet d’une part de gérer l’intermittence des énergies renouvelables. En effet, la part de plus en plus importante occupée par ces dernières (photovoltaïque et éolien), dans le mix énergétique comporte une intermittence qui impose le recours à des solutions de stockage combinée à l’emploi d’EnR non intermittentes (cogénération, biomasse).
De plus, il contribue également au lissage des pointes. Il peut être introduit à n’importe quel niveau dans la chaîne de valeur de l’électricité et aura un rôle différent en fonction de son positionnement : optimisation de la flexibilité du producteur, équilibrage en temps réel du réseau ou encore optimisation des factures pour l’usager.
Le stockage s’envisage à petite échelle, en tant que variable d’ajustement.
Le stockage peut également s’envisager sous une forme autre qu’électrique : plus simple à mettre en place, le stockage de chaleur peut être également être mis en place dans ce type de réseau.
Le sujet du stockage sera traité plus précisément dans une autre fiche.


3. Obstacles à la mise en place d’une démarche smart grids

De par les technologies et questions nouvelles suscitées par la mise en place d’un smart grid, de nombreux problèmes peuvent se poser.

1. Il faut être conscient que la bonne implication des consommateurs est obligatoire pour constater des résultats : en effet, il faut que les habitants et occupants jouent le jeu afin d’optimiser leur consommation à l’aide des outils fournis. Cela passe nécessairement par une phase d’information et de sensibilisation.
Les gains peuvent donc être difficilement perceptibles à court terme, le temps de la mise au point, à la fois humaine et matérielle, du réseau.

2. De plus, l’installation d’un tel réseau implique la collaboration de nombreux et divers acteurs : pouvoirs locaux, constructeurs, promoteurs, fournisseurs énergétiques… De tels partenariats sont complexes à mettre en place, de par la multiplicité des parties prenantes et les éventuels conflits d’intérêts qui peuvent apparaître.

3. Autre obstacle, l’introduction de NTIC dans le réseau occasionne des risques de piratage et d’attaques, tant pour les particuliers que pour les entreprises. Il convient donc d’appliquer des protections informatiques à tous les nœuds du réseau.
La CNIL (Commission Nationale de l’Informatique et des Libertés) a également émis des réserves quant aux risques pour la vie privée occasionnés par la généralisation du compteur Linky.

4. La non possibilité de redistribuer l’énergie produite entre les bâtiments (il est obligatoire de la revendre à un opérateur énergétique) freine la valorisation du « kW évité ».

5. Le dernier écueil vient du cadre législatif non encore adapté. En effet, les textes de loi ne font nulle part mention des dispositifs de stockage d’énergie. Ces derniers sont donc appréhendés en fonction de leur action sur le réseau, mais cette question reste floue.


4. Smart grids et Réflexion Bâtiment Responsable 2020-2050

De par son caractère transversal, le sujet des smart grids est fortement lié aux problématiques traitées par le groupe de travail RBR 2020-2050.

Les problématiques de puissance et de stockage qui permettent entre autres, utilisées conjointement, le lissage des pointes et l’effacement sont au cœur des réflexions du bâtiment de demain car cela s’inscrit dans une logique de constructions et de quartiers décarbonés, de par la baisse importante des consommations impliquée.

De plus, le principe même du réseau smart grid amène à considérer le bâtiment comme interdépendant avec le quartier, les réseaux et plus généralement l’environnement dans lequel il se situe. Cette vision fait partie des piliers de la réflexion RBR.

Notons que si les smart grids sont très souvent liées à un noyau neuf, il est totalement envisageable d’étendre leur application autour de ce noyau à des quartiers existants.
Il est également important de mener une réflexion sur les bâtiments dits « smart grid ready » : les bâtiments neufs, même s’ils ne sont pas encore intégrés dans des réseaux smart grids, reçoivent le pré équipement nécessaire (dispositifs d’aide au pilotage du bâtiment qui peut ainsi contribuer au lissage des pics de consommation) en vue d’une éventuelle intégration future au sein d’un réseau intelligent.


5. Illustration avec un cas concret : Issygrid

Le projet Issygrid, réalisé sur la commune d’Issy-les-Moulineaux (92), est le premier réseau intelligent d’énergie réalisé à l’échelle d’un quartier français.

L’objectif est de permettre à la ville, aux habitants et aux entreprises de réaliser des économies d’énergie grâce à l’effacement et au stockage et de lisser les pointes de consommation.

La mise en place de ce réseau, pilotée par Bouygues Immobilier a requis une collaboration entre de nombreux acteurs : mairie d’Issy-les-Moulineaux, Alstom, Bouygues Energie et Services, Bouygues telecom, EDF, ERDF, Microsoft, Schneider Electric, Steria et Total.

Les mesures suivantes ont été appliquées sur Issygrid :

  • Mise en place d’un système d’information conçu pour analyser l’ensemble des ressources de production et les consommations d’énergie du quartier en lien avec le réseau de distribution d’électricité.
  • Equipement de 94 logements avec des compteurs communicants Linky et des systèmes d’alerte et de comparaison des consommations enregistrées avec le voisinage.
  • Dispositif de stockage de froid produit et stocké au cours de la nuit et restitué au cours de la journée qui suit : cette expérience d’effacement a permis d’économiser environ 500kWh pendant 1h30, lors d’une journée de grande chaleur. Ce même dispositif de stockage permet également de piloter la vitesse de charge des batteries de 8 véhicules électriques, selon l’encombrement du réseau et le planning de réservation des utilisateurs.
  • Eclairage public rendu intelligent grâce à l’installation de lampadaires communicants qui permettent de moduler l’éclairage en fonction du trafic et de la luminosité. Les économies potentiellement réalisées sont importantes car ce poste de dépense représente 40% de la facture d’électricité d’une collectivité territoriale.
  • Poste de distribution électrique communicant équipé d’un dispositif de stockage (conçu à partir de batteries recyclées de véhicules électriques) et relié aux panneaux photovoltaïques d’une tour du quartier.

Le déploiement de nouveaux programmes est prévu à court et moyen terme dans le but d’améliorer l’efficacité du réseau smart grid et de l’élargir aux quartiers alentours.

Il a été choisi de faire un zoom sur le cas Issygrid car il présente un catalogue complet des solutions smart grids d’aujourd’hui. Cependant, de nombreux autres projets sont en cours de réalisation en France.

6. Autres exemples de réalisations smart grids en France

  • Nice Grid : contribution d’un quartier solaire intelligent et du stockage d’électricité pour gérer les pointes de consommation.
  • Lyon Smart Community : gestion des véhicules électriques, des bâtiments et développement du photovoltaïque.
  • GreenLys (Lyon et Grenoble) : intégration amont/aval autour du compteur Linky en zone urbaine.


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