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Interview de Nouredine Hadjsaid (G2ELAB/IDEA) :

En quoi consistent les recherches que vous menez sur l’intégration des EnR dans les réseaux électriques ?

Nous menons, depuis plusieurs années, des recherches sur l’évolution des réseaux électriques en général, et des réseaux de distribution en particulier, face au changement du paradigme énergétique. En effet, le système électrique dans sa globalité a subi plus de changements en un peu plus d’une dizaine d’années qu’en un siècle d’existence. Ces changements sont liés, notamment, à la libéralisation des marchés de l’énergie, aux tensions sur les énergies primaires, aux préoccupations de nos sociétés modernes en matière d’environnement et de sécurité d’approvisionnement, au développement sans précédent des technologies de l’information et de la communication (TIC) et autres technologies de petite production et de stockage.

Une des conséquences majeures des préoccupations citées plus haut est le développement des énergies renouvelables fortement lié aux incitations réglementaires. Toutefois, le développement rapide et le caractère souvent intermittent de ces énergies nécessitent :

  • des recherches approfondies sur les stratégies et technologies de raccordement,
  • des méthodes et outils d’analyse de sûreté et de sécurité des réseaux,
  • des architectures adaptables et de l’intelligence distribuée pour une meilleure flexibilité des réseaux, leur permettant d’accueillir des parts significatives d’EnR, dans les conditions de sûreté et d’économie optimales.

Ce sont là quelques uns des thèmes de recherche que nous menons au laboratoire G2ELAB en lien avec le GIE IDEA qui est un centre de recherche et d’innovation sur les réseaux intelligents rassemblant EDF, Schneider Electric, Grenoble INP (G2ELAB). Le GIE IDEA existe depuis plus de dix ans.

Ces recherches ont d’ores et déjà produit des innovations majeures dans les domaines du pilotage intelligent de la tension des réseaux de distribution, des architectures de réseau innovantes, des protections intelligentes, des outils de détection et de localisation de défaut en lien avec l’auto-cicatrisation des réseaux, de l’observabilité des réseaux, du contrôle-commande des EnR pour optimiser leur intégration au réseau, etc. Ces innovations permettent non seulement d’apporter des solutions aux problèmes posés, mais également d’accroître efficacement la part des EnR au sein du système électrique.

Pouvez-vous nous expliquer quelles sont les problématiques liées à l’intégration des énergies de sources renouvelables sur les réseaux électriques ?

L’intégration des EnR au sein des réseaux électriques revêt plusieurs aspects. En effet, elle dépend du type d’EnR (intermittente ou non), du réseau auquel ces EnR sont raccordées (réseau de transport ou de distribution), du caractère observable/pilotable ou non de ces EnR, de la part de ces énergies dans le mix énergétique global et enfin de la structure des réseaux où elles doivent être raccordées (réseau fort/faible : par exemple la capacité du réseau à accueillir la production sans variation trop forte de la tension).

Bien qu’on observe des tendances générales en matière d’impact sur le réseau, il s’agit souvent de cas par cas. Ainsi, sur les réseaux de transport par exemple, l’impact des EnR est principalement lié à l’équilibre production-consommation et à la sûreté du système en général, compte tenu de l’intermittence notamment. Sur les réseaux de distribution, cela dépend des situations locales. Ces derniers n’ont pas été historiquement conçus pour accueillir des parts significatives d’EnR, qu’elles soient intermittentes ou non. L’intermittence et la dispersion des unités de production, souvent non observables et non pilotables, ne font qu’augmenter la complexité de gestion du réseau. De plus, même lorsque ces unités de production sont raccordées aux réseaux de distribution, elles peuvent également affecter les réseaux de transport dans la mesure où leur part devient significative.

Les principaux problèmes dès à présent observés, y compris en France où la part de ces énergies reste encore faible (hormis certaines situations locales en contrainte), sont :

  • le pilotage de la tension au niveau des réseaux de distribution ;
  • les interactions dans des situations de défaut entre les productions EnR et le réseau (grid code) et, en particulier, l’impact sur les protections et la gestion du réseau ;
  • la nécessité d’adaptation des réseaux de distribution qui n’ont pas été conçus à cet effet (coût additionnel pour l’évolution et la gestion des réseaux) voire le renforcement des réseaux de transport ;
  • l’observabilité de ces EnR et des réseaux de distribution ;
  • la préservation de la sûreté globale dans un contexte européen.

Dans ce contexte incertain, se pose naturellement la question de la planification des réseaux, en particulier de distribution. En effet, planifier un réseau devant accueillir des sources de production intermittentes, dont on ne maîtrise pas bien le développement (lieu de raccordement, type, profil, etc.) et des charges pilotables, est un problème nouveau. Compte tenu des retombées économiques du développement actuel des réseaux électriques (vers les Smart grids notamment) pour l’ensemble de la chaîne de valeur, les droits et devoirs des différentes parties prenantes sont en cours d’évolution et font encore débat. Le choix des architectures cibles de ces réseaux est également un sujet ouvert.

Quelles sont les solutions à envisager pour accueillir davantage d’EnR ?

