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Le contexte énergétique allemand

L’Energiewende allemand ou le choix du tournant énergétique

Le 28 septembre 2010, le gouvernement fédéral allemand a adopté une nouvelle stratégie énergétique – l’« Energie Konzept 2050 », qui constitue le fondement des orientations de la politique énergétique allemande d’ici 2050. Dans ce document, le gouvernement fédéral s’est fixé des objectifs ambitieux en matière de politique énergétique et climatique :

  • diminuer d’au moins 80 % les émissions de gaz à effet de serre par rapport à leur niveau de 1990 ;
  • faire des énergies renouvelables la principale source d’approvisionnement en énergie du pays : elles devront représenter 60 % de la consommation d’énergie finale et 80 % de la production électrique en 2050 ;
  • faire baisser significativement la consommation d’énergie et améliorer l’efficacité énergétique.

En outre, ce texte prévoit la prolongation de l’exploitation des centrales nucléaires pour une durée de 14 ans pour les centrales les plus récentes et 8 ans pour les plus anciennes.

A la suite de la catastrophe de Fukushima en mars 2011, le gouvernement fédéral allemand a réévalué les risques posés par l’énergie nucléaire et a confirmé le choix de sortie du nucléaire qui avait déjà été évoqué quelques mois auparavant. Dans ce cadre, le gouvernement fédéral, le Bundestag (Parlement) et le Bundesrat (Conseil fédéral représentant les 16 régions allemandes « Länder ») ont adopté un « paquet législatif énergie » comprenant onze textes sur :

  • la sortie accélérée du nucléaire d’ici 2022 : dès 2011, les sept plus vieilles centrales nucléaires ainsi que la centrale de Krümmel ont été mises à l’arrêt. Les neuf centrales restantes, qui produisaient encore 18 % de l’électricité du pays en 2011, seront progressivement arrêtées d’ici 2022 au plus tard. La sortie du nucléaire en Allemagne, qui correspond à un passage de 25 % à 0 % de la part du nucléaire dans le mix énergétique, représentera le même effort pour la France, qui a pour objectif une baisse du nucléaire de 75 % à 50 % en 2025 ;
  • le développement des énergies renouvelables : l’éolien, l’hydraulique et le solaire, continueront à être développées. En 2011, elles fournissaient 20 % de l’électricité. Cette part doit être portée à 35 % d’ici 2020 et à 80 % d’ici 2050 ;
  • les sources de production flexibles : les centrales thermiques modernes à charbon et à gaz doivent servir d’ « énergie de transition » afin d’atteindre l’ère du renouvelable à moindre coût, tout en assurant la sécurité énergétique du pays ;
  • et le développement accéléré du réseau.

Pour en savoir plus :

Vote des lois du paquet énergie, Bilan des conséquences de l’accident de Fukushima sur la politique énergétique allemande, « Info Berlin N°11 – Août 2011 »
Note de synthèse - Stratégie énergétique allemande : points clefs – Bureau de coordination énergie éolienne

Une transition énergétique qui se fait dans un contexte contraint

Comme la majorité des États européens, l’objectif de l’Allemagne est de réaliser cet Energiewende tout en assurant un approvisionnement énergétique fiable, une relative stabilité des prix de l’énergie, en préservant la compétitivité industrielle du pays et en répondant aux objectifs climatiques élaborés par l’Union européenne et, ce, en dépit de l’augmentation de la consommation d’énergie, de la crise économique et financière, de l’augmentation des prix de l’énergie.

L’arrêt du nucléaire en Allemagne a pour conséquence de réduire de 8,3 GW la capacité électrique disponible pour le pays. Cette capacité ne pourra pas être immédiatement compensée par les installations de production d’électricité renouvelable, car leur construction nécessitera du temps. La capacité nucléaire arrêtée sera principalement compensée par les centrales existantes et par les importations. En effet, l’Allemagne dispose de réserves de capacité très supérieures à celles supprimées, puisque la puissance appelée à la pointe ne dépassait pas, en 2009, 80 000 MW (102 100 MW en France, le 8 février 2012) alors que sa capacité installée atteignait 147 000 MW (128 380 MW en France, à fin 2012), dont une puissance de 85 000 MW garantie (116 300 MW en France), c’est-à-dire pouvant délivrer du courant à tout instant sur requête du gestionnaire du système. La difficulté est que ces capacités sont majoritairement fournies par des centrales de production au fioul et au charbon, très polluantes.

L’une des clés de cette équation compliquée pourrait donc être le renforcement des mesures en faveur de l’efficacité énergétique, par la réduction de la consommation, notamment grâce aux technologies de Smart grids (compteurs évolués, bâtiments intelligents, etc.).

Carte d’identité de l’électricité en Allemagne

Acteurs de la chaîne de valeur

Production :

4 producteurs principaux d’électricité :

  • E.ON,
  • RWE,
  • EnBW,
  • Vattenfall.

L’Allemagne est le premier producteur d’électricité renouvelable de l’Union européenne. Cela est dû à la volonté politique et à l’accueil favorable de la population.



Transport :

4 gestionnaires du réseau de transport complètement indépendants :

  • TenneT (filiale d’E.ON AG),
  • 50Hertz Transmission,
  • Amprion GmbH (filiale de RWE),
  • EnBW Transportnetze AG.

Distribution :

Environ 800 gestionnaires des réseaux de distribution d’électricité. Les distributeurs régionaux sont les collectivités communales actives à travers les sociétés municipales (les Stadtwerke).



Fourniture :

1 058 fournisseurs d’électricité dont 4 principaux, intégrés verticalement :

  • Vattenfall,
  • RWE,
  • E.ON,
  • EnBW.

Le marché de l’électricité allemand est oligopolistique, mais tend à devenir plus concurrentiel grâce à une régulation qui monte en puissance.

Institutions :

Le ministère fédéral de l’Économie et de la Technologie (BMWI) et le ministère fédéral de l’Environnement, la Protection de la nature et la Sûreté nucléaire (BMU) Le régulateur allemand : la Bundesnetzagentur (BNetzA)

Consommation d’énergie

L’Allemagne est le premier consommateur d’énergie et d’électricité de l’Union européenne.

L’Allemagne est le premier pays émetteur de CO2 de l’Union européenne.

L’Allemagne est le deuxième pays pratiquant les prix de l’électricité les plus chers de l’Union europénne.

  • Le marché de l’électricité allemand présente des caractéristiques intéressantes pour étudier le déploiement des technologies intelligentes.

Une modernisation indispensable des réseaux électriques allemands

Le bouquet énergétique allemand : les énergies renouvelables en première place

La réduction des émissions de gaz à effet de serre et le développement des énergies renouvelables sont un objectif prioritaire pour l’Allemagne, en témoigne le graphique ci-dessous sur l’évolution du mix électrique allemand entre 2010 et 2020.

Evolution du mix électrique allemand


Source : Statistisches Bundesamt ; RWI

Afin que la part des EnR représente au moins 35 % de la consommation d’électricité (alors qu’elle est de 16 % aujourd’hui), l’Allemagne a mis en œuvre différentes mesures, dont la loi sur la priorité aux énergies renouvelables (EEG - Erneuerbare-Energien-Gesetz) qui demeure l’instrument le plus important pour leur développement, mais également le bureau de coordination des énergies renouvelables, office franco-allemand pour les énergies renouvelables. Il contribue notamment à expliquer au grand public la stratégie énergétique de l’Allemagne.

Mix électrique allemand en 2010


Source : Statistisches Bundesamt ; RWI

Evolution du mix « énergies renouvelables » en Allemagne entre 2010 et 2020


Source : Statistisches Bundesamt ; RWI

Ce très fort développement des énergies renouvelables décentralisées et fluctuantes pose des problèmes pour la gestion du réseau électrique allemand. Il appelle une modernisation indispensable des réseaux de transport et de distribution.

Moderniser les réseaux pour répondre à l’évolution du mix énergétique

En effet, l’axe Nord-Sud du réseau électrique allemand est notoirement sous-dimensionné par rapport aux besoins qu’occasionne la répartition géographique des installations de production fonctionnant à partir des énergies de sources renouvelables. Schématiquement, les zones de production d’électricité sont majoritairement situées au nord du pays, avec notamment des champs d’éoliennes offshore en mer du Nord et en mer Baltique, tandis que les unités de consommation sont davantage situées au sud et à l’ouest, concentrant l’essentiel de l’activité économique du pays.

Il en résulte une saturation des réseaux lorsque l’électricité est produite en quantité importante et doit être transportée du Nord vers le Sud. En 2011, l’Allemagne a ainsi enregistré pas moins de 1 085 arrêts forcés d’éoliennes sur 107 jours, des vents élevés leur faisant produire davantage que ce que le réseau pouvait absorber. Les 8 et 9 décembre 2011, l’incapacité du réseau électrique à transporter l’électricité vers les zones de consommation a même obligé l’Allemagne à importer 1 000 MW d’électricité depuis l’Autriche pour alimenter le Sud du pays. (Source : L’Allemagne : une réussite économique, à quel prix ? Rapport du Sénat)

Cette problématique devrait s’accentuer dans les années à venir, en raison des perspectives de production attendues : en 2020, 110 000 MW de capacités d’énergie renouvelables sont ainsi envisagées, dont 47 000 pour l’éolien (parmi lesquels 14 000 MW en offshore) et 50 000 pour le photovoltaïque. L’agence allemande pour l’énergie (Dena) estime ainsi que 3 600 kilomètres de lignes électriques supplémentaires sont nécessaires d’ici 2025.

En outre, la lourdeur administrative de la procédure d’autorisation de construction de réseau, qui dure entre huit et dix ans, est source de difficulté. Elle se trouve renforcée par l’hostilité des associations de riverains et de protection de la nature à l’édification de lignes à haute tension. L’enfouissement des câbles, en test depuis 2010, pourrait constituer une solution, mais elle présente un surcoût pouvant paraître dissuasif.

Dans ce cadre, une loi sur l’accélération du développement des réseaux (Netzausbaubeschleunigungsgesetz) a été votée en juillet 2011. Elle permettra d’accélérer la planification et la construction des lignes à haute tension, y compris celles au-delà des frontières des Länder, pour le transport du Nord vers le Sud, par exemple. La durée passerait ainsi de dix ans à quatre ans en moyenne.

Un amendement à la loi relative à la sauvegarde de l’approvisionnement en énergie (Energiewirtschaftsgesetz) a également été voté pour renforcer les bases permettant de développer réseaux intelligents et stockages d’énergie.

En outre, les gestionnaires de réseaux de transport (TenneT, Amprion, 50Hertz Transmission et EnBW Transportnetze) planifient d’importants investissements de modernisation et de renforcement des réseaux électriques. Ils ont soumis au régulateur trois scénarios d’évolution du mix électrique (part des énergies renouvelables, du charbon, du fioul, du gaz naturel, etc.) et leurs impacts probables sur les réseaux. Le régulateur a ensuite organisé une consultation publique sur ces scénarios en 2011, afin de recueillir l’avis des différents acteurs.

Scénario A : l’ensemble des priorités du gouvernement allemand pour les politiques énergétiques et climatiques sont mises en œuvre. Ce scénario envisage une augmentation modérée de la production d’électricité à base de charbon.

Scénario B : ce scénario envisage une proportion plus grande d’énergies de sources renouvelables ainsi qu’une production d’électricité à base de gaz naturel plus importante que dans le scénario A. Cela rendrait le système plus flexible et plus fiable, en raison d’un mix énergétique plus diversifié.

Scénario C : c’est le scénario le moins réaliste. Il est fondé sur une affirmation fictive : l’Allemagne aurait une croissance exponentielle de ses énergies renouvelables (triplement de la production d’énergie renouvelable entre 2010 et 2022). Ce scénario n’envisage pas que l’Allemagne continue de construire des centrales au fioul après 2022.

