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Un réseau électrique dans les nuages ?

La conception des réseaux électriques a assez peu évolué depuis qu’en 1887, Tesla a installé la première ligne à courant alternatif sur la liaison ferroviaire Lauffen-Francfort. Il est, donc, probable que celui-ci comprendrait encore le mode de fonctionnement des réseaux électriques actuels s’il visitait les centres de contrôle ou les postes de transformation. Pourtant, les entreprises de distribution d’électricité devront rapidement refondre l’essentiel de leurs systèmes de « contrôle/commande » afin de rendre le réseau plus intelligent et sa gestion plus flexible. Certains se font les chantres d’un rapprochement entre les systèmes électriques actuels et le réseau Internet. Grenatec, le méga-projet de réseau électrique sur la zone du Sud-Est asiatique a même été surnommé « the pan-asian energy internet ».

Le premier besoin des entreprises de distribution concerne le développement massif des énergies renouvelables. A titre d’exemple, le plan soumis par l’Allemagne à la commission européenne prévoit la mise en ligne d’ici 2020 de plus de 100 GW d’électricité d’origine éolienne et 41 GW d’électricité issue de panneaux photovoltaïques, soit une puissance d’énergie intermittente supérieure à l’intégralité du parc de production électrique français. Même si les interconnexions européennes pourront aider, il est illusoire d’espérer gérer une telle volatilité avec les systèmes historiques.

Le second besoin concerne l’efficacité énergétique. La Commission Énergie du Parlement européen vient de négocier un projet de directive rendant obligatoire des objectifs de réduction de 20 % de la consommation d’énergie primaire d’ici 2050. Bien qu’encore en cours de validation au Parlement européen, ce projet de directive montre clairement le sens de l’histoire vers une réduction drastique de la consommation énergétique. Cette réduction sera d’autant plus indispensable, si l’on en croit les prévisions de la Commission de régulation de l’énergie qui envisage, dans le contexte législatif actuel, une augmentation de plus de 30 % du prix de l’électricité dans les cinq ans.

La lutte contre le réchauffement climatique imposera aussi de limiter le recours aux centrales thermiques. L’un des meilleurs moyens d’y parvenir consiste à lisser la consommation des clients ou à mettre en œuvre de nouveaux moyens de stockage.

Enfin, les pannes généralisées ou pics sur les marchés de l’électricité ont montré certaines limites aux systèmes actuels. Alors que l’origine de ces incidents était toujours des événements localisés (coupure d’une ligne électrique ou blocage d’une chaîne de traitement informatique pendant un week-end), les systèmes actuels se sont adaptés avec difficulté et ont engendré des pannes ou des pertes financières conséquentes. Les systèmes de demain devront encore améliorer leur robustesse face à des failles techniques ou humaines.

Pour répondre à ces principaux besoins quelles doivent être les caractéristiques des réseaux intelligents ?

Réactivité : la production d’électricité sera de plus en plus dépendante de la météorologie, car la proportion des énergies renouvelables dans le mix électrique final va augmenter considérablement. Les éoliennes ont une production relativement prévisible. Dans plus de 50 % des cas, les fluctuations d’une heure sur l’autre sont de moins de 2 % de la puissance installée. Une étude récente de Sauvons le Climat montre que la variation est, dans le pire des cas, de 380 MW/heure sur la base d’un parc de 5600 MW. En revanche, les panneaux solaires, notamment dans les zones non interconnectées, peuvent avoir une production extrêmement variable. Compte tenu du manque de foisonnement dans les îles, EDF SEI rapporte des variations régulières de la production issue des centrales photovoltaïques de plus de 75 % en moins d’une heure.

Taille des bases de données : la mise en place de solutions de comptage intelligent, voire de sous-comptage de même que la modernisation des systèmes de contrôle/commande et la corrélation avec les données météorologiques vont engendrer un volume de données de plusieurs dizaines de téraoctets par an. Être en mesure de collecter, valider et traiter ces données pour en extraire par exemple une estimation de production et de consommation prévisionnelle pour chacun des postes sources sera possible mais représente un saut technologique considérable.

