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Accueil » Tous les dossiers » La R&D : un concept aux multiples facettes

Les réseaux multi-énergies intelligents

Pourquoi mutualiser les réseaux d’énergie ?

Traditionnellement, les réseaux d’approvisionnement d’électricité, de gaz naturel, de chaleur, de froid ou d’eau ont été conçus et fonctionnent encore aujourd’hui de manière séparée. Seuls les gestionnaires des réseaux de gaz naturel et d’électricité ont été habitués à travailler ensemble avec un service commun pour les petites interventions. Cette logique de collaboration doit aujourd’hui s’étendre à l’ensemble des énergies.

À l’heure de la transition énergétique, les réseaux d’énergie sont équipés de technologies de communication qui permettent aux systèmes énergétiques d’associer intelligemment, à l’échelon local, les énergies disponibles et les usages. Dans la ville de demain, la Smart city, l’ensemble des flux d’énergie ont vocation à être optimisés. Il s’agit d’adopter un point de vue global et d’organiser, sur un territoire donné l’ensemble des réseaux d’énergie en fonction de leur complémentarité. En particulier, l’intégration massive des énergies de source renouvelable (EnR), et les problématiques d’intermittence que cela engendre, rendent nécessaire l’orchestration de la performance énergétique de manière décloisonnée. Cette approche doit permettre :

  • d’identifier et de tirer parti des synergies entre les réseaux pour améliorer la fiabilité de l’approvisionnement en énergie ;
  • de planifier de manière optimale les investissements en infrastructures lourdes, notamment en évitant leur surdimensionnement.

La CRE, dans sa communication du 25 février 2015, demandait aux gestionnaires de réseaux publics de distribution d’électricité et de gaz naturel desservant plus de 100 000 clients d’engager des travaux sur la mutualisation des réseaux d’énergie. Prenant note des démarches respectives engagées par les gestionnaires de réseaux de distribution, la CRE a réitéré cette recommandation dans sa délibération du 8 décembre 2016.

Recommandation de la CRE no 3 du 8 décembre 2016 (R. 2016-03)

La CRE recommande l’utilisation de l’association par défaut des contacts secs virtuels aux usages qui a émergé lors de la concertation en Groupe de Travail Électricité (GTE). Elle demande que cette association, qui n’a aucun caractère obligatoire, soit inscrite dans le référentiel clientèle des gestionnaires de réseaux publics de distribution d’électricité ayant adopté un système de comptage évolué de type Linky.

À la suite d’un retour d’expérience sur l’utilisation de cette association par défaut, cette dernière pourra éventuellement faire l’objet d’une évolution de la norme NF C 15-100 (cf. recommandation R. 2014-04), ou d’une norme ad hoc.


Par ailleurs, il est essentiel de faire preuve de pédagogie en explicitant auprès des utilisateurs les nombreuses possibilités que le comptage évolué offre aux consommateurs et au marché dans son ensemble.


Recommandation no 10 du 8 décembre 2016 (R. 2016-104)

La CRE demande aux gestionnaires de réseaux de distribution et de transport d’électricité et de gaz naturel de poursuivre les démarches entreprises concernant la mutualisation des réseaux d’énergie. Avec l’appui des acteurs industriels de ces secteurs innovants, notamment les gestionnaires de services énergétiques, ils doivent poursuivre les expérimentations engagées, en étroite collaboration avec les collectivités locales où celles-ci se déroulent, et commencer à réaliser et publier des retours d’expérience technico-économiques, afin de juger de l’opportunité d’un développement à grande échelle de ces technologies.

Les grands chantiers de R&D

Les données : un sujet central

La question de la collecte et du partage des données de l’énergie est essentielle pour le décloisonnement des énergies et la mutualisation des réseaux. Une approche systémique et multi-énergies de la gestion des réseaux nécessite au préalable de régler la question de la mise à disposition en temps réel des données.

Dans ce sens, RTE et GRTgaz ont lancé en janvier 2017 la plateforme « Open Data Réseaux Énergies » qui a pour objectif de rassembler des données relatives de gaz naturel et d’électricité, organisées selon les thématiques « Production », « Consommation » et « Territoires et Régions ». Le gestionnaire de réseau de transport de gaz naturel TIGF s’est pas la suite joint à cette initiative. Les jeux de données sont mis à disposition des acteurs de l’élaboration et de l’évaluation des politiques énergétiques (citoyens, collectivités territoriales et acteurs économiques de l’énergie). Ce projet a vocation à accueillir tous les gestionnaires d’infrastructures volontaires pour enrichir cette plateforme. Dans la lignée des recommandations de la CRE, plus de 170 acteurs de la distribution d’énergie se sont réunis pour créer l’Agence ORE (Opérateurs de Réseaux d’Énergies) qui assurent la mise en commun de ressources et de services dédiées au numérique au service de la transition énergétique.