Comparaison des trois scénarios du futur énergétique allemand


Source : Emeter

Le problème de ces scénarios est qu’ils ne prennent pas en compte l’évolution de la gestion de la demande en énergie alors que la participation des consommateurs est essentielle pour :

  • intégrer les énergies renouvelables : ces trois scénarios incluent de fortes capacités d’énergie solaire, jusqu’à 45 à 65 % du pic de consommation d’ici 2022. L’Allemagne ne tirera l’ensemble des bénéfices des énergies renouvelables que si les consommateurs peuvent réagir aux signaux indiquant que de l’électricité de source renouvelable est disponible ;
  • réussir à atteindre les objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre ;
  • accroître l’efficacité énergétique ;
  • soutenir le développement des véhicules électriques.

Source : Der Szenariorahmen – Grundlage für den Netzentwicklungsplan

Enfin, de nouvelles technologies sont à l’étude, telles que le transport de l’électricité en courant continu à haute tension et la pose de câbles à haute température, permettant d’augmenter leur capacité jusqu’à 70 %.

Pour en savoir plus :

Site de l’Ambassade d’Allemagne en France
« L’Allemagne: une réussite économique, à quel prix ? » Rapport d’information du Sénat n° 628, 4 juillet 2012

Les solutions de Smart grids pour répondre au besoin de modernisation des réseaux

Pour compenser le caractère intermittent des énergies renouvelables et pallier les difficultés de construction de nouvelles lignes électriques, l’Allemagne mise sur deux évolutions : d’une part, le déploiement d’outils de stockage de l’électricité et, d’autre part, l’efficacité énergétique et le développement de systèmes de gestion de la demande.

Le stockage de l’électricité : faire sauter un verrou majeur du développement des EnR

Les systèmes de stockage de l’électricité permettront d’intégrer plus facilement les énergies renouvelables aux réseaux électriques. C’est la raison pour laquelle l’Allemagne a instauré un dispositif légal très incitatif en faveur des diverses formes de stockage.

D’une part, le gouvernement allemand a voté en juillet 2005 un article dans la loi relative à la sauvegarde de l’approvisionnement en énergie (§ 118.6 de l’Energiewirtschaftsgesetz - EnWG) l’exemption des droits d’accès au réseau et de la contribution au financement des énergies renouvelables EEG (équivalent CSPE) pour les moyens de stockage de l’électricité.

D’autre part, l’Allemagne subventionne fortement la recherche sur le stockage. Le 17 mai 2011, le gouvernement fédéral a ainsi annoncé que 200 millions d’euros seraient consacrés à la recherche sur le stockage. En outre, le 5e programme du gouvernement fédéral allemand pour la recherche et l’innovation sur les nouvelles technologies de l’énergie a fait du stockage une de ses priorités. Il fait partie du programme intégré Energie-Climat piloté par le ministère de l’Economie et de la Technologie (BMWi).

Dans ce domaine, la coopération entre gouvernement et industrie prend la forme d’alliances au sein desquelles les industriels s’engagent à effectuer des investissements de recherche et développement nettement supérieurs aux aides publiques. Dans le cadre de l’alliance « Lithium-Ion-Batteries » 2015 démarrée en 2008, le gouvernement fédéral contribue à hauteur de 60 millions d’euros pour une participation industrielle de 360 millions d’euros.

Enfin, le ministère fédéral en charge de l’Économie et de la Technologie a annoncé le 10 janvier 2013 une nouvelle initiative dédiée spécifiquement aux systèmes de stockage d’énergie (« Energiespeicher »). Cette initiative représente une priorité en matière de financement au sein du 6e programme de recherche sur l’énergie allemand.

L’ensemble des technologies de stockage font l’objet de 4 axes de recherches :

  • 1. La technique du « power-to-gas », ou stockage sous forme d’hydrogène, qui consiste, lorsque les éoliennes et panneaux solaires produisent un surplus d’électricité au regard de la demande, à produire de l’hydrogène par hydrolyse grâce à l’électricité excédentaire et ainsi à stocker l’énergie sous forme gazeuse dans des réservoirs.
  • 2. La technique du « power-to-heat », ou stockage thermique à l’aide de pompes à chaleur, qui permet une utilisation innovante des pompes à chaleur généralement utilisées pour chauffer les bâtiments.
  • 3. Le stockage diffus par batterie, notamment les batteries utilisées dans les véhicules électriques.

En effet, conformément aux objectifs du Plan de développement national en faveur de l’électromobilité de 2009, l’Allemagne a un objectif d’un million de véhicules électriques d’ici à 2020 et six millions d’ici à 2030. Dans cette perspective, il faut construire les infrastructures nécessaires et moderniser le réseau pour répondre à la demande en électricité supplémentaire. Dans ce cadre, le ministère fédéral des Transports mène actuellement des projets pilotes dans huit villes et régions allemandes. Par exemple, les Berlinois peuvent déjà louer et essayer des véhicules électriques au départ des grandes gares ferroviaires de leur ville et à Stuttgart des bus hybrides équipés d’un moteur diesel et d’un moteur électrique sont déjà en circulation.

Le programme « batterie de stockage » établi pour la période 2009-2012 prévoit un budget de 35 millions d’euros dans le but de promouvoir de nouveaux développements dans les technologies de stockage d’électricité (incluant les matériaux supraconducteurs). En outre, une fondation allemande pour la recherche sur les batteries au lithium de forte puissance a été créée et de nouvelles priorités sur le sujet ont été définies par l’association de centres de recherche Helmholtz.

  • 4. Le stockage par air comprimé : le ministère fédéral de l’Environnement participe au financement de projets de recherche sur des systèmes hybrides éolien-CAES, permettant de valoriser l’énergie électrique produite par les éoliennes installées en mer du Nord.

Un système de stockage CAES d’une puissance de 290 MW fonctionne depuis 1978 à Huntorf. Son rendement est néanmoins assez faible, les systèmes les plus prometteurs étant les systèmes de stockage adiabatique, qui permettent une diminution importante des pertes énergétiques par restitution de la chaleur résultant de l’étape de compression (rendement électrique d’environ 70 %).

Le projet ADELE (acronyme de « système de stockage d’énergie adiabatique à air comprimé pour la fourniture d’électricité »), sélectionné au cours du 6e programme-cadre de recherche et développement de l’Union européenne, associe de nombreux partenaires (RWE Power, GE Global Research, Ed. Züblin AG, le TÜV SÜD Industrie Service, 50Hertz Transmission, ainsi que les instituts de recherche, Otto-von-Guericke de Magdebourg et l’Institut Fraunhofer Centre d’Application pour les systèmes techniques d’Ilmenau (IOSB)). Il a pour objectif de développer cette technologie (compresseurs, stockage thermique, cavités intéressantes) et d’identifier des procédés pertinents et valorisables dans les conditions actuelles et futures du marché énergétique.

Le territoire allemand et tout particulièrement les régions côtières de la mer du Nord, bénéficient de conditions géologiques avantageuses pour l’implantation de dispositifs de stockage d’air comprimé.

Pour en savoir plus :

Dossier sur le stockage

L’efficacité énergétique et la gestion de la demande : faire face à la variabilité des EnR en jouant sur la consommation

Alors que la proportion d’énergies renouvelables dans le mix énergétique allemand augmente très fortement, il devient de plus en plus difficile de gérer l’équilibre du système électrique en agissant sur l’offre. C’est la raison pour laquelle l’Allemagne a fait le choix d’investir dans l’efficacité énergétique et de développer les systèmes de gestion de la demande.

L’action allemande en faveur de l’efficacité énergétique repose sur trois piliers, mis en œuvre progressivement depuis 2002 dans le cadre de l’ordonnance de conservation de l’énergie (EnEv en allemand) :

  • réduire la demande d’énergie à travers un cadre légal contraignant, imposant des obligations d’amélioration de la performance énergétique des bâtiments et une utilisation accrue de sources renouvelables chez les distributeurs d’électricité ;
  • proposer des incitations financières à travers des subventions et prêts pour réduire la consommation d’énergie dans l’environnement bâti à tous les échelons administratifs (fédéral, régional, municipal). A l’échelle fédérale, ces incitations sont proposées par la banque d’investissement publique KfW, avec un fort soutien financier de l’État allemand ;
  • informer pour faire évoluer les comportements énergétiques, en travaillant avec les échelons régionaux et locaux, en développant des standards applicables au travers des diagnostics de performance énergétique, mais aussi en soutenant des projets pilotes à l’échelle de tout le pays.

Dans le cadre de son projet « Systèmes énergétiques efficaces », la dena (l’ADEME allemande), en association avec le ministère fédéral de l’Économie et de la Technologie, a lancé un groupe de travail consacré à la gestion de la demande. Le groupe de travail a été créé pour déterminer les « réservoirs » en matière de gestion de la demande dans les secteurs du commerce, de l’industrie et des entreprises publiques et pour développer les instruments adéquats afin de capter ces réservoirs.

Pour en savoir plus :

Site (en allemand) de la dena sur l’efficacité énergétique et la gestion de la demande

La législation allemande sur les réseaux électriques intelligents

Comme les autres États membres de l’Union européenne, l’Allemagne doit transposer les directives concernant le développement des énergies renouvelables (directive 2009/28/CE du 23 avril 2009), la mise en place des compteurs communicants (directive 2009/72/CE du 13 juillet 2009) et l’amélioration de l’efficacité énergétique (directive 2012/27/UE du 25 octobre 2012).

Différentes lois allemandes reprennent déjà des dispositions issues de ces directives :

  • l’Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG – 2009), loi consacrée aux énergies renouvelables ;
  • l’Energieeinspargesetz (EnEG – 2005) qui comporte des dispositions sur l’efficacité énergétique ;
  • la Netzausbaubeschleunigungsgesetz (NABEG – 2011), loi sur l’accélération du développement des réseaux qui permettra de construire plus rapidement des lignes à haute tension, y compris au-delà des frontières des Länder ;
  • l’Energiewirtschaftsgesetz (EnWG – 2005), loi relative à la sauvegarde de l’approvisionnement en énergie dans laquelle sont écrites la définition du compteur évolué (alinéa 21d) et l’obligation d’installer un compteur communicant dans les bâtiments neufs ou bénéficiant d’une rénovation totale (alinéa 21b Abs. 3). Cette loi a été amendée pour permettre de développer réseaux intelligents et stockage d’énergie.

Ces différents textes font référence, entre les lignes, aux Smart grids comme vecteur de développement des énergies renouvelables et de l’efficacité énergétique. La législation allemande en matière de développement des Smart grids n’est donc pas très développée et elle est également peu incitative, notamment sur le déploiement des compteurs évolués qui n’est pas obligatoire, sauf dans les bâtiments neufs, sur les prérequis techniques pour les compteurs qui sont flous et il n’existe pas actuellement d’analyse coûts/bénéfices « officielle ».

Cependant, il existe une forte logique de développement industriel. Le ministère fédéral de l’Economie et de la Technologie allemand (BMWi) finance le programme E-Energy, dont il espère pouvoir tirer des retours d’expérience au début de l’année 2013. Le ministère a également publié des feuilles de route techniques (véhicules électriques, efficacité énergétique) et organise des groupes de travail pour la normalisation et la standardisation des véhicules électriques dans le cadre d’une plate-forme nationale pour l'électromobilité lancée le 3 mai 2010 (travail sur les normes pour les bornes de recharge, l’interface entre le véhicule et l’infrastructure, la sécurité des batteries, la création d’un centre d’excellence scientifique, la mise en place de nouveaux modèles de régulation, etc.).

Enfin, le rapport « Future Energy Grid », lancé par Acatech et soutenu par le BMWi, analyse aussi les perspectives à long terme des réseaux intelligents en Allemagne et fait dix recommandations (créer une task force, rédiger une feuille de route, fixer un programme pour la recherche nationale, étendre le programme E-Energy à d’autres régions et sur d’autres sujets de recherche, etc.)

