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Point de vue de Bernard Salha (EDF) :

Des travaux de recherche à l’industrialisation des Smart grids : un premier bilan

Grâce aux retours d’expérience de la vingtaine de démonstrateurs de nature diverse (intégration des EnR, utilisation de l’effacement, bornes de recharge de véhicules électriques, dispositifs de stockage) en France métropolitaine, dans les ZNI ou à l’international auxquels a participé EDF, il est possible de tirer un premier bilan du passage du stade de la recherche à celui de l’industrialisation des Smart grids.

Le premier enseignement est positif : d’un point de vue technologique, les travaux de recherche et développement ont montré que l’industrialisation des technologies Smart grids les plus matures était parfaitement réalisable. Sous cet angle technologique, la prochaine étape est celle de la normalisation et de la standardisation. L’exemple des travaux menés sur l’émetteur radio Linky sont à ce titre très parlant. Il a fallu travailler en concertation avec de très nombreux acteurs pour examiner comment le compteur évolué Linky pourrait communiquer avec des équipements de la maison. Il n’était plus question de parler de faisabilité technique mais de se mettre d’accord sur des standards, des normes de communication qui permettraient l’interopérabilité de tous les équipements.

Le second enseignement est plus nuancé : il concerne les modèles d’affaires, c’est-à-dire la rentabilité, l’efficacité économique et la valeur susceptible d’être générée par les systèmes électriques, tout particulièrement, lorsque ceux-ci ne concernent que le volet électrique. En effet, la rentabilité n’est pas toujours au rendez-vous. À ce sujet, on peut, par exemple, citer le cas des effacements diffus chez les clients particuliers pour lesquels les économies potentielles sont en général très largement inférieures au coût de l’installation des équipements nécessaires chez les clients. Il en va de même pour les installations de stockage installées chez les petits clients : le coût des installations, c’est-à-dire à la fois le coût de l’équipement lui-même, mais aussi de sa pose, sa connexion et son interaction avec l’installation du client, entraîne des coûts très importants au regard du bénéfice qui reste difficile à chiffrer. Le retour d’expérience du démonstrateur MILLENER à cet égard est particulièrement édifiant. Ces questions de business model sont peut-être moins prégnantes pour les consommateurs tertiaires et industriels. En effet, la taille des volumes permet de rentabiliser de manière plus évidente les équipements élémentaires, mais cela reste un enjeu important.

Le troisième volet concerne les attentes des clients. Les Smart grids ne peuvent pas se développer sans que les clients les souhaitent, les attendent. Cela est vrai pour tous les clients :

  • Les particuliers sont certes intéressés par l’aspect technique, mais encore plus par leur facture et par la simplicité et le confort d’usage auquel ils peuvent accéder. Les questions d’acceptabilité des équipements électroniques, numériques, de sécurité, de collecte et de traitement des données sont essentielles et demandent une forte implication des gestionnaires de réseaux et des fournisseurs.
  • S’agissant des clients industriels, la question est celle de la rentabilité rapide qui doit se profiler à court terme – à savoir deux ou trois ans, mais certainement pas dix – et de minimisation des impacts sur les process industriels. Les retours d’expérience ont montré que les industriels sont réticents à adopter un produit bénéficiant d’une rentabilité forte et rapide s’il nécessite une modification même moindre de son process industriels. À charge pour EDF et ses concurrents d’intégrer cette dimension dans leur politique de développement de produits et de mettre en place des démarches facilitant le processus d’adoption de ces équipements dans ce cas-là.


Industrialisation des Smart grids : un bilan contrasté (Source : EDF)

Cinq ans après, quels enseignements tirer des travaux de recherche sur les Smart grids ?

Les enseignements tirés des actions entreprises dans le domaine des Smart grids lors de ces cinq dernières années permettent de distinguer un certain nombre de pistes prioritaires pour les politiques de recherche et développement futures, qui sont présentées dans le tableau ci-dessous. Il importe de garder à l’esprit que, pour les Smart grids, le concept de « conduite de la recherche » recouvre celui de « conduite de l’industrialisation ». L’enjeu du développement des Smart grids se situe avant tout au niveau industriel, sur un marché international de très grande ampleur qui se chiffre en plusieurs centaines de milliards d’euros. Enfin, on ne saurait trop insister sur le rôle crucial joué par les procédures de standardisation et de normalisation pour le déploiement international des équipements de réseaux intelligents. Déjà, il pourrait être intéressant pour le développement des projets de recherche de mutualiser les moyens d’essai des acteurs, y compris en dehors de leurs frontières nationales respectives.


Les priorités pour les travaux de recherche à venir (Source : EDF)

Zoom sur quelques axes de recherche prioritaires

Microgrids : des opportunités à l’export pour des sites isolés ou des réseaux fragiles

EDF définit un microgrid comme un système purement électrique qui a deux utilisations principales :

  • soit faire de la résilience dans les pays où les systèmes électriques sont fortement développés, comme au Japon par exemple, un pays qui connaît régulièrement des évènements climatiques et sismiques extrêmes ;
  • soit apporter de l’énergie dans les zones isolées difficiles d’accès, comme par exemple dans les très nombreuses îles d’Indonésie, en mettant l’accent sur le recours aux énergies renouvelables pour les substituer aux moyens thermiques traditionnels.

