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Les projets de Smart grids en Allemagne

Contexte de développement des projets de Smart grids en Allemagne

L’Allemagne constitue un bon laboratoire pour tester les potentialités des réseaux intelligents, en raison, d’une part, de la proximité entre les collectivités publiques et les compagnies locales d’électricité qui, par le biais de sociétés d’économie mixte, facilite la mise en œuvre des projets et, d’autre part, de la diversité des sources d’électricité en taille et régime de fonctionnement.

Concernant les sociétés d’économies mixtes, elles étaient au nombre de 862 en 2009 assurant le service de la distribution d’électricité, assorti souvent d’une production municipale, notamment par le traitement des ordures ménagères. L’implication des pouvoirs publics locaux constitue un atout pour la réussite des expériences, chaque projet nécessitant la prise en compte de spécificités territoriales pour aboutir à une solution particulière pour chaque site.

Les expériences ont débuté dès 2006 et ont d’abord privilégié les projets de comptage évolué. En juin 2009 a débuté le programme E-Energy et avec le tournant énergétique pris en 2011, ce sont désormais des projets de systèmes intelligents, de bâtiments intelligents et de véhicules électriques qui fleurissent sur l’ensemble du territoire outre-rhin.


Source : CGEMP, Chaire de l’économie et du climat

Classement de 64 projets lancés depuis 2006


Source : Note de l’IFRI, Évolution de la situation énergétique allemande - Paramètres et incertitudes pour la période 2012-2020, Michel Cruciani, mars 2012

Fin 2011, on dénombrait une centaine de projets impliquant les producteurs, les gestionnaires des réseaux de transport et de distribution, les fournisseurs industriels et les autorités locales.

Architecture et structure des projets

Au total, 295 participants industriels et institutionnels ont été recensés comme participant à un ou plusieurs projets de Smart grids. Ces projets sont menés en consortium sous la houlette des gestionnaires de réseau de distribution.


Source : CGEMP, Chaire de l’économie et du climat

Le programme E-Energy

Le gouvernement fédéral allemand a décidé en 2006 d’investir près de 15 milliards d’euros dans le projet « E-Energy : ICT-based Energy system of the Future » afin de développer l’intelligence et les technologies de réseaux nécessaires pour permettre les Smart grids. Dans ce cadre, trois axes de réflexion ont été retenus :

  • la création d’une place de marché E-Energy qui faciliterait les transactions et les passations de contrats entre les différents acteurs des systèmes intelligents ;
  • les transferts d’information et la réalisation de transaction en temps réel ;
  • le développement d’interfaces entre les différents systèmes techniques et composants afin de permettre des contrôles indépendants, la mutualisation de la maintenance et le développement de régulations couvrant l’ensemble du système.

Le ministère de l’Économie financera jusqu’à 40 millions d’euros pour quatre des régions retenues. Le ministère de l’Environnement fournira le financement pour les deux autres régions modèles.

L’Allemagne a donc développé un concept de régions pionnières en matière de Smart grids (régions-modèles, ou démonstrateurs). Elles doivent permettre de démontrer qu’il existe un très fort potentiel d’optimisation du système électrique grâce aux Nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC). Il s’agit de mieux exploiter ce potentiel pour améliorer l’efficacité de l’ensemble du système électrique – de la production à la consommation en passant par le transport et la distribution – et assurer la sécurité de fourniture et le respect de l’environnement. Les régions-modèles permettent de tester en grandeur nature les prototypes qui ont été imaginés dans les laboratoires de recherche.

Chaque région-modèle développe et teste en grandeur réelle des technologies spécifiques : nouveaux moyens d’approvisionnement, systèmes de prévision éolien et solaire, bâtiments intelligents, microcentrales de cogénération, etc. Il y a six régions-modèles :

  • eTelligence – La région-modèle de Cuxhaven : Intelligence dans la gestion de l’énergie produite
  • RegModHarz – La région-modèle de Harz : Système de prévision solaire et éolien
  • E-DeMa – La région-modèle de Rhin-Ruhr : Développement et démonstrateurs de systèmes énergétiques décentralisés
  • Smart Watts – La région-modèle de Aix-la-Chapelle : Meilleure efficacité et bénéfices des consommateurs avec les Smart grids
  • La ville-modèle de Mannheim – Nouveaux moyens d’approvisionnement énergétique
  • MeREGIO – La région-modèle du Bade-Wurtemberg : Réduction des émissions de gaz à effet de serre au minimum

Après 4 ans et demi d’expérimentation, le congrès annuel E-Energy, qui s’est tenu les 17 et 18 janvier 2013 et qui a rassemblé plus de 300 experts de l’industrie, de la société civile et de la recherche, a été l’occasion de présenter les résultats finaux des différents travaux de chaque région.


Source : Expérimentation E-DeMa, évolution de la consommation en fonction de signaux tarifaires (source : E-Energy-Projekt E-DeMa)

En plus des sommes investies par les entreprises participantes, un total de 140 millions d’euros sera mobilisé pour le développement des six régions-modèles E-Energy.