Pour en savoir plus :

Communiqué de presse - Lancement de la plate-forme nationale pour l'électromobilité - Déclaration commune du gouvernement fédéral et de l'industrie allemande - 3 mai 2010
Feuille de route pour la normalisation des véhicules électriques
Feuille de route sur l’efficacité énergétique
Rapport « Future Energy Grid », Acatech, février 2012

La régulation allemande des Smart grids : les concepts de « Smart grids » et « Smart market »

Le régulateur de l’énergie allemand a publié en décembre 2011, une note de position sur les sujets « Smart grid » et « Smart market ». Selon cette note, le terme de Smart grid désigne l’ensemble des sujets qui font référence au réseau lui-même tandis que le terme « Smart market » fait référence au comportement des acteurs de marché (producteurs, prosommateurs, consommateurs et, dans le futur, peut-être d’autres encore).

Dans ce texte, la BNetzA donne ses définitions :

  • du « Smart grid » : le réseau électrique conventionnel deviendra un Smart grid en étant modernisé grâce aux technologies de l’information et de la communication, de comptage, de contrôle, de régulation et d’automatisation. En fin de compte, le terme « smart » signifie que l’état du réseau peut être connu en temps réel et que la possibilité de contrôler et réguler les réseaux rend possible l’utilisation de toute la capacité disponible du réseau ;
  • et du « Smart market » : le marché intelligent est la zone en dehors du réseau dans laquelle les volumes d’énergie, ou les services dont ils sont issus, sont échangés entre les participants du marché sur la base de la capacité de réseau disponible. En plus des producteurs, consommateurs et prosommateurs, il pourrait y avoir également des fournisseurs de services actifs sur ces marchés dans le futur (par exemple : fournisseurs de services d’efficacité énergétique, agrégateurs d’effacement, etc.). Le « Smart market » a besoin de l’implication du consommateur.

L’objectif final n’est donc pas de construire un réseau intelligent mais de développer un marché intelligent, au service duquel sera le réseau. Il faut donc bien différencier Smart grid et Smart market et ce, pour plusieurs raisons :

  • les consommateurs souhaitent disposer de produits pour mieux gérer leur énergie. Le compteur évolué n’est pas une fin en soi ;
  • si les réseaux ont besoin de plus de régulation, car ses acteurs sont en monopole, le marché a en revanche besoin de libéralisation, de dérégulation et de concurrence. Si davantage d’activités sont réalisées par le gestionnaire de réseaux alors davantage de régulation et de directives sont nécessaires. L’enjeu est donc de créer un cadre régulatoire qui favorise l’innovation et qui permet d’atteindre un optimum global pour la collectivité ;
  • élargir la part régulée du secteur de l’énergie signifie des tarifs de réseaux plus élevés (ce qui ne reflète pas les souhaits des consommateurs) ;
  • la régulation intelligente définit des incitations pour les marchés et les réseaux.

Les interfaces entre le Smart grid et le Smart market doivent être non-discriminatoires, interopérables et non-propriétaires.

Pour en savoir plus :

“Smart grid” and “Smart market” – Summary of the BNetzA Position Paper

La régulation allemande des Smart grids : le cas des compteurs évolués

Contexte réglementaire des activités de comptage électrique en Allemagne

Le marché du comptage pour la fourniture et l’entretien physique des compteurs a été ouvert à la concurrence par l’alinéa 21b de la loi du 13 juillet 2005 sur l’Énergie (EnWG), constituant ainsi une première étape avant une possible ouverture du marché du relevé des données de comptage.


Source : Capgemini


Source : Capgemini

Un déploiement généralisé des compteurs électriques évolués en Allemagne ?

L’Allemagne est le seul grand pays d’Europe de l’Ouest à ne pas s’être engagé dans le déploiement généralisé des compteurs communicants. L’approche initiale du régulateur allemand était de s’appuyer sur le fait que le marché amènerait à l’adoption de cette technologie. Ainsi, dans sa note de position intitulée « Smart grids and Smart market », le régulateur indique que les compteurs évolués joueront un rôle relativement mineur pour accélérer le développement de l’intelligence des réseaux de distribution. Selon la BNetzA, les compteurs évolués ne sont ni la solution ultime, ni une brique essentielle des Smart grids.

Les compteurs évolués sont plus nécessaires pour accompagner les consommateurs dans l’ouverture des marchés que pour répondre aux besoins du réseau. En effet, les compteurs évolués sont utilisés pour permettre aux producteurs, consommateurs et fournisseurs de service de répondre aux signaux de marché dans le cadre d’un marché intelligent.

L’Allemagne a rendu obligatoires les compteurs évolués :

  • pour les nouveaux bâtiments ou en cas de rénovation majeure (depuis 2010) ;
  • pour les consommateurs dont la consommation d’énergie est supérieure à 6000 kWh (depuis 2012) ;
  • pour les installations d’énergie renouvelables supérieures à 7 kW (depuis 2012).

Ces nouveaux compteurs assurent plusieurs fonctionnalités : tarification individuelle, enregistrement de la courbe de charge, lecture et pilotage à distance simplifiés et mise en relation via internet. Ils jouent le rôle d’interface entre le client et les gestionnaires de réseau, fournisseurs et gestionnaires des campagnes de relève.

Cependant, le régulateur allemand a observé que l’adoption des compteurs est plus lente que prévue. Il réfléchit désormais à l’option d’un déploiement généralisé. Durant l’année 2013, le gouvernement fédéral allemand devrait annoncer les résultats d’une étude technico-économique sur le modèle d’affaires du comptage évolué en Allemagne. La question clé est de savoir si les bénéfices réalisés sous forme d’économies d’énergie, d’optimisation et de meilleure efficacité des réseaux compensent l’investissement de l’ordre de 15 à 20 milliards d’euros.

Une réflexion est également en cours au sein du VDN (l’association des gestionnaires de réseau allemands) sur les modalités de mise en œuvre d’un système de comptage évolué. Le régulateur allemand attend des acteurs du marché une contribution active pour établir les normes du marché du comptage de l’électricité. Mais le régime de propriété des compteurs qui rend le client final propriétaire du compteur semble constituer un frein à la transformation du parc de compteurs existants.

Comme en France, la protection des données personnelles et la sécurité des données (protection du système énergétique contre les attaques frauduleuses) sont au cœur des préoccupations des autorités allemandes dans le cadre du déploiement du comptage communicant.

YelloSparzähler : un compteur intelligent permettant aux citoyens de réduire leur facture d’électricité et leurs émissions de carbone, tout en régulant la demande en électricité en période de pointe

En octobre 2009, le fournisseur d’électricité allemand Yello Strom et Cisco ont lancé un pilote de compteur évolué en Allemagne. Ce projet a pour objectif de créer, grâce à des compteurs évolués et des énergies de sources renouvelables (solaire, géothermie) un système intelligent de gestion de l’électricité permettant aux citoyens de mesurer et de contrôler la consommation électrique de leurs appareils électriques, de réduire leur facture d’électricité et leurs émissions de carbone, tout en régulant la demande en électricité en période de pointe.

70 habitations et bureaux ont été équipés de compteurs évolués Yellow Strom qui communiquent leurs données de consommation grâce au protocole Internet IP. L’interface de communication du compteur permet également aux utilisateurs d’être informés de leur consommation en temps réel. Ils peuvent aussi utiliser des prises intelligentes, communiquant en IP, avec un logiciel central pour déclencher l’utilisation de certaines machines (lave-vaisselle, lave-linge, etc.) durant les périodes creuses et d’éviter les consommations de ces appareils en dehors des périodes de pointe.

L’utilisation de l’énergie renouvelable produite localement permet d’optimiser la distribution d’électricité et ainsi de réduire les pertes techniques (27 % de pertes dues à l’effet Joule).

Pour en savoir plus :

Présentation « Smart grids, Smart markets », Nadia Horstmann, Bundesnetzagentur

Les projets de Smart grids en Allemagne

Contexte de développement des projets de Smart grids en Allemagne

L’Allemagne constitue un bon laboratoire pour tester les potentialités des réseaux intelligents, en raison, d’une part, de la proximité entre les collectivités publiques et les compagnies locales d’électricité qui, par le biais de sociétés d’économie mixte, facilite la mise en œuvre des projets et, d’autre part, de la diversité des sources d’électricité en taille et régime de fonctionnement.

Concernant les sociétés d’économies mixtes, elles étaient au nombre de 862 en 2009 assurant le service de la distribution d’électricité, assorti souvent d’une production municipale, notamment par le traitement des ordures ménagères. L’implication des pouvoirs publics locaux constitue un atout pour la réussite des expériences, chaque projet nécessitant la prise en compte de spécificités territoriales pour aboutir à une solution particulière pour chaque site.

Les expériences ont débuté dès 2006 et ont d’abord privilégié les projets de comptage évolué. En juin 2009 a débuté le programme E-Energy et avec le tournant énergétique pris en 2011, ce sont désormais des projets de systèmes intelligents, de bâtiments intelligents et de véhicules électriques qui fleurissent sur l’ensemble du territoire outre-rhin.


Source : CGEMP, Chaire de l’économie et du climat

Classement de 64 projets lancés depuis 2006


Source : Note de l’IFRI, Évolution de la situation énergétique allemande - Paramètres et incertitudes pour la période 2012-2020, Michel Cruciani, mars 2012

Fin 2011, on dénombrait une centaine de projets impliquant les producteurs, les gestionnaires des réseaux de transport et de distribution, les fournisseurs industriels et les autorités locales.

Architecture et structure des projets

Au total, 295 participants industriels et institutionnels ont été recensés comme participant à un ou plusieurs projets de Smart grids. Ces projets sont menés en consortium sous la houlette des gestionnaires de réseau de distribution.


Source : CGEMP, Chaire de l’économie et du climat

Le programme E-Energy

Le gouvernement fédéral allemand a décidé en 2006 d’investir près de 15 milliards d’euros dans le projet « E-Energy : ICT-based Energy system of the Future » afin de développer l’intelligence et les technologies de réseaux nécessaires pour permettre les Smart grids. Dans ce cadre, trois axes de réflexion ont été retenus :

  • la création d’une place de marché E-Energy qui faciliterait les transactions et les passations de contrats entre les différents acteurs des systèmes intelligents ;
  • les transferts d’information et la réalisation de transaction en temps réel ;
  • le développement d’interfaces entre les différents systèmes techniques et composants afin de permettre des contrôles indépendants, la mutualisation de la maintenance et le développement de régulations couvrant l’ensemble du système.

Le ministère de l’Économie financera jusqu’à 40 millions d’euros pour quatre des régions retenues. Le ministère de l’Environnement fournira le financement pour les deux autres régions modèles.

L’Allemagne a donc développé un concept de régions pionnières en matière de Smart grids (régions-modèles, ou démonstrateurs). Elles doivent permettre de démontrer qu’il existe un très fort potentiel d’optimisation du système électrique grâce aux Nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC). Il s’agit de mieux exploiter ce potentiel pour améliorer l’efficacité de l’ensemble du système électrique – de la production à la consommation en passant par le transport et la distribution – et assurer la sécurité de fourniture et le respect de l’environnement. Les régions-modèles permettent de tester en grandeur nature les prototypes qui ont été imaginés dans les laboratoires de recherche.

Chaque région-modèle développe et teste en grandeur réelle des technologies spécifiques : nouveaux moyens d’approvisionnement, systèmes de prévision éolien et solaire, bâtiments intelligents, microcentrales de cogénération, etc. Il y a six régions-modèles :

  • eTelligence – La région-modèle de Cuxhaven : Intelligence dans la gestion de l’énergie produite
  • RegModHarz – La région-modèle de Harz : Système de prévision solaire et éolien
  • E-DeMa – La région-modèle de Rhin-Ruhr : Développement et démonstrateurs de systèmes énergétiques décentralisés
  • Smart Watts – La région-modèle de Aix-la-Chapelle : Meilleure efficacité et bénéfices des consommateurs avec les Smart grids
  • La ville-modèle de Mannheim – Nouveaux moyens d’approvisionnement énergétique
  • MeREGIO – La région-modèle du Bade-Wurtemberg : Réduction des émissions de gaz à effet de serre au minimum

Après 4 ans et demi d’expérimentation, le congrès annuel E-Energy, qui s’est tenu les 17 et 18 janvier 2013 et qui a rassemblé plus de 300 experts de l’industrie, de la société civile et de la recherche, a été l’occasion de présenter les résultats finaux des différents travaux de chaque région.


