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Introduction : le Japon, pays pionnier des Smart grids

Brève présentation de la situation énergétique japonaise

Le Japon est un archipel montagneux de plus de 6 000 îles, isolé sur le plan électrique car il n’est interconnecté à aucun des pays voisins. Il ne dispose d’aucune ressource énergétique propre, excepté certaines ressources géothermiques, mais qui restent difficilement exploitables dans la mesure où la majorité d’entre elles se trouvent dans des parcs nationaux protégés.

Par ailleurs, le pays compte plus de 127 millions d’habitants, est très industrialisé et avec un niveau de vie élevé (PIB en parité de pouvoir d’achat : 36 266 dollars par habitant en 2012), ce qui implique une très forte consommation d’énergie et donc d’électricité.

Afin de satisfaire cette demande, le Japon importe de grosses quantités d’énergies fossiles (charbon, gaz et pétrole) pour alimenter ses centrales de production thermiques. Le Japon importe ainsi plus de 90 % de son énergie.

Les spécificités de l’infrastructure électrique japonaise

Le système électrique japonais est divisé en dix grandes régions, chacune gérée par une grande entreprise régionale qui possède le monopole en termes de production, distribution et fourniture d’électricité. Parmi ces entreprises, la compagnie Tokyo Electric Power (TEPCO) est la plus importante, avec 27 % de la capacité de production au Japon. Peuvent également être citées Kansai Electric Power Company (KEPCO), dont le périmètre de comprend les villes de Kobe, Kyoto et Osaka, et Chubu Electric Power qui sont les 2e et 3e plus gros producteurs.


Source : Geni.org

Depuis la fin du XIXe siècle, le système électrique japonais fonctionne avec deux fréquences différentes : 50 Hz (au nord) et 60 Hz (au sud-ouest), ce qui rend plus difficile la gestion du système électrique entre le Nord et le Sud de l’archipel, notamment parce que le Japon dispose de peu de convertisseurs 50/60 Hz qui permettraient d’alimenter le nord de l’archipel avec l’électricité produite dans le Sud.

Le système électrique japonais

Source : PV Magazine

Les réseaux de transport, la capacité installée et la capacité des interconnexions du système électrique japonais

Graphique : Harald Schütt/Solarpraxis AG

L’évolution du mix énergétique japonais et ses conséquences

L’arrêt du nucléaire a eu pour conséquence une augmentation du déficit de la balance commerciale et des prix de l’électricité

En 2011, l’accident de Fukushima, puis l’arrêt des 54 réacteurs nucléaires du pays et la faible diminution de la demande en électricité après cet événement (- 6 %) ont renforcé la situation de dépendance énergétique du Japon. Le pays a alors dû compenser la baisse de la production d’électricité nucléaire par l’importation d’hydrocarbures (la production d’origine nucléaire représentait 26 % de la production totale d’électricité en 2010). Ainsi, afin de sécuriser la production d’électricité, entre 2010 et 2013, la production d’électricité à partir de combustibles fossiles a augmenté de 28,4 %.

Les centrales à charbon et fioul fournissent désormais près de 90 % de l’électricité consommée.

Cette forte importation d’énergies d’origine fossile représente plus de 3 700 milliards de yens (26 milliards d’euros) chaque année et a par conséquent accru le déficit commercial du Japon (97 milliards d’euros en 2014, contre 24 milliards d’euros en 2011). Ces importations ont également un impact sur les factures d’électricité des ménages (+ 20 à 30 %) et des entreprises (+ 30 %), ce qui représente une hausse de 15 à 20 % depuis l’accident de Fukushima.

Les réseaux de transport, la capacité installée et la capacité des interconnexions du système électrique japonais

L’accident de Fukushima a également eu pour conséquence une augmentation des émissions de CO2

En plus de l’augmentation du déficit de la balance commerciale, la production d’électricité d’origine thermique a eu pour effet d’augmenter les émissions de CO2. Depuis l’arrêt des centrales nucléaires, les émissions de CO2 ont augmenté de 10 %, conduisant le Japon à abandonner les objectifs qu’il s’était fixés dans le cadre du Protocole de Kyoto. En 2014, le bilan carbone du pays était de plus de 1,408 milliards de tonnes d’équivalent CO2.

Le Japon s’est cependant formellement engagé à réduire ses émissions de gaz à effet de serre de 26 % d’ici à 2030 par rapport au niveau de 2013, soit d’environ 25,4 % par rapport à 2005. Une diminution qui correspondrait à un niveau d’émissions d’environ 1,04 milliards de tonnes d’équivalent CO2 en 2030.

Le développement des EnR ne sera pas suffisant

En réponse à cette nouvelle donne énergétique, en avril 2014, le gouvernement japonais a adopté le Strategic Energy Plan comme fondement de la politique énergétique japonaise. Cette politique énergétique met la priorité sur la sécurité d’approvisionnement, la réduction des coûts, l’environnement et l’efficacité énergétique. Dans ce cadre, le Plan prévoit notamment d’accroître la production d’électricité d’origine renouvelable (EnR) et de porter à 10 % de l’énergie primaire la part des énergies renouvelables d’ici à 2020. La part des énergies de source renouvelable dans le mix électrique japonais serait alors de 22 à 24 % en 2030.