Systèmes multi-énergies : le Smart grid de la Smart city

Le volet multi-énergies qui combine à la fois l’électricité et le gaz (et voire d’autres ressources parfois) apparaît comme un sujet particulièrement important et probablement générateur de valeur. Fondamentalement, la valeur dans les Smart grids est difficile à obtenir. Il est donc plus facile de la capter en mutualisant plusieurs sources d’énergie et en optimisant différents moyens énergétiques. À titre d’exemple, EDF a optimisé à la fois les réseaux de chaleur, de froid et l’utilisation de panneaux photovoltaïques et diminué de manière satisfaisante l’empreinte d’une station touristique chinoise sur l’île de HAINAN, en proposant un schéma global à la maille de l’île. Ce schéma a parfaitement fonctionné et s’est révélé être très compétitif, ce qui a permis à l’entreprise EDF de remporter d’autres appels d’offres sur le même thème.

Systèmes multi-services : mutualiser les dispositifs de maîtrise de l’énergie avec d’autres services

Le constat de départ est double : d’une part le client exprime un besoin de simplicité et d’économies, d’autre part, les conditions de rentabilité sont difficiles lorsque l’on se limite à la seule énergie électrique. En revanche, la plate-forme électrique peut être utilisée pour connecter d’autres dispositifs et apporter d’autres services. En mutualisant ces services, on peut atteindre des niveaux de rentabilité intéressants. Il s’agit de mutualiser des objets connectés, des passerelles de télécommunication et des solutions de connectivité entre les services « énergie » (flexibilité, pilotage) et « hors énergie » (sécurité, confort, etc.). Dans ce cas-là, l’enjeu clé est de définir la manière dont les systèmes communiquent entre eux, partagent leurs données et comment ces dernières sont gérées. De nouveau, la question de la normalisation de standards de communication est au cœur du développement efficace de la valeur de ces dispositifs. Une autre question cruciale à résoudre est celle de la gestion des données : où ces données sont-elles gérées ? Qui les intègrent ? Comment intégrer des données multi-énergies et/ou multi-systèmes ? Comment gérer les questions habituelles de respect de la vie privée et de cyber-sécurité associées ?

Électrification : développer les usages de l’électricité pour décarbonner l’énergie

Ce sujet correspond à une tendance observée aux États-Unis et en Europe, à savoir l’utilisation plus importante de l’électricité dans les mix énergétiques locaux. L’idée est de substituer par l’électricité d’autres moyens énergétiques, d’abord les plus polluants (fioul, charbon) puis le gaz, dans le but de minimiser l’empreinte carbone. Par exemple, un rapport daté du mois de janvier 2017 du régulateur californien de l’énergie a montré que l’utilisation de l’électricité, notamment dans le cadre de la mobilité, pourrait permettre de diminuer les émissions de gaz à effet de serre.

Le développement des pompes à chaleur est aussi à étudier de près. Leur atout majeur réside dans leur coefficient de performance – le ratio (facteur 3 voire 4) entre l’énergie électrique utilisée et l’énergie électrique délivrée – qui permet d’utiliser de façon pertinente et efficace cette énergie. Deux questions en particulier se posent pour le développement des pompes à chaleur : l’amélioration de leur performance, notamment dans l’industrie avec la récupération des chaleurs fatales, et leur installation. EDF préconise de créer un institut de la chaleur et du froid bas carbone qui rassemblerait, pour développer des solutions d’avenir, les fabricants de pompes à chaleur, les installateurs, les développeurs et les énergéticiens. Ce travail de concertation pourrait faire émerger des gains pour l’ensemble de la collectivité et pour l’industrie français à l’international.

L’autre sujet relatif à l’électrification ou à la substitution des usages concerne bien évidemment le développement de la mobilité électrique.

Smart charging : concevoir rapidement les solutions pour accueillir le développement des véhicules électriques

La consommation énergétique totale française, toutes sources d’énergie confondues, pour le secteur du transport est de l’ordre de 550 TWh par an (49,6 MTep soit 580 TWh pour 2015 d’après les statistiques annuelles publiées par le ministère de l’énergie). Par comparaison, la consommation finale d’électricité en France représente environ 450 TWh par an. L’électrification des transports serait une voie de diminution des émissions de gaz à effet de serre. C’est aussi une voie d’efficacité énergétique considérable car le rendement d’un moteur électrique est bien plus important que celui d’un moteur thermique. La mobilité électrique se développe fortement : par exemple à l’horizon 2023, le groupe PSA considère que 80 % de ses modèles, utilitaires compris, seront à propulsion plus ou moins électriques (hybrides ou 100 % électriques). Cela soulève d’importantes questions pour les réseaux : renforcement du réseau dans certains cas, installations de bornes de recharge. Le Smart charging est donc un sujet essentiel, qui nécessite de trouver des dispositifs standards qui permettraient d’optimiser la charge. Il s’agit de l’optimiser non seulement, assez classiquement, hors de la période de la pointe du soir, mais aussi en tenant compte de son impact sur le réseau. Dans ce contexte, la question de la standardisation globale est un levier majeur pour doter l’essor de cette forme de mobilité de fondements solides.

Bernard Salha
03 novembre 2017






Bernard Salha est directeur de la Recherche et Développement du groupe EDF et administrateur d’EDF Énergies Nouvelles.




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