Source : Expérimentation E-DeMa, évolution de la consommation en fonction de signaux tarifaires (source : E-Energy-Projekt E-DeMa)

En plus des sommes investies par les entreprises participantes, un total de 140 millions d’euros sera mobilisé pour le développement des six régions-modèles E-Energy.

Pour en savoir plus :

E-Energy Model Regions

eTelligence

Le projet se déroule à Cuxhaven, région rurale, où environ 50 % de la production d’électricité provient de l’éolien. Il a commencé à l’été 2010 et durera environ 18 mois. Le projet consiste à élaborer un système de supervision pour mieux gérer l’énergie éolienne, de nature imprévisible, et mieux l’intégrée au réseau. Il rassemble les producteurs, les consommateurs, les fournisseurs et les opérateurs de réseau dans un marché régional. Il implique également 2000 ménages et entreprises préalablement sélectionnés.

E-DeMa

Le projet E-DeMa (Development and Demonstration of Decentralized Integrated Energy systems on the Way Towards the E-Energy Marketplace of the Future) a pour but de mettre en place un marché de l’électricité, de contrôler et de surveiller l’ensemble de l’offre et de la demande à l’aide des technologies de l’information et de la communication. Ce projet est réalisé dans la région Rhein-Ruhr et couvrira les zones rurales et urbaines avec deux réseaux de distribution différents.

MeRegio

Des recherches sont menées afin de déterminer comment l’utilisation des TIC peut aider à réduire les émissions de gaz à effet de serre. MeRegio se concentre sur le développement d’un certificat d’émissions minimales pour la région de Karlsruhe / Stuttgart, avec comme objectif l’élimination complète des émissions de CO2 causées par le chauffage et la consommation d’électricité. Les données recueillies sont destinées à inciter les autres régions à promouvoir des mesures spécifiques pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Dans le cadre de l’expérimentation, les compteurs évolués et les infrastructures de communication seront utilisés pour détecter l’état du réseau en moyenne et basse tensions et, ainsi, agir en conséquence.

Modellstadt Mannheim

Le projet Modellstadt Mannheim (« Mannheim ville modèle ») est un projet de grande envergure mené dans la région métropolitaine de Rhein Neckar à Mannheim qui comprend beaucoup de production d’énergie répartie.

L’objectif du projet est de construire un réseau électrique intelligent privé à Mannheim et à Dresde, qui sera connecter au réseau d’électricité, de gaz, d’eau et de chauffage urbain. Le projet permettra d’améliorer l’efficacité énergétique et la qualité du réseau, en intégrant les énergies de sources renouvelables dans le réseau de distribution de la ville. Les consommateurs seront équipés de compteurs évolués, qui leur permettront d’adapter leur consommation grâce à un système de prix variable et d’information des prix en temps réel.

RegModHarz

Le projet a lieu dans le district de Harz, grand producteur d’énergie renouvelable. Le but du projet est de s’assurer que le réseau restera stable malgré l’intégration de ces énergies au caractère intermittent. Le projet sera également consacré à l’utilisation des véhicules électriques ainsi qu’aux dispositifs de stockage d’énergie.

Smart Watts

Le projet Smart Watts se déroule à Aix-la-Chapelle et s’appuie sur le réseau qui existe entre Trianel et 70 sociétés de services publics intéressées par l’élaboration d’un « Internet de l’énergie ». Ce concept est construit sur l’idée que les technologies de l’information et de la communication peuvent se mettre au service de la gestion du système électrique. Les différents composants des réseaux électriques doivent être normalisés et être parfaitement interopérables.

Le projet s’attachera à développer les compteurs électriques intelligents et une infrastructure dans laquelle les clients pourront recevoir des informations utiles et détaillées sur leurs habitudes de consommation et sur les nouveaux services du marché de l’énergie.

Une plateforme « Systèmes énergétiques intelligents » a été créée par l’institut Fraunhofer d’ingénierie des systèmes AST d’Ilmenau afin de mettre en place des solutions pour assurer le développement des énergies de sources renouvelables (batterie électrique, électromobilité et pilotage de la consommation).

Autres projets de Smart grids

Kombikraftwerk : mettre en place une centrale électrique virtuelle pour agréger les productions d’énergie renouvelable

En 2007, l’Université de Kassel en partenariat avec les entreprises Schmack Biogas AG, Solarworld AG et Enercon AG a mis en place une centrale électrique virtuelle (Virtual Power Plant). Le principe est de combiner les atouts des différentes énergies de sources renouvelables (éolien, solaire, biogaz et hydraulique) pour satisfaire la demande en électricité à tout moment, qu’elles que soient les conditions météorologiques. La centrale permet de piloter en temps réel les différentes installations de production grâce à un système informatique avancé.


Source : Agentur fur Erneuerbare Energien

Cette centrale virtuelle permettrait de répondre instantanément aux besoins en électricité d’une ville de 12 000 foyers sans faire appel à des centrales au fioul, au gaz ou au charbon.

Présenté en octobre 2009, le projet a reçu le prix de protection du climat allemand (Klimaschutzpreis).

Pour en savoir plus :

Les réseaux intelligents : une priorité gouvernementale pour l’économie d’énergie

Conclusion : Réseaux intelligents : première étude concernant leur influence sur l'économie allemande

Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer de recherche sur les Systèmes et l’Innovation (ISI) de Karlsruhe (Bade-Wurtemberg) ont réalisé la première étude portant sur l’ensemble des conséquences de l’utilisation des réseaux intelligents sur l’économie allemande. Cette utilisation deviendrait bénéfique une fois tous les réseaux électriques et leurs applications associées mis en place, c’est-à-dire d’ici une dizaine d’années, d’après les scientifiques de l’ISI. L'étude envisage alors des bénéfices totaux chiffrés à 55,7 milliards d’euros par an. Par ailleurs, d’ici à 2022, les bénéfices cumulés de la mise en place et l’utilisation des réseaux intelligents s’élèveraient à 336 milliards d’euros.

En revanche, les réseaux intelligents, dont l’utilisation ne se limite pas au secteur énergétique mais se développe également dans des domaines aussi variés que la santé, les transports ou l’administration, ne pourront, d’après les chercheurs de l’ISI, engendrer d’effets positifs sur l’économie allemande qu’une fois certaines conditions préalables remplies.

D’une part, la certitude de disposer de connexions Internet haut-débit fiables et constantes est une base nécessaire au développement des innovations.

En outre, des conditions-cadre sont demandées à l’Etat afin de rendre possibles les coopérations interdisciplinaires, manquantes aujourd’hui, dans l’objectif de voir émerger de nouveaux modèles commerciaux.

Enfin, la question de la protection des données, dans une société où les réseaux intelligents sont fortement développés, est cruciale. Il est nécessaire de pouvoir offrir aux utilisateurs la possibilité de décider quelles données les concernant seront partagées et pour quelle utilisation. Dans cet objectif, des accords juridiquement contraignants entre fournisseurs et consommateurs ainsi qu’un cadre juridique fiable sont demandés par les rédacteurs de l’étude.

Les différents calculs mis en oeuvre sont basés sur une étude interdisciplinaire exploitant de façon systématique toutes les études pertinentes publiées sur le thème des réseaux intelligents. En outre, des entretiens avec des spécialistes issus de différentes disciplines furent utilisés afin d’approfondir l’étude sur chacun des domaines concernés. Enfin, furent prises en compte des évaluations d’experts ayant pris part à deux séminaires portant sur les conditions nécessaires et les effets des réseaux intelligents.

Ces résultats constituent la première partie d’une étude ayant pour titre « Réseaux intelligents : potentiels et défis » et réalisée conjointement avec le Cercle de Munich (association supranationale à but non lucratif dédiée à la recherche en communication). L’étude, commandée par l’Association allemande des technologies numériques (BITKOM), fut présentée le 13 novembre 2012 à Essen (Rhénanie du Nord-Westphalie), dans le cadre du Sommet national sur les technologies de l’information organisé par le Ministère fédéral de l’économie et de la technologie (BMWi).

Source : « Go smart : Mit intelligenten Netzen gesamtwirtschaftliche Effekte bis zu 55 Milliarden Euro erzielen », dépêche idw, communiqué de presse de l‘Institut Fraunhofer ISI - 13/11/2012 - http://idw-online.de/pages/en/news506524
Rédacteurs : Hélène Benveniste, helene.benveniste@diplomatie.gouv.fr - www.science-allemagne.fr
Origine : BE Allemagne numéro 591 (23/11/2012) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/71531.htm

Forum et interviews

La Commission de régulation de l’énergie a organisé son onzième forum le 18 décembre 2012 sur le thème des Smart grids comme vecteur de la transition énergétique allemande.

Andreas Kraemer, Président Directeur général de l’Ecologic Institute de Berlin, Morwenna Guichoux Doctorante CIFRE à l’Université Paris-Dauphine, Renaud Lecompte Directeur Marketing EMEA et Inde - Digital Energy chez General Electric et Annegret Groebel, Responsable du département des relations internationales de la Bundesnetzagentur sont intervenus lors du forum afin de nous présenter les choix énergétiques de l’Allemagne et la place que les Smart grids occuperont dans ce contexte.


Point de vue d'Andréas Kraemer
Président Directeur général de l’Ecologic Institute de Berlin





Point de vue de Morwenna Guichoux et Renaud Lecompte
Doctorante CIFRE
et
Directeur Marketing EMEA et Inde - Digital Energy

Point de vue du Dr. Annegret Groebel
Responsable du département des relations internationales


Vous découvrirez également les interviews suivantes :

Interview d'Annegret-Cl. Agricola
Directrice du secteur systèmes et services énergétiques.

Interview de Johannes Stein
Chef de la Division Normalisation
Chef du Centre d’expertise DKE sur la normalisation E-Energy/Smart grids

 

Interview d'Hélène Benveniste
Chargée de mission énergies auprès du conseiller CEA




Point d'Andréas Kraemer (Ecologic Institute de Berlin) :

Impulsée dès les années 1970, la transition énergétique « Energiewende », s’est traduite par la volonté non seulement de la classe politique allemande mais aussi des élites économiques et de la plupart de la population générale de sortir du nucléaire, pour des raisons économiques et de sécurité. Une réflexion sur le cadre réglementaire approprié au déploiement de production d’énergie alternative s’est rapidement engagée.

Plus récemment, la catastrophe nucléaire de Fukushima de mars 2011 a conforté la politique énergétique allemande menée depuis une trentaine d’années, notamment dans son choix de sortir du nucléaire. Aujourd’hui, le terme d’« Energiewende » a fait son entrée dans le dictionnaire anglais et chinois.

Dès les années 1990, la loi sur le rachat de l’énergie renouvelable « Stromeinspeisungsgesetz », soumise au Parlement allemand par le parti conservateur, a impulsé vingt-deux années de développement des énergies renouvelables. Cet essor s’est construit sur le développement de l’ancienne industrie hydro-électrique, de l’énergie éolienne, des panneaux solaires, des bioénergies et sur la conversion de biomasse et de biogaz en électricité. Aujourd’hui, la part des énergies renouvelables atteint presque 30 % du mix énergétique allemand. Cette production d’énergie renouvelable étant raccordée à la fois aux réseaux de transport et de distribution d’électricité, les technologies de Smart grids sont expérimentées sur l’ensemble du système électrique.

Quelles sont les implications de cette politique sur le réseau électrique allemand ?

Cette politique en faveur des énergies renouvelables entraîne incontestablement une évolution des besoins et des caractéristiques des réseaux électriques allemands, qui s’appuyaient traditionnellement sur des moyens de production prévisibles telles que les grandes centrales nucléaires ou thermiques à flamme.

