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Introduction : La flexibilité de la demande, une des clés pour réussir la transition énergétique

La flexibilité de la demande : une réponse à la variabilité des EnR et à l’augmentation des pics de consommation

Les objectifs de la transition énergétique (développement des énergies renouvelables, maîtrise de la consommation) impliquent un changement de paradigme dans l’exploitation du système électrique et des réseaux publics d’électricité.

Côté offre, le système électrique doit intégrer une production accrue provenant de sources renouvelables. Certaines sont centralisées comme dans les grandes fermes éoliennes. D’autres sont décentralisées comme les panneaux photovoltaïques installés sur les toits des habitations. Le nombre de ces installations raccordées aux réseaux de distribution a augmenté de façon exponentielle depuis 2008. Ces sources de production sont difficilement prévisibles, fortement variables et non pilotables. De plus, les consommateurs ne soutirent plus uniquement de l’électricité, mais ils en injectent également, ce qui nécessite d’avoir des flux bidirectionnels sur des réseaux de distribution conçus, à l’origine, pour n’acheminer l’électricité que dans un seul sens. L’essor des énergies renouvelables introduit davantage de variabilité dans l’offre.

Dans le même temps, côté demande, la consommation électrique a progressé de 25 % en France en 10 ans en raison notamment de la progression démographique et des nouveaux usages de l’électricité (pompes à chaleur, véhicules électriques et équipements dits de haute technologie comme les écrans plats, les ordinateurs portables, les téléphones portables ou Smartphones, les tablettes numériques, les consoles de jeux, etc.). De manière encore plus saillante, durant la dernière décennie, la pointe journalière de la consommation d’électricité française en hiver a augmenté de deux à trois fois plus vite que la consommation annuelle en énergie, notamment en raison de la thermo-sensibilité de la consommation hexagonale d’électricité due à l’importance du parc de chauffage électrique français. À 19 heures en hiver, chaque degré en moins entraîne une augmentation de la puissance appelée de 2 300 MW alors qu’elle était de 2 100 MW en 2009.

Ces deux évolutions simultanées rendent le pilotage des réseaux et du système électriques et donc l’exercice de l’équilibre offre/demande de plus en plus complexe. Elles suscitent de nouveaux besoins de flexibilité (des moyens de production, mais aussi de la demande) pour qu’à chaque instant, l’équilibre entre la production et la consommation soit assuré : il s’agit de faire coïncider une production de plus en plus fluctuante et des consommations d’électricité de plus en plus variables.

Les technologies de Smart grids permettent une gestion plus flexible du système électrique

Si les tarifs Effacement jours de pointe (EJP), Tempo et Heures Pleines/Heures creuses permettent aujourd’hui, et depuis longtemps, de moduler la demande dans les grandes masses pour offrir plus de flexibilité au système électrique lors des pointes de consommation, le développement des technologies de Smart grids permettra d’atteindre de nouveaux gisements de flexibilité, plus fins (à la maille horaire par exemple) qui, aujourd’hui, ne sont pas mobilisés. La modulation de la consommation devient plus facile et permet d’avoir recours aux flexibilités des différents consommateurs industriels, tertiaires ou résidentiels.

L’un des principaux chantiers des Smart grids est d’arriver à ce que l’ensemble des utilisateurs, et tout particulièrement les consommateurs, soient impliqués et disposent des outils nécessaires pour gérer au mieux, en fonction de l’état du système électrique, leur consommation ou leur production d’énergie.

Le consommateur final est donc au cœur des réseaux électriques du futur. Par son comportement, il contribue au maintien de l’équilibre offre/demande à chaque instant et à la limitation des pics de consommation. En devenant consomm’acteur, le consommateur final concourt à la flexibilité du système.

Cette flexibilité de la demande se matérialise par deux principales actions du consommateur :

  • la modulation à la baisse (ou effacement) : Elle consiste à diminuer temporairement, sur sollicitation ponctuelle, son niveau de soutirage par rapport à un niveau attendu. Elle peut notamment être caractérisée par la coupure temporaire de certains appareils électriques chez les consommateurs, par le report de consommation, voire par le renoncement à certains usages (par exemple, actions sur le chauffage électrique ou sur le ballon d’eau chaude chez un particulier, ou sur des machines industrielles dans les entreprises) ;
  • la modulation à la hausse. Elle consiste à déplacer temporairement, sur sollicitation ponctuelle, son niveau de soutirage par rapport à un niveau attendu. Elle peut être obtenue en anticipant certains usages. Elle ne vise pas à augmenter le niveau de soutirage global, mais à anticiper ou déplacer certaines consommations à des périodes propices, et demeure en cela compatible avec les objectifs de maîtrise de la demande en énergie.

De même que la flexibilité apportée par l’effacement peut présenter un intérêt pour le système électrique, une hausse temporaire de la consommation peut constituer une solution efficace pour gérer certaines situations de contrainte sur l’équilibre offre/demande, et notamment contribuer à une meilleure intégration des énergies renouvelables.

Le but est, in fine, d’insérer dans les réseaux davantage d’énergie de source renouvelable tout en assurant une gestion des flux plus souple, plus réactive et ajustée en temps réel, pour faciliter le pilotage de l’équilibre du système électrique.

Le système de comptage évolué Linky est l’exemple le plus facilement identifiable par les consommateurs de ces technologies Smart grids qui permettront de moduler la consommation en fonction de l’état des réseaux et du système électriques (diversification des offres de fourniture, pointe mobile, etc.). En effet, les appareils électriques du foyer situés en aval du compteur (chauffe-eau, produits blancs et bruns, véhicule électrique, gestionnaire d’énergie, etc.), dont la CRE demande dans ses recommandations de standardiser les usages, pourront être pilotés par l’utilisateur ou par un opérateur qu’il autorisera.

Déterminer l’intérêt économique de ces solutions pour la collectivité

Rebond, report, effacement, modulation à la hausse ou à la baisse, Demand side management (DSM), Demand response (DR), agrégation, gestion de la pointe, gestion de la demande, Maîtrise de la demande en énergie (MDE), Maîtrise de la pointe (MDP) : les termes sont nombreux pour désigner ou caractériser la flexibilité de la demande.

Cette multitude de termes manifeste que la flexibilité de la demande en électricité est un enjeu fort avec des questions à résoudre à la fois technologiques, juridiques, sociétales, mais surtout économiques :

  • quels sont les nouveaux modèles de flexibilité ?
  • quels sont les protagonistes de cette nouvelle activité ?
  • quel est le ou quels sont les modèles économiques de ce nouvel atout pour les réseaux publics d’électricité, tant en transport qu’en distribution, et pour le système électrique ?
  • comment déterminer la valeur du gain que les services de flexibilité apportent à la gestion des réseaux publics d’électricité et à l’exploitation du système électrique (économie sur les coûts de production, économies sur les coûts de réseau, etc.) ?

Les retours d’expérience des démonstrateurs qui testent actuellement la mise à disposition des capacités de flexibilité, et notamment des nouvelles flexibilités de la demande, devront permettre d’identifier l’intérêt économique pour la collectivité de ces solutions. Le cas échéant, ils devront alors permettre d’identifier les éventuelles difficultés techniques, économiques et juridiques au développement de ces solutions. Ces retours d’expérience permettront, si nécessaire, de proposer des évolutions pour que les gestionnaires de réseaux soient en mesure d’améliorer l’efficacité de la gestion des réseaux publics, en cohérence avec les différents dispositifs déjà mis en œuvre pour la gestion du système électrique.

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