Les Smart Grids : un accélérateur de transition énergétique

À l'heure de la transition énergétique et de la révolution du numérique, les Smart Grids trouvent logiquement toute leur place. En effet, le modèle de réseau centralisé connu jusqu'à maintenant commence à connaître ses limites.

L'émergence des moyens de production d'électricité intermittents tels que les éoliennes ou les panneaux solaires fait apparaître de nouveaux besoins. Les usages et les modes de consommation se modifient également. On ne peut plus gérer les réseaux comme autrefois lorsque la demande ainsi que la production étaient plus simples à prévoir qu'aujourd'hui (ceci dit cela reste tout de même un exercice périlleux).

La démocratisation de nouveaux modes de production a également renforcé ce besoin. En effet, l'autoconsommation ou les véhicules électriques peuvent induire de nouvelles difficultés en termes de gestion des réseaux.

Les progrès technologiques nous permettent d'entrevoir l'avenir plus sereinement. Les Smart Grids sont une réponse à ces nouvelles problématiques. On peut par exemple imaginer les réseaux locaux d'électricité de demain, équipés de compteurs communicants (Linky). Ces derniers pourront faciliter la gestion de production décentralisée telle que l'autoconsommation des foyers concernés.

L'utilisation de nouvelles technologies de l'information est clé dans le système de Smart Grid. Les données de consommation, comme nous allons le voir, sont également au centre de ces échanges.

Qu'est-ce qu'un Smart Grid ?

L'introduction des nouvelles technologies de l'information et de communication

Nous pouvons définir un Smart Grid comme étant un réseau électrique intelligent équipé de technologies de l’information et de la communication. Il s'agit d'un ensemble de réseaux et de capteurs qui couvrent l'ensemble d'un réseau d'électricité.

De plus, il existe tout un écosystème technologique autour de ces nouveaux réseaux. Les compteurs et les différents capteurs installés sur le réseau permettent de récupérer beaucoup plus de données qu'auparavant. Il existe donc également de nouveaux logiciels capables de traiter l'ensemble de ces données.

Cela donne une vision optimale de la consommation électrique sur le réseau en temps réel. Ces technologies informatiques permettent d'améliorer la maintenance du réseau ainsi que son développement.

Il y a donc d'une part la partie physique des réseaux qui se modifie avec de nouveaux compteurs intelligents ainsi que des capteurs et des batteries, et d'autre part une évolution des logiciels de gestion de l'énergie.

Cela entre parfaitement dans le cadre de la troisième révolution industrielle, qui cette fois-ci est numérique.

Exemple de Smart Grid (projet NICE à Carros) - Source Wikipédia

Ils peuvent être à l'échelle d'un quartier, d'un ensemble de bâtiments, ou plus rarement sur l'ensemble d'une ville. On parle alors de Smart City.

La logique de gestion des réseaux évolue avec les Smart Grids

Autrefois la logique de construction des réseaux était axée sur la partie physique. Le but étant de gérer le transport de l'électricité en multipliant les lignes. Il était nécessaire d'avoir des lignes de secours sur tout le territoire français afin de pallier les incidents.

Aujourd'hui les Smart Grids permettent de limiter cet effet. On pourrait même dire qu'ils inversent en quelque sorte les rôles.

Effectivement, jusqu'à récemment, l’équilibre du système était principalement réalisé en pilotant l’offre d’énergie (la production) en fonction de la demande des clients (la consommation). Avec les Smart Grids il devient possible d’adapter la consommation à la production grâce aux nouvelles technologies.

Évidemment cela n'est pas possible à 100 %, mais il est question ici de gagner en souplesse en jouant sur le stockage par exemple. Les batteries peuvent nous permettre de stocker de l'énergie "en surplus" et la réinjecter dans le réseau plus tard. Tout cela étant automatisé par un logiciel d'optimisation.

Les investissements dans les infrastructures réseaux sont donc à revoir à l'aune de ces évolutions technologiques de rupture.