Comme dans de nombreux pays en Europe, les réseaux de transport sont déjà en partie intelligents. Il est possible d’y changer la direction des flux de puissance et d’en traiter les données. Ce sont en conséquence les réseaux de distribution qui focalisent une grande part de la réflexion sur les Smart grids en Allemagne. En effet, le fort développement des panneaux solaires sur les réseaux de distribution entraine, à l’échelle locale, un excédent de production d’électricité pendant quelques heures vers midi en été. Rééquilibrer l’offre et la demande d’électricité sur ces réseaux suppose l’ajout de composants « intelligents » pour en assurer la bidirectionnalité.

En effet, le réseau doit pouvoir réagir à la dynamique du marché, c’est-à-dire s’adapter à la fluctuation des comportements économiques et intégrer des installations de production de taille différentes. Superposée au réseau électrique, une infrastructure de communication doit fournir les flux d’informations utiles aux acteurs. Pour cela, les Smart grids doivent pouvoir supporter des inversions de flux de puissance et être capable de collecter, agréger et traiter l’information.

De plus, des évolutions technologiques sont nécessaires pour une plus forte implication des consommateurs. Cela sera possible grâce à l’utilisation des compteurs évolués. L’infrastructure de recharge des véhicules électriques s’inscrit également dans cette évolution et doit, également, permettre l’interaction entre le consommateur et les autres éléments de la chaîne de valeur électrique.

Toutefois, l’Allemagne est le théâtre d’une confrontation entre deux visions opposées de l’utilisation des Smart grids :

  • la première considère les Smart grids comme un instrument de contrôle à distance des producteurs et des consommateurs d’électricité. Les gestionnaires de réseaux de distribution, à la recherche de l’équilibre offre/demande à tout moment, veulent se servir de l’intelligence du réseau pour pouvoir mettre en marche une installation de production ou effacer la consommation ;
  • la seconde vision laisse plus de place à l’autonomie des acteurs et à la logique économique du marché. En effet, elle privilégie des tarifs incitatifs, reflet du niveau de l’offre et de la demande, pour orienter le comportement des acteurs et stabiliser le marché.

Si ces deux paradigmes se déploient aujourd’hui en parallèle, le rapport de force jouera tout de même à moyen terme en faveur de l’un d’entre eux. Reste à savoir lequel ?


R. Andréas Kraemer
21 février 2013





R. Andréas Kraemer est Président Directeur général de l’Ecologic Institute de Berlin



Points de vue de Morwenna Guichoux, Doctorante CIFRE à l’Université Paris-Dauphine et Renaud Lecompte, Directeur Marketing EMEA et Inde - Digital Energy de General Electric Energy (GE)

Les réseaux intelligents englobent, d’une part, des technologies de réseaux intelligentes qui transmettent des informations et permettent de les collecter, tels que les capteurs, et, d’autre part, des technologies connexes qui nécessitent l’ajout d’intelligence pour être raccordées au réseau, comme le stockage ou le véhicule électrique.

Depuis 2005, le terme de « réseaux intelligents » a connu un véritable engouement qui se manifeste par l’emploi de nombreux termes associés : maison intelligente, ville intelligente, etc.

L’évolution de la législation allemande mais également européenne a favorisé l’essor des projets de comptage évolué. Si, au départ en 2006, les projets sont plutôt simples, dès 2008-2009, on assiste à une complexification des projets de comptage et une diversification des thématiques des projets portées par des projets gouvernementaux en matière de mobilité électrique et de stockage en 2011 et 2012.

Comparable à celle des pays voisins, l’architecture des projets de Smart grids allemands se décline de la façon suivante :

  • les porteurs de projets : 80 % sont des gestionnaires de réseaux de distribution privés ou publics, qui peuvent également être en charge de la fourniture et 15 % sont des établissements de recherche ;
  • les parties prenantes sont souvent un établissement de recherche, une entreprise en charge du comptage et selon les cas, des constructeurs, des sous-traitants de matériels, etc. ;
  • le financement : le coût des projets s’échelonne sur une large fourchette comprise entre 0.2 à 25 millions d’euros. Le prix du compteur (installation incluse) oscille entre 100 euros et 200 euros. Le financement est d’origine privé ou de source mixte, c’est-à-dire provenant à la fois des pouvoirs publics, de l’Union européenne et des entreprises.

Le bilan technique des expérimentations allemandes

L’essentiel des technologies intelligentes existent déjà. La vraie question concerne leur coût, leur intégration à des systèmes existants, la sécurité des données transitant par les réseaux de communication et leur capacité d’évolution :

  • s’agissant de l’effacement, un potentiel chez les clients industriels et commercial est déjà exploitable et atteint au maximum 20 % des consommations. Chez les ménages, cette capacité est de l’ordre de 5 % à 10 %, mais des interrogations sur la profitabilité pour les petits consommateurs persistent étant donné les risques d’effet rebond et surtout la structure de leur consommation. Pour y répondre, l’automatisation est proposée ;
  • pour les énergies renouvelables, des pistes d’amélioration visent à faciliter leur intégration au marché et au réseau ont été identifiées (centrales virtuelles, systèmes de pilotage, amélioration des prévisions, etc.) ;
  • sur le stockage, les technologies actuelles participent uniquement à l’équilibre du réseau à court terme et ont une capacité de stockage limitée (pompe à chaleur, chambres froides, systèmes de climatisation). Des recherches sont nécessaires pour répondre aux besoins d’équilibrage à moyen et long terme ;
  • concernant la gestion du réseau, l’ajout de capteurs, de systèmes d’analyse et de prévisions avancés apporterait sécurité et stabilité notamment grâce à une gestion en temps réel (ou presque) des infrastructures.

Ce bilan démontre que l’ajout d’intelligence se fera progressivement sur le réseau existant.

L’importance de la mise en place d’un cadre réglementaire incitatif

En Europe, la législation et la régulation ont une influence déterminante sur le développement et le contenu technologique des projets. Le schéma ci-dessous montre une corrélation directe entre les projets de réseaux intelligents menés en Angleterre et les mesures institutionnelles.


Source : Etude et analyse des projets de réseaux électriques intelligents au Royaume Uni, M. Guichoux, 2012

En 2007, le régulateur du marché de l’électricité et du gaz au Royaume-Uni (l’OFGEM) a soutenu le développement de projets axés sur les compteurs intelligents et les moyens de communication (Projets Energy Demand Research Program- EDP). Ces projets pilotes évaluaient l’efficacité de ces technologies - compteur communicant, affichage déporté, site internet, pilotage automatique des équipements etc. - en termes de performances technique et d’impact sur le comportement du consommateur. Lors de la mise en place du « Low Carbon Networks Fund » (LCNF) par l’OFGEM en 2010, les projets se sont multipliés notamment sur le sujet des systèmes intégrés et de l’intégration des énergies renouvelables.

Ces deux exemples confirment que la régulation et l’encadrement légal sont cruciaux pour le développement des projets Smart grids. Ils permettent d’assurer la viabilité des modèles économiques et des modèles d’affaires comme le soulignent les deux exemples suivants :

  • le projet « Virtual Power Plants » (VPP) mené par RWE et Siemens au début des années 2000 était techniquement faisable mais la vente d’électricité renouvelable agrégée n’était pas rentable en raison du système de tarif d’achat garanti. Les évolutions récentes de la législation ont contribué à faire sauter ce verrou en rendant plus attractif la commercialisation directe de l’électricité renouvelable sur les marchés financiers et l’agrégation des unités de production (primes de marché et de flexibilité, frais de réseaux réduits) ;
  • l’entreprise de gestion des données de consommation au Royaume-Uni, la Data & Communications Company, a pu réduire ses risques sur le marché lorsque le régulateur a confirmé la situation de monopole de l’entreprise.

Le rôle de la réglementation est également essentiel pour les équipementiers et les entreprises désireuses de développer les réseaux électriques intelligents.

Vision opérationnelle : les projets européens de réseaux électriques intelligents développés vers les projets allemands

La montée d’un scepticisme vis-à-vis des Smart grids liée au manque d’aboutissement des projets Smart grids

La vision opérationnelle des projets européens de réseaux électriques intelligents peut être représentée par le modèle de Gartner-Hype Curve ci-dessous. Le regard porté par les « opérationnels » européens sur les projets Smart grids évoluent selon différentes phases successives.


Source : Gartner Hype Curve Intelligent Grid Assessment GE European Smart grids 2010 to 12 study & experience

Après le fort engouement des années 2008/2009, une phase de désillusion s’est installée à partir de 2011. Plusieurs facteurs expliquent ce retournement.

En premier lieu, le décalage entre le nombre important d’annonces de projets en 2008/2009 et le peu de réalisation a participé au scepticisme ambiant. Si certains projets Smart grids ont vu le jour en Allemagne, un faible nombre se sont déployés dans les autres pays européens. La majorité en est restée au stade de « démonstrateur » ou de « pilote », offrant un intérêt limité pour les équipementiers.

De même, au lendemain de la crise des Subprimes en 2008, de grandes annonces d’investissement dans les projets Smart grids ont été faites dans un certain nombre de pays, tels que les États-Unis avec un fond de 6 milliards de dollars annoncé par le Président Barack Obama. Ces effets d’annonce sans véritable suite ont jeté un discrédit sur les projets de Smart grids auprès des opérationnels qui se sont recentrés sur les problèmes existants comme la gestion des actifs, l’efficacité énergétique ou le contrôle plus actif et réactif du réseau.
Aujourd’hui, les équipementiers, tel que General Electric Energy, sont plus prudents vis-à-vis des nouveaux projets Smart grids, et se concentrent d’abord sur les enjeux opérationnels des acteurs du réseau.

En second lieu, la mise en place du réseau intelligent de distribution se construit par étapes comme le montre le schéma ci-dessous.

En Europe, chaque pays avance selon un rythme propre en fonction de sa structure, ses intérêts, ses spécificités et sa réglementation. L’attente initiale de tous les acteurs à voir se réaliser une révolution technologique à travers les projets Smart grids a donc été remplacée par une évolution progressive. Aujourd’hui, les projets se recentrent sur la modernisation du réseau avec la prise en compte des problématiques de l’intégration des énergies renouvelables, de la sécurisation des données, de la gestion du mix énergétique, de la bidirectionnalité ou de l’automatisation sur la basse et la moyenne tension.

C’est la raison pour laquelle, le terme de « modernisation progressive du réseau » est préférable à celui de « Smart grids » trop associé aux systèmes de comptage intelligent et à ses pics d’investissement.

L’Allemagne, le pays le plus à même d’effectuer une évolution intelligente du réseau

Le cas de l’Allemagne se distingue des autres pays européens, car la mise en place de systèmes intelligents présente des facteurs de succès :

  • l’adéquation entre les projets et le cadre réglementaire ;
  • un partage de l’information et une coordination entre tous les acteurs (feuille de route…) ;
  • des objectifs et une trajectoire de développement définis et partagés entre le régulateur, les gestionnaires de réseaux et les équipementiers ;
  • le travail accompli depuis plus d’une vingtaine d’années dans le domaine de la recherche orientée sur les sujets du véhicule électrique, du stockage, de l’amélioration de l’intégration des énergies renouvelables ;
  • la création de nouveaux marchés pour permettre l’agrégation des petits et moyens producteurs (VPP) ;
  • la légitimation des technologies (interconnexion des réseaux, comptage & normes de sécurité,…)

Le développement des réseaux intelligents est d’autant plus nécessaire en Allemagne du fait :

  • de la congestion des réseaux qui est le résultat du déséquilibre entre la production d’énergie d’origine renouvelable au nord et la consommation au sud. Elle a accéléré la création de nouvelles infrastructures ;
  • du rapide développement des énergies renouvelables qui entraine un besoin de flexibilité et une nécessité d’intégration ;
  • de l’« Energiewende » : le mix énergétique qu’elle promeut à long terme s’appuie sur une production plus décentralisée et sur l’efficacité énergétique ;
  • - de l’évolution potentielle du modèle économique (réseau cellulaire, mécanisme de capacité, etc.).