L’insertion de parts significatives d’EnR au sein des réseaux électriques existants n’est pas sans conséquences sur leur exploitation, leur conduite et leur développement. En effet, une insertion massive des EnR n’est pas envisageable sans une maîtrise parfaite de la sûreté du système.

En développant des solutions « innovantes », les évolutions en cours des réseaux électriques permettront de transformer les contraintes et les problématiques liées à l’intégration des EnR en opportunités. Ces solutions englobent l’ensemble de la chaîne de valeur du système électrique : depuis la production jusqu’au couplage des EnR avec les usages de consommation, tels que la recharge des véhicules électriques, et le stockage de l’énergie. Il n’est donc pas aisé de mentionner toutes les solutions possibles et imaginables sachant qu’il n’existe pas de solution « unique » ou « magique ».

Cependant, le développement des réseaux intelligents est incontestablement une des clés pour optimiser la pénétration de ces EnR. En effet, ils permettront de déployer des objets capables de mesurer, d’analyser, d’agir et de communiquer pour améliorer la gestion des réseaux (et donc intégrer des EnR ou améliorer l’efficacité générale des réseaux) en tirant parti des TIC. Cela passe par :

  • des solutions de pilotage intelligent de la tension,
  • des technologies avancées d’auto-cicatrisation, de protections intelligentes et auto-adaptatives,
  • des capteurs adaptés aux réseaux de distribution intégrant des EnR,
  • des outils d’observation et de prévision améliorés, que ce soit au niveau de la production à partir d’EnR, au niveau des réseaux voire du consommateur final (contribution du compteur intelligent),
  • le couplage des EnR aux nouveaux usages (VE).

Le stockage a fait couler beaucoup d’encre et a suscité beaucoup d’espoir. Cependant, dans la majorité des cas, hormis le stockage gravitaire ou les stations de pompage et la situation des zones non interconnectées, les solutions de stockage actuelles restent coûteuses par rapport aux solutions de pilotage plus classiques. Ce sont des solutions qui nécessitent une rupture technologique et bien entendu des situations d’excès de production d’origine EnR, où le coût marginal de production est nul voire négatif. Par ailleurs, le développement de certaines EnR, comme le grand éolien en dizaines de milliers de mégawatts au niveau européen, nécessite également des solutions spécifiques, notamment par une meilleure coordination des zones et réseaux concernés.

Certaines solutions sont disponibles, d’autres sont en cours de développement ou restent à développer. Des phases de démonstrations industrielles sont également en cours. Une des difficultés majeures qui apparaît maintenant est de pouvoir assurer la fiabilité et la pérennité de l’ensemble du système électrique face à une intégration massive d’EnR. Les différentes solutions ponctuelles qui ont été développées vont interagir entre elles, et il est très difficile d’appréhender ces interactions. L’exemple typique d’interaction porte sur l’analyse de sûreté d’un Smart grid, qui est un système regroupant un réseau de TIC et un réseau d’énergie. Le fonctionnement de ce système complexe n’est pas encore maîtrisé. En effet, au besoin de compréhension de l’interdépendance croissance entre les TIC et l’énergie s’ajoutent les préoccupations liées à l’interopérabilité entre les différents acteurs et les objets « Smart grids » porteurs d’une sécurité intrinsèque (cybersécurité). D’autre part, la différence dans le processus de vie entre les TIC et les infrastructures d’énergie pose la question de l’évolutivité de l’ensemble.

Dans tous les cas de figure, en transformant les problématiques posées par l’insertion des EnR en opportunité, cela représente un véritable gisement d’innovations et de métiers nouveaux.


Nouredine Hadjsaid
15 juin 2011


Nouredine Hadjsaid est professeur à Grenoble Institut Polytechnique au sein de l’école ENSE3 (Ecole Nationale de l’Energie, de l’Eau et de l’Environnement) et effectue ses recherches au sein du Laboratoire du Génie Electrique de Grenoble (G2ELAB). Il est également professeur invité à Virginia Tech (USA). Son domaine de recherche concerne les réseaux intelligents ou « smartgrids » englobant la production décentralisée et les réseaux électriques, les technologies d’information et de communication dans les réseaux électriques et la sécurité des réseaux électriques entre autres.



Le laboratoire de Génie Électrique de Grenoble (G2ELAB) couvre l'ensemble du spectre d'applications du Génie Électrique : des matériaux aux systèmes, des actionneurs aux procédés, des microsystèmes aux grands réseaux d'énergie, de la production aux usages de l'énergie électrique. Dans le domaine des réseaux électriques, s’appuyant sur plus de 60 ans de recherche, il développe les solutions innovantes pour la production, le transport et l'utilisation de l'énergie électrique, jusqu’aux nouvelles technologies « smart grids » pour les réseaux électriques innovants intelligents.

IDEA est un centre de recherche commun entre EDF, Grenoble INP (G2ELAB) et Schneider Electric sous la forme d’un GIE depuis 2000. Il a pour vocation de mener des recherches collaboratives d’anticipation et d’innover dans le domaine la production décentralisée et des réseaux de distribution de futur (réseaux intelligents).

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