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

Point de vue de Sylvain Paineau (Schneider Electric) :

Les « trois D » résument simplement la transition énergétique : Décarbonation, Décentralisation et Digitalisation. Elle concerne l’électricité , mais aussi d’autres vecteurs énergétiques tels que les réseaux de gaz ou de chaleur.

Les travaux de recherche sur la Smart city au cœur de la recherche sur l’énergie de demain

Les travaux de recherche et développement, visant à proposer des solutions innovantes et durables pour la Smart city, recouvre ainsi de nombreux domaines, et notamment :

  • la Smart integration : la gestion de l’énergie et de l’environnement, la supervision des infrastructures urbaines, les prévisions météorologiques ;
  • la Smart energy : les réseaux électriques intelligents, les centrales électriques, la production du gaz, les réseaux de chaleur intelligents ;
  • la Smart water : la distribution et le traitement de l’eau, le cockpit de l’eau : une solution de supervision globale de l’efficacité opérationnelle et énergétique des réseaux d’eau, par ex : une usine de traitement et la supervision de l’ensemble de l’efficacité des pompes ;
  • le Smart built environnement : les zones artisanales et technologiques, les bureaux, les data centers, les logements, hôpitaux, écoles, collèges, lycées, universités, aéroports, hôtels, centres commerciaux, stades, gares, tunnels.
Les travaux de recherche sur les Smart grids sont d’autant plus nombreux que les réseaux intelligents poursuivent quatre grands objectifs « universels » :
  • garantir l’indépendance des utilisateurs vis-à-vis du carburant, et ce notamment dans les îles qui dépendent à 90 % d’une production d’énergie avec du diesel (Source : CODA) ;
  • assurer l’accès à l’énergie à tous : 1,3 milliards de personnes dans le monde n’ayant toujours pas accès à l’énergie en 2017 (Source : IEA) ;
  • améliorer la résilience des infrastructures de réseaux. Aux États-Unis par exemple, les black-outs entraînent un coût de 100 milliards de dollars par an (Source : DOE) ;
  • lutter contre le changement climatique. En effet, les émissions de CO2 liées à la production d’électricité représentent 45 % des émissions totales (Source : IEA).

Pour continuer à œuvrer au développement des Smart grids, les chercheurs peuvent s’appuyer sur un grand nombre de technologies, telles que les panneaux solaires, l’essor de l’Internet des objets ou les batteries de stockage, qui ont démontré leur faisabilité d’un point de vue non seulement technique mais aussi économique. Aux yeux d’un grand équipementier comme Schneider Electric, les principaux leviers de développement des Smart grids sont aujourd’hui : la flexibilité, les objets connectés et l’intelligence artificielle. Le graphique ci-dessous met en exergue la chute des coûts des panneaux solaires et des batteries Lithiuim Ion, ce qui concoure à la viabilité économique des solutions de flexibilités.


Évolution des coûts des panneaux solaires photovoltaïques (en rouge) et des batteries au lithium-ion (en vert) (Source : Schneider Electric)

Par ailleurs, les progrès effectués dans le champ de l’intelligence artificielle permettent d’intégrer des notions telles que la prédiction ou la modélisation dans les systèmes énergétiques. Parallèlement, on peut voir sur le graphique, ci-dessous, que le nombre d’objets connectés croît de manière exponentielle. L’Internet des objets constitue une opportunité pour le secteur de l’énergie : les objets connectés rapprochent l’information au plus près des usages.


Évolution du nombre de personnes (en rouge) et d’objets connectés (en vert) (Source : Schneider Electric)

Un exemple de projet de recherche : le programme « microgrid » de Schneider Electric

L’ensemble de l’entreprise a été amené à travailler sur un programme basé sur une architecture de solutions globales illustrée par le schéma suivant.


Architecture de solutions globales pour les microgrids (Source : Schneider Electric)

Cette architecture a permis de travailler sur des sujets techniquement très pointus tout en garantissant l’interopérabilité entre les différentes couches et les différents systèmes qui composent l’architecture. Dans ce contexte, les travaux de recherche sur les microgrids sont confrontés à au moins cinq grands défis :

  • Définir des stratégies de prédiction optimales, ce qui implique notamment de se pencher sur l’ensemble des solutions d’intelligence artificielle disponibles sur une architecture du type de celle développée ;
  • Implémenter des stratégies optimisées ;
  • Assurer la stabilité du microgrid aussi bien en mode connecté que déconnecté ;
  • maximiser la part des énergies de source renouvelable ;
  • sécuriser la distribution électrique.

Le programme européen de recherche Ambassador, auquel étaient associés un certain nombre de partenaires français dont Schneider Electric, a ainsi abouti au développement d’un outil de gestion et de supervision (DEMIS : District Energy Management System).
Celui-ci utilise un triptyque analytique composé d’une phase de prédiction (météo, demande, tarifs), d’une phase de modélisation du système complet (de la demande aux coûts opérationnels) et d’une phase d’optimisation du système pour un objectif donné.

L’image suivante propose une synthèse du programme Ambassador. , Schneider-Electric participe de façon très sélective à ce type de projet de R&D , le plus souvent en coordinateur , permettant notamment de fédérer les compétences de partenaires. Cette participation se faittoujours dans un souci d’expérimentation sur le terrain des solutions développées dans ces projets moyen terme et d’exploitation des résultats pour les activités « business » d’un tel groupe, Ambassador en est un très bon exemple avec le projet client « Learning Grid by Grenoble » décrit plus bas.


Le projet Ambassador (Source : Schneider Electric)

Les projets de recherche sur les microgrids peuvent être classés selon deux grands modèles d’affaires : les microgrids mono-propriétaires et multi-propriétaires.

Dans le cadre du projet Learning grid by Grenoble sur un campus de formation professionnelle à Grenoble, les travaux de recherche de Schneider Electric se sont concentrés sur le modèle d’affaire le plus simple d’un point de vue du modèle économique pour un microgrid : il s’agit d’un campus équipé d’un microgrid multi-énergies et mono-propriétaire. L’originalité de ce projet repose sur une double fonction. Il fournit à ses clients non seulement des solutions techniques, mais aussi du contenu pédagogiques sous forme de modules adaptés aux différentes écoles. Learning Grid est le premier projet à exploiter les résultats du programme Ambassador en ce qui concerne la partie gestion de la prévision et de la supervision globale du système.

Le programme RennesGrid aborde lui la notion de microgrid multi-propriétaires. Il s’agit d’un premier démonstrateur basé sur une forte intégration d’énergies de source renouvelable et d’autoconsommation, ainsi qu’une importante mobilisation du client et du particulier.

Conclusion : les leviers de l’innovation dans les Smart grids

On peut identifier quatre leviers majeurs :

  • le déploiement de bâtiments dits « smartgrid ready », ce qui, du fait du nombre de technologies ayant désormais démontré leur fiabilité, s’accompagne d’importants enjeux de normalisation et de valorisation de ces bâtiments ;
  • le soutien à l’autoconsommation et aux quartiers à énergie positive ;
  • le soutien à l’intégration optimisée d’énergies de source renouvelable ;
  • la prédiction du mix énergétique et notamment sa modulation et la prise en compte du CO2.
Sylvain Paineau
03 novembre 2017






Sylvain Paineau est directeur Europe Open Innovation de Schneider Electric. .




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