L’Allemagne, un pays intéressant tant par son savoir-faire en terme de changement que par son approche en matière de projets intelligents et sa capacité à influencer d’autres pays européens. Elle parait la plus à même d’opérer une évolution « intelligente du réseau ».

Les réseaux électriques intelligents sont-ils un vecteur de la transition énergétique ?

Au niveau technique, l’ajout d’intelligence est un facilitateur permettant au réseau l’optimisation financière et technique de sa gestion, sa « flexibilisation » et l’amélioration de l’intégration des énergies renouvelables.

Toutefois, cet ajout d’intelligence n’est qu’une partie de la solution de l’« Energiewende » et ne remplacera pas le renforcement des réseaux, la recherche sur les technologies « connexes » (stockage, véhicules électriques, etc.) et les politiques d’efficacité énergétique (rénovation énergétique des bâtiments).


Morwenna Guichoux, Renaud Lecompte
21 février 2013





Morwenna Guichoux est doctorante CIFRE à l’Université Paris-Dauphine







Renaud Lecompte est Directeur Marketing EMEA et Inde - Digital Energy chez General Electric



Point de vue du Dr. Annegret Groebel, Responsable du département des relations internationales et de la régulation du secteur de la poste au sein de la Bundesnetzagentur (BNetzA)

Du réseau intelligent au marché intelligent

L’organisation des gestionnaires de réseaux en Allemagne

En Allemagne, quatre gestionnaires de réseaux de transports électriques se partagent la desserte du territoire : Amprion, Tennet, 50 Hertz et Transnet. Concernant les gestionnaires de réseaux de distribution, il en existe près de huit cents pour l’électricité et sept cents pour le gaz.





Source : Heise

Le cadre européen

La directive européenne 2009/72/CE pour l´électricité propose plusieurs pistes à suivre pour promouvoir l’efficacité énergétique. Elle recommande, notamment, aux autorités des États membres, ou au régulateur s’il en a la compétence, d’introduire des systèmes de mesure ou des réseaux intelligents pour optimiser l’utilisation de l’électricité. Elle encourage également les États membres à la modernisation des réseaux de distribution afin de favoriser l’intégration des énergies renouvelables et l’efficacité énergétique. Pour mieux transposer ces principes, la Commission européenne a créé une « Smart grids Task Force » à laquelle la BNetzA participe très activement.

La BNetzA distingue les « réseaux intelligents » et les « systèmes intelligents »

Le réseau est au service du système électrique dans son ensemble. Il doit permettre au marché de fonctionner librement et aux acteurs sur le marché de proposer de nouveaux services. Il est donc nécessaire mais non suffisant pour que le marché fonctionne correctement. En effet, les opérateurs sur le marché font leur choix en fonction des prix qui traduisent un état de la production et de la consommation. Ce que l´on appelle « réseaux intelligents » sont en fait plutôt des « systèmes intelligents ».


Source : BNetzA

Le régulateur allemand a comme mission d’organiser et de définir des règles pour permettre le bon fonctionnement du marché pour permettre au consommateur de choisir librement parmi les offres proposées.

Le document d’orientation de la BNetzA sur les systèmes intelligents

Le réseau de transport est déjà intelligent, c’est donc au niveau du réseau de distribution que l’ajout des technologies de l’information est nécessaire. La Bundesnetzagentur a publié en janvier 2012 un document d’orientation sur les réseaux intelligents. Les idées principales de ce document sont les suivantes :

  • l’analyse en termes de réseaux intelligents (Smart grids) est restrictive car elle se focalise sur la capacité de transit des réseaux électriques (kilowatt). L’enjeu du développement de l’intelligence dans le système électrique ne se situe pas uniquement au niveau des réseaux, mais aussi sur le marché avec notamment le développement d’offres de fourniture qui permettent aux consommateurs/producteurs d’interagir avec le réseau ;
  • le futur énergétique repose sur davantage d’échange entre les parties ;
  • les compteurs intelligents sont une partie des Smart grids mais pas la condition sine qua non à l’intelligence du réseau ;
  • les Smart grids sont issus d´un développement évolutif et non pas révolutionnaire. C’est un processus qui prend du temps ;
  • l’« Energiewende» (le virage énergétique allemand) a favorisé le développement des énergies renouvelables et le réseau intelligent y contribue à les intégrer aux réseaux en réduisant les coûts. Cependant, les producteurs doivent répondre aux signaux du marché et intégrer les exigences du réseau.

De la vente simple de kilowattheures au marché des produits et services attractifs et intelligents

Cette transition impose une nouvelle organisation du marché de l’électricité intégrant :

  • la flexibilité : elle doit se refléter dans la variabilité des tarifs qui réagissent à la variation de la demande et à la disponibilité de l’énergie d’origine renouvelable. Le prix est un signal économique qui doit révéler les coûts véritables de l’énergie ;
  • la régionalisation : elle passe par le développement d’acteurs sur des marchés locaux ;
  • le regroupement des petites installations de production et consommation pour constituer des centrales virtuelles d’agrégation.

La formation d’un marché intelligent nécessite donc l’émergence de nombreux éléments, dont la possibilité pour le consommateur de choisir de nouvelles offres et de souscrire à de nouveaux services, que le régulateur doit favoriser.

L’impact des EnR sur l’évolution des Smart grids

L’augmentation de la production d’électricité d’origine renouvelable impose la construction de nouveaux réseaux et leur modernisation. Cette modernisation se traduit par l’ajout des technologies de communication, de comptage, de contrôle, d’automatisation pour accroître la qualité, l’efficacité et la capacité du réseau.

La question du déploiement des compteurs intelligents évolue en Allemagne

Le 9 mars 2012, la Commission européenne a publié une recommandation relative à la préparation de l‘introduction des systèmes de comptage intelligents. Elle considère que les réseaux intelligents sont une nouvelle avancée vers une responsabilisation plus forte des consommateurs, une meilleure intégration au réseau des énergies renouvelables et un accroissement de l’efficacité énergétique.

Préalablement à la mise en œuvre d’un dispositif de déploiement, elle attire l’attention des États membres sur :

  • la protection et la sécurité des données ;
  • la méthodologie pour l’évaluation économique des coûts et des avantages à long terme du déploiement des systèmes intelligents de mesure ;
  • les fonctionnalités minimales communes aux systèmes intelligents de mesure de l’électricité.

Conformément à la directive 2009/72/CE, les États membres ont été conviés à rendre avant le 3 septembre 2012, un rapport présentant les résultats d’une analyse coûts/bénéfices sur un potentiel déploiement de système de comptage intelligent ainsi que les mesures qu’ils souhaitaient adopter.

Cette analyse coûts/bénéfices a été réalisée en Allemagne et, contrairement à l’Italie, le régulateur allemand n’a pas souhaité mener une politique de déploiement obligatoire à grande échelle. Il privilégie une « approche light » qui laisse le choix au consommateur de s’équiper d’un compteur intelligent s’il considère qu’il peut en tirer bénéfice. Toutefois, l´installation d´un compteur intelligent est obligatoire dans certains cas :

  • les bâtiments neufs, ou ceux faisant l’objet d’une rénovation complète ;
  • les consommateurs dont la consommation d’énergie est supérieure à 6000 kWh par an ;
  • les installations de production d’énergie renouvelables d’une puissance supérieure à 7 kW.

Ces installations représentent 10-15 % des points de mesure de consommateurs non-résidentiels.

La BNetzA considère que les compteurs intelligents ne sont ni la « solution ultime », ni l’élément fondamental du réseau intelligent. En effet, le réseau de distribution ne devient pas intelligent avec l´installation de compteurs intelligent. La fonction primaire de ces compteurs est de fournir des données numériques pour servir de base au développement d’autres produits intelligents. Ils présentent un avantage pour le marché mais posent encore des questions en matière de protection des données personnelles du consommateur. A cet égard, les consommateurs allemands ont manifesté de la méfiance au départ vis-à-vis du compteur intelligent. Une réflexion autour de règles de sécurisation des données de consommation a donc mobilisé les gestionnaires de réseaux de distribution, les associations de consommateurs et le régulateur de l’énergie et des télécommunications.


Dr. Annegret Groebel
21 février 2013





Dr. Annegret Groebel est responsable du département des relations internationales et de la régulation de la poste au sein de la Bundesnetzagentur.



Interview d'Annegret-Cl. Agricola (Deutsche Energie-Agentur GmbH - dena)

Quel est votre rôle dans la transition énergétique allemande ?

L’agence allemande de l’énergie dena (Deutsche Energie-Agentur GmbH) contribue de manière ciblée à développer les marchés de l’efficacité énergétique. Outre les mesures contenues dans les règlements et les politiques de subvention, c’est avant tout une pensée orientée vers l’économie de marché qui se trouve pour nous au cœur des stratégies couronnées de succès en matière d’efficacité énergétique.

Il s’agit d’optimiser l’utilisation de l’énergie et de mettre en œuvre des systèmes énergétiques intelligents. L’optimisation de ces systèmes exige une analyse de la situation dans sa globalité. Contrairement à une époque passée, l’approvisionnement en électricité du futur se distingue par une diversité particulière. Les grandes centrales à gaz et à charbon, les petites centrales de cogénération, ainsi qu’une multitude d’installations éoliennes, à biomasse et photovoltaïques produiront l’électricité dont nous aurons besoin. L’objectif doit donc consister à concevoir des solutions commercialisables en faveur d’un système intelligent.

Par conséquent, nous faisons le pari des systèmes énergétiques intelligents. Ces derniers exigent des services énergétiques innovants qui satisfont les besoins des consommateurs d’énergie et qui accélèrent le développement du marché de l’efficacité énergétique. L’agence dena élabore, en coopération avec ses partenaires politiques, économiques et associatifs, des stratégies et des solutions pour des services énergétiques modernes, ainsi que des produits innovants en faveur des systèmes énergétiques intelligents afin de relever les défis d’un approvisionnement en énergie sûr et durable.

En quoi les Smart grids aideront à la transition énergétique ? En quoi la dena soutient le développement des Smart grids ?

Le système d’approvisionnement en électricité allemand est en totale mutation. Le développement de la production d’électricité générée à partir des énergies renouvelables fluctuantes et, par conséquent, la réduction de la production d’électricité conventionnelle permettent d’opérer une transformation technique fondamentale en termes de production. Une telle modification produit plusieurs impacts importants sur les réseaux électriques. Les réseaux électriques du futur seront marqués par un développement classique du réseau (nouvelles lignes et renforcements des ouvrages existants), ainsi que par leur transformation en un réseau intelligent, et ce, dans le but de permettre la réalisation d’un système d’approvisionnement en électricité stable, sûr et fiable qui repose sur les sources d’énergie renouvelables.

Outre le développement des énergies renouvelables, la création du marché européen de l’énergie plaide pour le développement des réseaux électriques. Le commerce transfrontalier européen, mais aussi l’utilisation des effets de compensation pour l’intégration aux systèmes des énergies renouvelables nécessitent le développement des capacités des réseaux de transport nationaux et c des interconnexions frontalières entre le réseau électrique allemand et les réseaux des pays voisins. Les études de réseaux, « dena-Netzstudie I et II », montrent, à titre d’exemple, qu’il sera indispensable de construire pratiquement 4 500 km de nouvelles lignes électriques d’ici 2020 afin de transporter l’électricité en Allemagne à l’échelle interrégionale.

Qu’est-ce que le projet « Efficient Energy Systems » ?

L’approvisionnement en énergie doit être à la fois sûr, rentable, abordable et respectueux du climat. Cet objectif commun fixé par les politiques énergétiques et climatiques à l’échelle nationale et européenne nécessite des modifications considérables du système énergétique. Avec son projet intitulé « Les systèmes énergétiques efficaces », l’agence dena fournit des informations et soumet des propositions de dialogue en faveur d’un tournant énergétique réussi.

La transformation du système d’approvisionnement en électricité, liée à un processus de modification mené sur le long terme, constitue notre priorité majeure. Ce projet permet à l’agence dena de contribuer à l’accomplissement de plusieurs missions : fournir une base d’informations variées, intégrer les différents défis du tournant énergétique dans un contexte global et favoriser la conception de solutions adaptées. Le site Internet www.effiziente-energiesysteme.de fournit de plus amples informations sur ce projet.