Les composantes essentielles de l’approche multi-fluides

Les travaux de recherche et développement devront s’attacher à étudier les opportunités que représentent ces axes, notamment, en :

  • évaluant leur maturité technique ;
  • estimant leurs conséquences économiques ;
  • établissant leur bilan environnemental.

Quatre grands axes caractérisent aujourd’hui les travaux de recherche et développement pour la mutualisation des réseaux d’énergie :

1. Les produits gaz smart : la cogénération et les systèmes hybrides

Les produits comme la cogénération et les systèmes hybrides se trouvent à l’interconnexion des réseaux d’électricité, de gaz, de chaleur et de froid. Ils peuvent soulager ces réseaux face à un besoin croissant de flexibilité électrique directement engendré par les nouveaux usages tels que l’intégration du véhicule électrique.

L’appellation « système hybride » peut désigner par exemple une pompe à chaleur et une chaudière à condensation fonctionnant en alternance. L’installation est pilotée par un système de commande qui prend en compte des paramètres exogènes comme la température extérieure, le prix, etc. : le basculement de la pompe à chaleur électrique vers la chaudière à gaz entraîne un effacement de consommation électrique.

Traditionnellement, les installations de cogénération ont toujours participé aux mécanismes de flexibilité au niveau national. Grâce aux technologies de micro-cogénération à moteur (< 36 kW) ou mini cogénération (< 250 kW) pour le résidentiel collectif et le tertiaire et de pile à combustibles pour la maison individuelle, la cogénération peut maintenant apporter de la flexibilité au système électrique au niveau local. Ces installations permettent simultanément d’assurer les besoins en chauffage, en eau chaude sanitaire et de produire localement de l’électricité.


Le couplage des réseaux d’énergie (Source : GRDF)

2. Le power to heat

Le développement massif des énergies renouvelables entraîne fréquemment l’apparition d’excédents de production d’énergie électrique ou thermique par rapport à la demande. Le power to heat désigne le cas où l’électricité excédentaire alimente, sous forme de chaleur, les réseaux de chaleur urbains ou pour des usages industriels. Il est d’autant plus pertinent de se pencher sur les synergies entre réseaux de chaleur et d’électricité que la consommation de chaleur représente environ la moitié de la consommation d’énergie en France.

L’ADEME a publié en novembre 2016 une étude sur la valorisation du stockage thermique et du power to heat. Cette étude dresse un panorama des solutions techniques disponibles et en cours de développement pour la filière du stockage thermique et du power to heat. Elle évalue la valeur de ces solutions et leur potentiel technique et économique pour 6 cas d’études couvrant plusieurs secteurs et applications d’intérêt : réseaux de chaleur, valorisation de chaleur fatale industrielle, cogénération, production d’eau chaude sanitaire domestique, etc. De manière générale, le recours à des solutions de stockage thermique et de power to heat offre une alternative au renforcement des réseaux ou des moyens de production.


Schéma synoptique de différents cas d’application du stockage thermique et du power to heat (Source : ADEME)

3. Le power to gas

Le power to gas permet d’utiliser la production excédentaire d’électricité d’origine renouvelable pour produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau. Convertir l’électricité en gaz permet de la stocker puisque l’hydrogène (ou le méthane) ainsi obtenus peuvent être injectés dans les réseaux de gaz naturel existants. Le power to gas est une solution de flexibilité du système énergétique qui peut apporter une réponse à l’intermittence des énergies renouvelables.

Si les expérimentations de power to gas se multiplient sur les réseaux de distribution, elles sont très rares sur les réseaux de transport, en France tout du moins. GRTgaz, RTE et leurs partenaires publics ou privés ont ainsi lancé en 2015 le premier démonstrateur de power to gas raccordé au réseau de transport de gaz : Jupiter 1000. Installé dans la zone portuaire et industrielle de Fos-sur-Mer, ce projet expérimente l’électrolyse de l’eau réalisée à partir d’électricité de source renouvelable, l’injection d’hydrogène dans les réseaux de transport de gaz naturel et sa transformation en gaz naturel de synthèse, du méthane, qui peut lui aussi être injecté sur les réseaux.

Consulter le compte-rendu de l’intervention de GRDF sur la R&D dans les Smart gas grids


Interactions actuelles et futures entre les réseaux (Source : GRTgaz et ThinkUp)

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