Comment les Smart Grids peuvent favoriser la transition énergétique ?

Peut-on régler la question de l’intermittence des énergies renouvelables ?

Il s'agit ici de la principale critique faite à l'intégration des énergies renouvelables dans nos réseaux électriques. En effet, le vent et le soleil n'étant par définition pas pilotables, il est difficile d'être certain de pouvoir produire de l'électricité lors notamment des pics de consommation. Cependant, à l'heure du développement durable, les ENR sont essentielles pour lutter contre le réchauffement climatique.

Ce problème est connu et largement commenté dans le secteur de l'énergie. Les batteries lithium-ion peuvent apporter une solution à ce problème mais seulement à petite échelle (à l'image du projet RINGO mené par RTE).

Les variations de puissance induites par les énergies renouvelables peuvent être compensées par des batteries. Ce système pourrait permettre de lisser l'énergie qui transite sur l'ensemble du réseau. C'est le réseau intelligent qui permet cela en décidant lorsqu'il faut injecter ou stocker l'énergie.

Pour en savoir plus, n’hésitez pas à lire notre article « Qu'est-ce que l'intermittence des énergies renouvelables ? »

Le développement des véhicules électriques

L'un des avantages des Smart Grids est de favoriser le développement de la mobilité électrique. Il est tout à fait possible de tirer parti du grand nombre de batteries qui seront connectées au réseau.

Pour se recharger, les véhicules vont brancher leurs batteries au réseau. On peut alors imaginer un usage de cette puissance disponible. On peut aller plus loin avec le concept de recharge intelligente. La charge du véhicule peut par exemple être déclenchée à la demande, en fonction d’instructions préalables. Ces procédés peuvent permettre de privilégier une énergie locale ou renouvelable.

Cependant, de la même manière que pour les ENR, il existe un défi de taille à relever pour les véhicules électriques : la gestion de la pointe de consommation.

Si de nombreux utilisateurs rechargent leurs véhicules au même moment (18h en heure de pointe) cela peut provoquer des pics de puissance. On retombe alors dans un problème classique de dimensionnement du réseau.

Quels exemples de Smart Grids à taille réelle

IssyGrid : un exemple de réussite en France

La ville d’Issy-les-Moulineaux abrite l’une des belles réussites en termes de Smart Grid. En effet, il existe des productions d’énergies renouvelables supervisées grâce à un logiciel de gestion de l’énergie comme cité précédemment.

L’opération concerne plus de :

• 2 000 logements,
• 5 000 habitants,
• 160 000 m² de bureaux,
• 10 000 employés,
• 46 installations électriques publiques

Le logiciel VIGIE qui supervise le tout permet, entre autres, de visualiser les données détaillées des différents clients.

Source : Issy Grid

Source : Issy Grid

Ce genre de solution donne également accès à des tableaux de bord élaborés, tout cela dans l'intérêt général.

L’exemple new-yorkais : TransActive Grid

Il s’agit d’un exemple souvent cité dans le secteur des Smart Grids. En effet, ce réseau permet des échanges d’énergies entre voisins en « peer-to-peer ». C'est-à-dire que votre voisin peut consommer votre surplus de production photovoltaïque et ainsi optimiser tout le système.

La technologie de blockchain permet de signer des contrats très rapidement et en toute confiance. Ce réseau a l’avantage d'être local, c'est-à-dire que si une tempête ou un ouragan survient (comme c’est souvent le cas aux USA) on peut espérer que cette partie du réseau restera fonctionnelle.

Ainsi nous voyons à quel point les Smart Grids peuvent répondre à deux révolutions déjà engagées en France : la révolution numérique et environnementale. Ils ont leurs atouts pour se faire une place de choix durant cette phase de transition et apporter des réponses à de nombreuses problématiques. Comme toutes les innovations de grappe, il est nécessaire également que les batteries évoluent afin d’utiliser au mieux ces réseaux de demain.

N'hésitez pas à lire notre article pour savoir quelles seront les énergies de demain.