Dena a publié un rapport intitulé “Distribution Grid Study – Expansion and Innovation Requirement of the Electricity Distribution Grids in Germany to 2030”. Pourriez-vous nous en dire plus sur ce rapport et plus particulièrement sur le rôle des Smart grids en matière d’innovation ?

Le système de transport d’électricité se trouve actuellement dans une période de mutation fondamentale. Jusqu’à maintenant, l’électricité était produite dans de grandes centrales, puis transmise via les réseaux de transport, puis de distribution au client final. À l’heure actuelle, l’électricité allemande fait l’objet d’une production croissante (énergies renouvelables et centrales de cogénération) qui est injectée dans les réseaux de distribution. La mission des réseaux de distribution est en train de changer en fonction de cette évolution. L’agence dena a analysé dans une étude les besoins nécessaires en termes d’adaptation des réseaux de distribution électrique pour les basses, moyennes et hautes tensions d’ici 2030.

La conclusion de cette étude est que la taille des réseaux de distribution électrique en Allemagne doit passer de 135 000 à 193 000 km d’ici 2030 et faire l’objet de transformations sur une longueur comprise entre 21 000 et 25 000 km. Pour ce faire, de tels travaux nécessitent des investissements qui se chiffrent entre 27,5 et 42,5 milliards d’euros. Les besoins exacts en termes de développement et d’investissement dépendent de la part de la production d’électricité à partir de sources d’énergie renouvelables en 2030. Pendant cette période, il sera indispensable d’adapter les conditions-cadres de telle sorte que les investissements nécessaires puissent être, également, réalisés dans les réseaux de distribution.

En quoi pensez-vous que la régulation évoluera avec le déploiement des Smart grids ?

La réalisation d’un marché intérieur commun pour l’électricité constitue au niveau européen un objectif majeur en termes de politique énergétique. Le couplage des marchés de l’électricité en Europe doit être achevé d’ici 2014. Afin de continuer à réduire les difficultés technico-commerciales et de pouvoir exploiter à la fois les effets de compensation pour la production d’énergies renouvelables fluctuantes et distribuées localement, l’échange transfrontalier de services liés aux systèmes, ainsi que l’accès à grande échelle aux capacités de stockage, il est nécessaire de mettre en œuvre de nouvelles lignes dans le réseau de transport européen.

La Commission européenne estime qu’environ 50 % des investissements requis d’ici 2020 pour les nouvelles lignes du réseau de transport européen risquent de ne pas être réalisés en temps voulu. Les obstacles relatifs à la mise en œuvre des lignes sont créés notamment par les différents cadres juridiques hétérogènes, l’absence de délais concernant l’autorisation de projets de développement du réseau entre les États membres et parfois au sein même de ces derniers, ainsi que les objections formulées par les citoyens et les communautés concernés à l’égard de la nécessité des projets, des coûts qu’ils entraînent et des répercussions sur les personnes, l’environnement et la nature. Sans oublier le manque de réglementations finales dans le cadre juridique relatif au financement de grands projets transfrontaliers réalisé grâce aux redevances d’utilisation du réseau, aux subventions ou aux investisseurs privés qui contribue à leur non-concrétisation. Souvent, le débat public ne porte pas suffisamment sur la question du contexte économique des systèmes énergétiques. Les informations et les propositions de dialogue encouragent une compréhension globale du sujet et favorisent le processus nécessaire de transformation.

Pour en savoir plus :

Site Internet du projet « Les systèmes énergétiques efficaces »
Lien de l’étude sur les réseaux de distribution


Annegret-Cl. Agricola
21 février 2013





Annegret-Cl. Agricola est directrice du secteur systèmes et services énergétiques.





L’Agence allemande de l’énergie (Deutsche Energie-Agentur GmbH - dena) est un centre d’excellence pour l’efficacité énergétique, les énergies renouvelables et les systèmes énergétiques intelligents. Fondée en 2000, elle est indépendante politiquement.



Interview de Johannes Stein (VDE : Verband der elektrotechnik elektronik Informationstechnik)

Comment se déroule le processus de normalisation des réseaux électriques intelligents en Allemagne ?

La normalisation des réseaux électriques intelligents en Allemagne suit la même philosophie que l’ensemble de la normalisation. Par conséquent, avant d’aborder la normalisation des réseaux électriques intelligents, on expliquera cette idée générale dans ce qui suit.

La Commission électrotechnique allemande (DKE – Deutsche Kommission Elektrotechnik) est :

  • l’organisme national responsable de la rédaction et de la mise à jour des normes et des préconisations de sécurité en ce qui concerne l’ingénierie électrique, l’électronique et les technologies de l’information en Allemagne ;
  • une émanation commune de l’Institut allemand de normalisation (DIN – Deutsches Institut für Normung) et de l’Association pour les technologies de l’électricité, de l’électronique et de l’information (VDE – Verband der elektrotechnik elektronik Informationstechnik). La VDE pilote le fonctionnement de la Commission électrotechnique allemande ;
  • le membre allemand de la Commission électrotechnique internationale (IEC – International Electrotechnical Commission) à Genève et du Comité européen pour la normalisation électrotechnique (CENELEC – European Committee for Electrotechnical Standardization) à Bruxelles ;
  • l’organisme national de normalisation (NSO – National Standardization Organization), responsable pour l’Allemagne au sein de l'Institut européen des normes de télécommunication (ETSI – European Telecommunications Standards Institute) à Sophia Antipolis.

La Commission électrotechnique allemande a été créée en 1970 par l’Institut allemand de normalisation et l’Association pour les technologies de l’électricité, de l’électronique et de l’information en tant qu’organisme du premier et unité de la seconde. Les résultats de ses travaux sont publiés au sein du recueil de normes allemandes et du code de préconisations des normes de sécurité de l’Association pour les technologies de l’électricité, de l’électronique et de l’information quand les travaux concernent la sécurité.

La Commission électrotechnique allemande est l’organisation allemande responsable de la normalisation électrotechnique, reconnue par l’État dans l’« Accord sur les Normes » de 1975 conclu entre la République fédérale d’Allemagne et l’Institut allemand de normalisation. Ainsi, aucune norme électrotechnique ne peut être définie sans la participation de la Commission électrotechnique allemande.

Le travail réalisé par la Commission électrotechnique allemande soulage la tâche des institutions allemandes mais également européennes, qui peuvent se référer aux normes correspondantes quand elles rédigent des législations statutaires plutôt que de devoir élaborer et spécifier par elles-mêmes les exigences techniques.

La Commission électrotechnique allemande est une organisation à but non-lucratif, qui garantit que l’électricité est produite, distribuée et utilisée de façon sûre et rationnelle.
La Commission électrotechnique allemande est complètement autonome. Elle travaille sans aucune aide ni financement de l’État.

Par son rôle particulier, la Commission électrotechnique allemande est le seul organisme mandaté pour représenter les intérêts allemands dans les travaux européens et internationaux de normalisation en ce qui concerne le secteur électrotechnique et, réciproquement, pour intégrer ces normes dans le corpus normatif allemand.

En particulier et pour soutenir l’exportation, il est de l'intérêt de l’Allemagne de mettre en place des réglementations qui favorisent l’innovation, au niveau national mais également à l’échelle internationale. La Commission électrotechnique allemande y contribue par son implication dans la Commission électrotechnique internationale et dans les organismes européens de normalisation (CENELEC et ETSI). La Commission électrotechnique allemande reflète dans ses commissions l’organisation des commissions techniques européennes ou internationales et participe à la plupart d’entre elles.

Grâce à ces diverses possibilités de participation, la Commission électrotechnique allemande offre aux entreprises allemandes et notamment aux petites et moyennes entreprises des opportunités pour être informées et représenter leurs intérêts au niveau international. Ceci encourage les technologies innovantes, permet de mettre en place des partenariats et de sécuriser les dépenses d’investissement.

Dans le contexte de la mondialisation, la normalisation permet aux entreprises de conquérir de nouveaux marchés, de faciliter les échanges et la coopération entre clients et fournisseurs. Elle contribue par ailleurs à établir des normes internationales de sécurité dans l’intérêt des consommateurs et de l’environnement.

La normalisation est une démarche volontaire destinée à obtenir un consensus entre tous les groupes d’intérêt participant, sur la base de principes démocratiques. Par conséquent, la transparence et la recherche de consensus entre tous les acteurs du marché sont des facteurs essentiels au développement de normes nécessaires et appropriés, en évitant les préconisations techniques contraignantes et en n’entravant pas les stratégies d'innovation.

La normalisation des réseaux électriques intelligents

Les discussions concernant la normalisation des réseaux électriques intelligents en Allemagne ont été initiées par la mise en place du programme « E-Energy ». Ce grand programme allemand de R&D a mis en contact la Commission électrotechnique allemande et l’Institut allemand de normalisation pour qu’ils coopèrent sur la normalisation et l’interopérabilité. En octobre 2009, ceci a été le point de départ du premier programme allemand de normalisation des réseaux électriques intelligents.

Des experts en R&D, les associations impliquées et les comités de normalisation existants concernés par les réseaux électriques intelligents ont été invités à participer à l’élaboration du programme, qui a été officiellement publié en août 2010. Ils suivent le processus de normalisation par le biais d’un comité de pilotage comprenant quelques groupes spécialisés, qui participent, également, aux groupes européens et internationaux de normalisation des réseaux électriques intelligents, comme l’IEC/SMB SG3 et le Groupe européen de coordination des réseaux électriques intelligents.

Pourriez-vous nous en dire davantage sur les programmes allemands de normalisation concernant les réseaux électriques intelligents ?

L'idée du premier programme de normalisation initié dans le cadre du projet E-Energy était de faire le point des normes déjà disponibles, identifier les normes à développer ainsi que d’identifier la Commission électrotechnique allemande et l'Institut allemand de normalisation comme les référents en matière de normalisation des réseaux électriques intelligents.

À l’occasion de la Conférence de l’Association pour les technologies de l’électricité, de l’électronique et de l’information sur les réseaux électriques intelligents d’ avril 2012, le programme a été mis à jour et de nouveaux développements ont été exposés, en particulier ceux émanant du Groupe européen de coordination sur les réseaux électriques intelligents, qui travaille sur le mandat européen M/490 de normalisation des réseaux électriques intelligents.

Qu'est-ce que le Centre d'expertise DKE E-Energy / réseaux électriques intelligents ?

Le centre d'expertise est le cadre organisationnel pour le groupe de pilotage des réseaux électriques intelligents, ses axes et ses groupes de travail. Compte tenu du grand nombre de comités techniques impliqués, il sert de comité de coordination horizontal pour un nouveau champ de technologie. Il a été initié sur la base de cette expérience, qui a également été faite dans d'autres domaines de technologie nouveaux et transversaux. Davantage de précisions seront disponibles dans la version mise à jour du programme de normalisation qui sera prochainement publiée en anglais.

Quel est votre rôle dans les projets E-Energy de réseau électrique intelligent ?

Il y a une coopération très fructueuse entre les projets développés dans le cadre du programme de recherche E-Energy, initié par le ministère fédéral de l’Économie et de la Technologie (BMWi). Au sein des six régions sélectionnées pour ce programme, des consortiums d’entreprises et d’instituts de R&D ont travaillé pour tester des solutions de réseau électrique et de marché intelligents.

L’objectif consiste, grâce au retour d’expérience des projets développés dans ces six régions de faire émerger les questions communes, comme la normalisation, l’architecture des systèmes ou le cadre juridique. Beaucoup d’experts des projets E-Energy participent à la normalisation nationale, européenne ou internationale.

Pour en savoir plus :

Site DKE
La normalisation
German standardization roadmap


Johannes Stein
21 février 2013





Johannes Stein est le chef de la Division Normalisation de VDE et le chef du Centre d’expertise DKE sur la normalisation E-Energy/Smart grids.