Visibilité : de plus en plus, les informations actuelles visibles uniquement des gestionnaires de réseau devront pouvoir être mises à disposition de tiers. A titre d’exemple, la mise en place de système de tarification en temps réel de l’énergie, pour les bornes de recharge des véhicules électriques, nécessitera de fournir une visibilité accrue aux fournisseurs sur l’état des réseaux. De même, il est probable que l’ADEME et les collectivités locales seront de plus en plus intéressées pour disposer de données qualifiées et détaillées sur la consommation des Français.

Sûreté de fonctionnement : corollaire du besoin précédent, les systèmes de demain ne devront pas présenter de régression par rapport au niveau de sécurité des systèmes actuels, voire devront proposer une amélioration de la robustesse de ceux-ci, notamment en mettant en œuvre des fonctions dynamiques de reconfiguration des moyens de production, de consommation ou de stockage. Ils devront aussi permettre de gérer en même temps les événements (notamment les alarmes) en provenance à la fois des systèmes de contrôle/commande et des systèmes de supervision de la chaîne d’acquisition des compteurs et offrir des outils d’aide à la décision communs.

Fiabilité et traçabilité : l’arrivée progressive des marchés pour l’équilibrage des réseaux basse tension, voire la gestion des activités de stockage, nécessitera de disposer de données à la fois fiables, auditables et horodatées.

Dans quelles mesures Internet et les technologies de « cloud computing » peuvent-ils répondre à ces besoins ?

L’ensemble des briques technologiques permettant de répondre à ces nouveaux enjeux sont d’ores et déjà disponibles. Capteurs intelligents, couverture et fiabilité du maillage du réseau d’information, centre de traitement « cloudisé » nécessaire au stockage et au traitement massif de données, logiciels d’analyse prédictive permettant l’aide à la décision, communication en temps réel vers les usagers. La prise de conscience des enjeux énergétiques tant par les consommateurs finals que par les collectivités territoriales représente une réelle opportunité pour les fournisseurs de proposer des offres de service originales. Ce phénomène n’ira qu’en s’amplifiant avec la montée du prix de l’électricité et la compétitivité accrue des énergies de sources renouvelables et décentralisées.

L’intégration des technologies Internet et du traitement massif de données dans l’univers des énergies constituera la clé de voute du projet de développement d’une solution métier efficace et robuste. Cette maîtrise d’œuvre sera confiée à des acteurs ayant une vision et une maîtrise de l’ensemble de la chaîne de valeur et qui sont en capacité de prendre des engagements sur l’ensemble du système. Cette tendance est à l’origine du rachat d’entreprises du secteur du logiciel par les entreprises historiques du contrôle/commande comme Schneider Electric, Alstom ou Siemens. Cependant, la taille des projets sera telle que l’industrie énergétique aura certainement à passer, dans le futur, d’un mode de contractualisation « bi-partite » à un mode « tri-partenarial » : Utilité + Contrôle/Commande + Informatique. La détermination des responsabilités respectives de ce type de contrat ne sera pas une mince affaire.

La mise en place des projets de gestion intelligente du réseau ouvre, également, des perspectives de réflexion sur la gouvernance de la relation entre les acteurs du secteur. La plupart des études économiques démontrent que les investissements dans les réseaux intelligents ne se justifient que si l’on prend en compte les bénéfices qu’en tire l’ensemble des acteurs et non chacun d’entre eux pris individuellement. De nombreuses fonctions nécessiteront un échange d’informations accru entre ces différents acteurs. La tendance future sera, donc, vers la mise en place de plateformes indépendantes susceptibles d’offrir des services facturés à l’usage aux différents acteurs, comme il en existe dans d’autres secteurs comme la logistique, l’agroalimentaire ou les télécommunications. Ce transfert de modèle économique Capex vers Opex constitue d’ailleurs l’un des attributs fondateurs de la démarche « cloud ».

Les énergéticiens devront, dans les années à venir, concevoir des systèmes de contrôle/commande tirant avantage des atouts d’Internet tout en gardant à l’esprit leurs objectifs de sécurité et sûreté de fonctionnement. Un travail d’orfèvre qui nécessitera de faire preuve d’esprit d’initiative … et de prudence.



Cette fiche a été rédigée par HP




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