Pour en savoir plus :

E-Energy Model Regions

eTelligence

Le projet se déroule à Cuxhaven, région rurale, où environ 50 % de la production d’électricité provient de l’éolien. Il a commencé à l’été 2010 et durera environ 18 mois. Le projet consiste à élaborer un système de supervision pour mieux gérer l’énergie éolienne, de nature imprévisible, et mieux l’intégrée au réseau. Il rassemble les producteurs, les consommateurs, les fournisseurs et les opérateurs de réseau dans un marché régional. Il implique également 2000 ménages et entreprises préalablement sélectionnés.

E-DeMa

Le projet E-DeMa (Development and Demonstration of Decentralized Integrated Energy systems on the Way Towards the E-Energy Marketplace of the Future) a pour but de mettre en place un marché de l’électricité, de contrôler et de surveiller l’ensemble de l’offre et de la demande à l’aide des technologies de l’information et de la communication. Ce projet est réalisé dans la région Rhein-Ruhr et couvrira les zones rurales et urbaines avec deux réseaux de distribution différents.

MeRegio

Des recherches sont menées afin de déterminer comment l’utilisation des TIC peut aider à réduire les émissions de gaz à effet de serre. MeRegio se concentre sur le développement d’un certificat d’émissions minimales pour la région de Karlsruhe / Stuttgart, avec comme objectif l’élimination complète des émissions de CO2 causées par le chauffage et la consommation d’électricité. Les données recueillies sont destinées à inciter les autres régions à promouvoir des mesures spécifiques pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Dans le cadre de l’expérimentation, les compteurs évolués et les infrastructures de communication seront utilisés pour détecter l’état du réseau en moyenne et basse tensions et, ainsi, agir en conséquence.

Modellstadt Mannheim

Le projet Modellstadt Mannheim (« Mannheim ville modèle ») est un projet de grande envergure mené dans la région métropolitaine de Rhein Neckar à Mannheim qui comprend beaucoup de production d’énergie répartie.

L’objectif du projet est de construire un réseau électrique intelligent privé à Mannheim et à Dresde, qui sera connecter au réseau d’électricité, de gaz, d’eau et de chauffage urbain. Le projet permettra d’améliorer l’efficacité énergétique et la qualité du réseau, en intégrant les énergies de sources renouvelables dans le réseau de distribution de la ville. Les consommateurs seront équipés de compteurs évolués, qui leur permettront d’adapter leur consommation grâce à un système de prix variable et d’information des prix en temps réel.

RegModHarz

Le projet a lieu dans le district de Harz, grand producteur d’énergie renouvelable. Le but du projet est de s’assurer que le réseau restera stable malgré l’intégration de ces énergies au caractère intermittent. Le projet sera également consacré à l’utilisation des véhicules électriques ainsi qu’aux dispositifs de stockage d’énergie.

Smart Watts

Le projet Smart Watts se déroule à Aix-la-Chapelle et s’appuie sur le réseau qui existe entre Trianel et 70 sociétés de services publics intéressées par l’élaboration d’un « Internet de l’énergie ». Ce concept est construit sur l’idée que les technologies de l’information et de la communication peuvent se mettre au service de la gestion du système électrique. Les différents composants des réseaux électriques doivent être normalisés et être parfaitement interopérables.

Le projet s’attachera à développer les compteurs électriques intelligents et une infrastructure dans laquelle les clients pourront recevoir des informations utiles et détaillées sur leurs habitudes de consommation et sur les nouveaux services du marché de l’énergie.

Une plateforme « Systèmes énergétiques intelligents » a été créée par l’institut Fraunhofer d’ingénierie des systèmes AST d’Ilmenau afin de mettre en place des solutions pour assurer le développement des énergies de sources renouvelables (batterie électrique, électromobilité et pilotage de la consommation).

Autres projets de Smart grids

Kombikraftwerk : mettre en place une centrale électrique virtuelle pour agréger les productions d’énergie renouvelable

En 2007, l’Université de Kassel en partenariat avec les entreprises Schmack Biogas AG, Solarworld AG et Enercon AG a mis en place une centrale électrique virtuelle (Virtual Power Plant). Le principe est de combiner les atouts des différentes énergies de sources renouvelables (éolien, solaire, biogaz et hydraulique) pour satisfaire la demande en électricité à tout moment, qu’elles que soient les conditions météorologiques. La centrale permet de piloter en temps réel les différentes installations de production grâce à un système informatique avancé.


Source : Agentur fur Erneuerbare Energien

Cette centrale virtuelle permettrait de répondre instantanément aux besoins en électricité d’une ville de 12 000 foyers sans faire appel à des centrales au fioul, au gaz ou au charbon.

Présenté en octobre 2009, le projet a reçu le prix de protection du climat allemand (Klimaschutzpreis).

Pour en savoir plus :

Les réseaux intelligents : une priorité gouvernementale pour l’économie d’énergie

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