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La réponse aux besoins d’interopérabilité dans les réseaux électriques intelligents

L’écosystème des réseaux électriques intelligents


Source : Etsi - Ce schéma n’est pas exhaustif

De multiples domaines d’application, tous en interaction

Les réseaux électriques intelligents couvrent un grand nombre de domaines et d’applications : le transport, la distribution, le comptage, le raccordement des EnR, les télécommunications, le véhicule électrique, la gestion de la demande, etc. Pour garantir l’interopérabilité des réseaux intelligents, depuis la communication entre les différents points des réseaux jusqu’aux applications commerciales décentralisées complexes, avec un ensemble uniforme de définitions assurant une vision des différents composants du réseau intelligent commune à tous les États, ces différents domaines ont besoin de définir des interfaces communes à travers des architectures de services et de télécommunications standardisées et interopérables.

Chaque domaine d’application fait l’objet de normes particulières, qui doivent prendre en compte les normes établies dans les autres domaines pour permettre l’interopérabilité :

  • systèmes de production décentralisée d’électricité de sources renouvelables : panneaux photovoltaïques (IEC/CE 82 : systèmes de conversion photovoltaïque de l’énergie solaire, éoliennes (IEC/CE 88), énergie hydraulique (IEC/CE 114, principalement conversion de l’énergie des vagues, des marées et des courants marins en énergie électrique) ; turbines hydrauliques (IEC/CE 4) ;
  • bâtiment intelligent : CLC/CT 205 « Systèmes électroniques pour le bâtiment tertiaire et résidentiel ».

Concernant les technologies de l’information et de la communication, il existe une gamme très large de technologies différentes adaptées aux réseaux électriques intelligents: courant porteur en ligne (CPL), broadband over powerline (BPL), WiMax (700 MHz), 900 MHz radio filaire, Zigbee, WiFi, 2.4 GHz sans fil, Digital subscriber line (DSL), fibre optique, GSM, etc.

Des protocoles différents en Europe et en Amérique : faut-il développer des protocoles internationaux identiques ?

D’un point de vue technologique, les normes et les organismes de réglementation dont relèvent les réseaux électriques intelligents sont différents aux États-Unis et en Europe. Les normes les plus significatives sont les suivantes :

 
Normes de comptage En Amérique du Nord, les normes qui concernent le comptage sont produites et gérées par l’Institut National Américain des Standards (ANSI). Cet organisme détermine les facteurs de forme des compteurs électriques, les spécificités de métrologie et de précision du comptage, ainsi que la performance requise et les essais de sécurité des compteurs. Les normes européennes sont définies par le CENELEC et la Directive sur les Instruments de Mesure (MID).
>> Les différences de normes n’affectent pas l’architecture générale des réseaux électriques intelligents, mais elles créent des exigences variées en Europe et aux États-Unis.
Normes de communication La plupart des systèmes de réseaux électriques intelligents nord-américains utilisent une combinaison d’adressage de TCP/IP et des communications avec les compteurs qui utilisent les communications C12.18 et C12.22 de l’ANSI. Les compteurs européens, cependant, ont pour particularité d’utiliser des communications IEC, qui incluent la série de normes DLMS/COSEM, si bien que certaines parties du software et les éléments de communications de bas niveau sont différents aux États-Unis et en Europe.
>> L’équivalent européen utilise aussi la combinaison TCP/IP, ce qui crée une normalisation d’architecture solide entre les solutions nord-américaines et européennes.
Normes sur les émissions radio Les réseaux sans fil entre les compteurs d’électricité l’ont très largement emporté. C’est en partie en raison des régulations flexibles autour de l’usage public, les bandes de communications radio non-autorisées étant régulées par la Commission Fédérale des Communications (FCC). Les régulations européennes sont différentes : les communications dans la bande non-autorisée 2,4 GHz sont restreintes à un niveau d’électricité moins élevé et doivent utiliser la fréquence - ou la chaîne - en attendant que ces technologies soient déclarées valables par l’UE. Cela a retardé l’introduction de la technologie du réseau sans fil en Europe, et c’est l’une des raisons pour lesquelles le transport par lignes à haute tension et les communications cellulaires numériques y ont été plus populaires.
>> Les normes sur les émissions radio sont différentes entre l’Amérique et l’Europe. L’Amérique privilégie les réseaux sans fil tandis qu’en Europe, les communications cellulaires numériques sont privilégiées.

L’ensemble du système électrique devra se développer de la manière la plus efficace possible afin de relever les nouveaux défis et de satisfaire les besoins des utilisateurs.

Il existe de très forts besoins d’interopérabilité dans des domaines très divers (exploitation et automatisation de réseaux, gestion des ressources énergétiques décentralisées, automatisation de l’industrie, des immeubles et les logements particuliers, compteurs communicants) ainsi que la nécessité d’assurer un niveau élevé de cohérence, de sûreté, de protection des données et de la vie privée et d’un bon rapport coût/efficacité. Tous ces domaines et leur intégration dans un seul système interopérable se situent à différents degrés de maturité.

Un réseau énergétique sûr et robuste est essentiel pour l’amélioration continue et le bon fonctionnement des marchés européens de l’énergie. Cela ne sera possible que si les réseaux d’information et de communication associés le sont également. Il importe également de maintenir la sûreté des donnés et du système et de respecter les droits des consommateurs finals, notamment les libertés et les droits fondamentaux des personnes physiques.

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