L’Association pour les technologies de l’électricité, de l’électronique et de l’information (VDE : Verband der elektrotechnik elektronik Informationstechnik). La VDE est responsable du fonctionnement quotidien de la Commission électrotechnique allemande


Interview d'Hélène Benveniste (Portail pour la Science de l’Ambassade de France en Allemagne)

Lors du congrès annuel de l’Agence allemande pour l’énergie (dena) en septembre 2012, un atelier était consacré aux systèmes intelligents. Pourriez-vous nous expliquer ce que ce terme recouvre en Allemagne ? Quels sont les objectifs allemands sur ce sujet aujourd’hui ?

L’un des objectifs principaux de la mise en place de systèmes intelligents outre-Rhin consiste en la minimisation des besoins en construction de nouveaux réseaux de transport d’électricité et en la mise en adéquation de la consommation électrique avec la production renouvelable, par nature intermittente.

L’Allemagne est engagée depuis les années 2000 dans un tournant énergétique qui implique notamment la fermeture, d’ici à 2022, des 17 centrales nucléaires qui étaient encore en activité fin 2010, et le raccordement au réseau d’importantes capacités de production électrique d’origine renouvelable. Les centrales nucléaires étant majoritairement situées au sud du pays et les futures capacités de production renouvelables de masse consistant en grande partie en des parcs éoliens offshore situés au nord, la construction d’importantes lignes d’électricité à haute tension nord-sud s’avère nécessaire au cours des prochaines années.

Mais les projets rencontrent aujourd’hui de nombreuses difficultés, en particulier en termes de financement et d’acceptation de la population. L’agence des réseaux allemande (Bundesnetzagentur), qui a la charge de valider les projets de déploiement des réseaux électriques élaborés par les gestionnaires d’infrastructures, est particulièrement attentive à cette dernière difficulté.

Du point de vue allemand, les systèmes intelligents se déclinent aujourd’hui sous trois formes : les compteurs, l’organisation des marchés et les réseaux.

Les compteurs intelligents, dont les perspectives de développement sont énormes, permettent à l’utilisateur de mesurer sa consommation d’électricité en temps réel, de la moduler en fonction des coûts et de la charge locale et, éventuellement, de la communiquer automatiquement au gestionnaire de réseau ou au fournisseur d’électricité. Les réductions de consommations des ménages attendues par ce moyen pourraient atteindre 10 %.

Les marchés intelligents permettent une coordination optimale entre les différents acteurs du marché. L’introduction de tarifs variables, combinés aux compteurs intelligents, donne aux clients résidentiels la possibilité de réduire le montant de leur facture en décalant leur consommation d’énergie. Un tel comportement de marché des consommateurs finaux est jugé prometteur par le gouvernement allemand : les différences entre offre et demande d’électricité ne seraient plus uniquement compensées du côté de l’offre, mais aussi de la demande. En plus des ménages, qui consomment environ 30 % de l’électricité produite, ce modèle serait particulièrement adapté aux petits consommateurs industriels et commerciaux, qui représentent également environ 30 % de la consommation d’électricité. Le potentiel réel de ce système de marché en Allemagne est actuellement à l’étude.

Enfin, les réseaux intelligents, équipés d’outils de mesure et de régulation, permettent une utilisation optimale des capacités de réseaux grâce à une réponse partiellement ou entièrement automatisée lors de variations brutales, voir inversées, des flux de puissance ou de variations importantes de la tension. En particulier, ils permettent une meilleure intégration au réseau des centrales de cogénération, des parcs éoliens et photovoltaïques, dont l’intermittence est une source de risques pour le réseau. L’objectif est de pouvoir faire cohabiter l’ensemble des sources d’électricité, quelle que soit leur puissance et leur survenance. A terme, ces réseaux devront aussi intégrer les capacités de stockage qui devraient apparaître dans les années à venir.

Quelle est la politique industrielle que mène l’Allemagne en faveur des Smart grids ?

Outre-Rhin, le paysage des réseaux électriques diffère nettement du paysage français : les réseaux de transport d’électricité, gérés en France par RTE, sont gérés en Allemagne par quatre sociétés distinctes qui ont chacune la responsabilité d’une partie du territoire allemand : Tennet TSO (zone du nord-ouest au sud-est), 50Hertz Transmission (nord-est), Amprion (ouest) et TransnetBW (sud-ouest). Par ailleurs, les réseaux de distribution d’électricité, gérés en France métropolitaine à 95 % par ERDF, sont gérés en Allemagne par pas moins de 900 sociétés différentes, souvent des régies municipales. Dans ce contexte peu propice à un déploiement centralisé des technologies intelligentes, l’Allemagne a opté pour un déploiement graduel via une ouverture du marché à la concurrence.

Cette multiplicité des acteurs pose, également, la question de la protection des données et de la cyber-sécurité, à laquelle l’Allemagne porte une grande attention. Elle envisage ainsi des mécanismes appropriés visant à empêcher l’accès aux comportements des clients ou l’attaque des systèmes d’alimentation électrique par des pirates informatiques.

En termes de compteurs intelligents, une obligation d’installation est déjà inscrite dans la loi pour les bâtiments neufs et en rénovation lorsque le besoin annuel des consommateurs dépasse 6 000 kWh. Des compteurs intelligents sont également obligatoires dans les parcs photovoltaïques et les centrales à cogénération dont la puissance dépasse 7 kW. Ces cas représentent 13 % des 48 millions de points de mesure. Le gouvernement mène actuellement une analyse coûts-bénéfices pour déterminer si des cas supplémentaires d’installation obligatoire de compteurs intelligents sont nécessaires à l’avenir.

Concernant les réseaux intelligents, ces technologies sont déjà présentes au niveau des réseaux de transport (lignes de haute et très haute tensions), équipés dès l’origine d’outils de mesure et de surveillance qui permettront d’optimiser la construction des nouvelles lignes.

Au total, les gestionnaires de réseaux de distribution investissent chaque année environ 500 millions d’euros dans les dispositifs de réseaux et compteurs intelligents. Aujourd’hui, les principaux bénéficiaires sont les réseaux, les investissements dans les compteurs restant très faibles à ce jour. Ce montant total connait depuis plusieurs années une légère tendance à la hausse de 3 % par an.

Le gouvernement fédéral soutient également, à hauteur de 150 millions d’euros, la R&D dans le domaine des technologies des réseaux électriques du futur. Les pouvoirs publics s’engagent notamment à faciliter le montage de projets à dimension internationale et à améliorer la coopération entre le milieu de la recherche et l’industrie.

Pour finir, il convient de mentionner le programme de soutien "E-Energy" mis en place en 2008 par le gouvernement fédéral, programme qui encourage le développement des réseaux intelligents "made in Germany" sous la forme de projets développés et testés dans six régions modèles, sous la coordination de partenaires industriels et mettant chacune l’accent sur une technologie spécifique ou un aspect du tournant énergétique : marchés intelligents, systèmes énergétiques décentralisés, minimisation des émissions, systèmes de gestion énergétiques intelligents pour des ménages, intégration de l’électricité d’origine renouvelable au réseau, mise en place d’un "Internet de l’énergie". Ce programme s’est achevé en janvier 2013.

Pouvez-vous nous parler de la recherche technologique allemande sur le stockage de l’énergie ?

En Allemagne, le stockage de l’énergie est devenu l’un des piliers de la recherche énergétique, aux côtés des énergies renouvelables et de l’efficience énergétique. Le 6ème et dernier programme de recherche énergétique adopté en août 2011, doté de 3,5 milliards d’euros pour la période 2011-2014, lui consacre une place importante puisqu’il est doté de 200 millions d’euros, soit près de 6 % du budget total du programme sur 2011-2014.

Le stockage électrochimique, notamment via les batteries lithium-ion, semble être le favori en termes technologique et politique ; il se combine à l’objectif de développement de l’électromobilité.

De grands espoirs reposent sur le stockage chimique, avec le développement des filières hydrogène et méthane : un grand nombre de scientifiques se tourne vers la technologie dite du power-to-gas, qui consiste à produire de l’hydrogène par électrolyse pour l’utiliser dans des véhicules à hydrogène, l’injecter dans le réseau gazier ou le transformer en méthane à l’aide de CO2. Des unités pilotes à vocation locale existent déjà, comme la centrale hybride de Prenzlau développée par Enertrag (dans laquelle Total est partenaire) inaugurée à l’automne 2011.

Le stockage thermique regroupe en Allemagne le stockage thermique dans les matériaux (notamment dans le bâtiment) et dans les réseaux de chaleur. La cogénération, dont l’utilisation peut être qualifiée de traditionnelle en Allemagne (à cause des nombreuses centrales à charbon alimentant des réseaux de chaleur urbain) continue de se développer.

Le stockage mécanique n’est pas inclus en tant que tel dans l’initiative de recherche sur le stockage. Néanmoins, la technique de pompage-turbinage est considérée comme opérationnelle, plusieurs stations étant en fonctionnement ou en préparation en Allemagne et ses perspectives de développement sur le sol national sont modestes, les principaux sites potentiels étant déjà exploités. L’Allemagne se tourne désormais vers les pays étrangers pour recourir à cet apport. Des discussions sont menées avec la Norvège, l’Autriche et la Suisse, afin d’utiliser les centrales hydrauliques de ces pays pour stocker le surplus de production allemande d’origine renouvelable via les barrages. D’autres formes de stockage mécanique, aux capacités plus modestes, sont également à l’étude (air comprimé adiabatique, sphères de béton immergées, etc.).

Quelles seraient les coopérations possibles entre la France et l’Allemagne sur le sujet des réseaux électriques/systèmes intelligents ?

Aujourd’hui, les industries électriques françaises et allemandes travaillent déjà ensemble pour la promotion des technologies de réseaux intelligents existantes. Une déclaration d’intention commune a été signée en mai 2012 entre les fédérations industrielles des deux pays (FIECC et ZVEI) pour un partenariat dans le domaine des réseaux intelligents transfrontaliers. Il ne s’agit pas d’un projet de recherche mais bel et bien d’un projet de déploiement des technologies existantes des deux côtés du Rhin.

Le Conseil des ministres franco-allemand, du 22 janvier 2013, qui a pris cette année une signification toute particulière du fait des célébrations du 50e anniversaire du traité de l’Elysée, a été, également, l’occasion d’annoncer différents axes de collaborations franco-allemandes, tant industrielles que scientifiques, vers lesquels les deux gouvernements souhaiteraient s’orienter. Les thématiques énergétiques y figure, et parmi elles les énergies renouvelables, le stockage de l’énergie, l’efficacité énergétique et le développement des réseaux électriques (réseaux intelligents, compteurs intelligents, technologies numériques, interconnexion, électroniques de puissance, intégration au niveau européen).

Ces collaborations impliquent de développer des programmes communs de recherche, en vue de produire des démonstrateurs. Elles passent par l’engagement d’une réflexion sur la structuration industrielle de ces filières nouvelles et par la mise en réseau des expérimentations nationales dans le domaine des réseaux intelligents.


Hélène Benveniste
21 février 2013



Hélène Benveniste, ingénieure civile de Mines ParisTech, a développé son goût pour la thématique climato-énergétique au cours de ses expériences professionnelles en milieu industriel et dans des organismes de recherche : recherche en statistique climatique au Centre National pour la recherche atmosphérique (USA), conseil en énergie éolienne offshore pour l’entreprise allemande Deutsche.



Le Service pour la science et la technologie de l’Ambassade de France en Allemagne est le promoteur de la recherche française en Allemagne, notre premier partenaire. Ses activités regroupent une veille prospective et stratégique des résultats et des innovations de la recherche allemande. Il assure un contact permanent avec les laboratoires des organismes publics, des universités et des entreprises et soutient l’organisation de séminaires spécialisés et missions exploratoires à destination des chercheurs. Il est l’interface entre les autorités des deux pays pour une politique de recherche intégrée et organise la promotion de la recherche scientifique française auprès du grand public, des écoles et des étudiants.