Cependant, malgré la volonté politique et la mise en place de mesures incitatives (tarifs d’achat avantageux de la production d’électricité renouvelable), les énergies de source renouvelable peinent à se développer : elles ne représentent en effet que 13 % de la production d’électricité du pays, d’autant que le potentiel hydroélectrique est déjà exploité à son maximum et que les ressources géothermiques ou éoliennes sont plus difficilement exploitables pour des raisons environnementales (protection de parcs naturels, difficulté de construction des éoliennes offshores en raison de la topographie des côtes japonaises, etc.).

Le gouvernement a décidé de remettre en route certains réacteurs

Face à ces difficultés économiques et environnementales et au lent développement des énergies renouvelables, le gouvernement japonais a pris la décision en 2015 de remettre en route certains réacteurs nucléaires. Selon le gouvernement japonais, l’énergie nucléaire resterait l’énergie la moins chère au Japon (en 2030, 10,3 yens par kilowattheure, contre 13,6 à 21,5 yens pour l’éolien terrestre, de 30,3 à 34,7 yens pour l’éolien offshore, de 12,7 à 15,6 yens pour le solaire à grande échelle, de 16,8 yens pour la géothermie, de 12,9 yens pour l’électricité produite à partir du charbon, et de 13,4 yens pour celle produite à partir du gaz naturel liquéfié).

Pour le gouvernement, l’objectif est d’avoir 20 à 22 % d’électricité nucléaire dans son mix en 2030 afin de réduire les importations de pétrole et de gaz naturel liquéfié, de diminuer les prix de l’électricité pour les consommateurs et d’accompagner progressivement le développement des énergies renouvelables, tout en évitant le recours massif aux combustibles fossiles, en accord avec les nouveaux objectifs de réduction des émissions adoptés par le gouvernement.

La réponse du Japon à l’accident de Fukushima : les Smart communities

L’addition des facteurs « évolution du contexte énergétique » et « investissements importants en R&D » (le Japon fait partie des premiers pays de l’OCDE en termes de dépenses en recherche-développement par habitant : 20 % du budget mondial de R&D pour 2 % de la population mondiale) représente l’équation parfaite pour le développement des Smart grids.

Le Japon fait partie des premiers pays au monde à avoir misé sur les Smart grids et peut être considéré comme le leader mondial en matière de démonstrateurs de recherche et de développement des Smart grids. Depuis 2010, le Ministère de l’économie, du commerce et de l’industrie (METI), via son agence de soutien aux projets innovants liés à l’environnement (NEDO), finance et développe de nombreux projets locaux, déjà devenus des références à l’échelle mondiale. En plus des 4 projets de Smart cities développés au Japon(Yokohama Smart City Project, Toyota City Low-carbon Society Verification Project, Kita-Kyushu Smart Community Project, Keihanna Eco City the Next-generation Energy and Social Systems), les autorités japonaises ont lancé des projets à l’international avec l’aide des industriels nationaux : aux États-Unis, en Espagne, en Malaisie et en France. Ils portent tout autant sur la pénétration de production d’énergie renouvelable décentralisée sur les réseaux de distribution que sur l’émergence des micro-réseaux (micro-grids), le développement des véhicules électriques et la maîtrise de la consommation d’énergie des ménages.

À l’expression « projet Smart grids », les Japonais substituent volontiers celle de « Smart communities », faisant référence à la pleine intégration des utilisateurs finaux dans la démarche. Le Strategic Energy Plan d’avril 2014 définit la « Smart community » comme « une communauté de taille variable à laquelle différents types de consommateurs participent et qui crée un nouveau système social. Ce système social, en utilisant un nouveau système de distribution d’énergie, incluant des énergies renouvelables et de la cogénération, gère de façon complète la fourniture et la consommation de l’énergie décentralisée grâce à un système de gestion de l’énergie utilisant les technologies de l’information, une batterie de stockage et d’autres technologies afin d’optimiser l’utilisation de l’énergie. Il incorpore des services d’aide à la vie de tous les jours, incluant la fourniture de soins aux personnes âgées ».

Les projets de Smart communities ont ainsi pour objectif de favoriser les modifications de comportement en s’adaptant à la réalité quotidienne des citoyens et de dégager de bonnes pratiques à généraliser. En effet, le Japon a fait le pari d’optimiser les bénéfices attendus du développement de ces réseaux intelligents en insistant sur le rôle joué par le comportement des consommateurs finaux.

Le Japon a bien saisi l’un des enjeux fondamentaux du développement des Smart grids qui est de remettre le consommateur final au centre de l’utilisation de l’énergie en lui fournissant et lui permettant de s’approprier les outils techniques pour gérer de lui-même sa consommation.


Source : METI

Pour en savoir plus :

Cahier Global Chance, L’énergie au Japon après Fukushima 2010 – 2013, Bernard Laponche, 15 octobre 2014

Le comptage évolué en électricité au Japon

Un outil pour la libéralisation du marché de l’électricité

Dans son Plan stratégique relatif à l’énergie (Strategic Energy Plan April, 2014), le gouvernement japonais prévoit que tous les foyers et locaux commerciaux seront équipés de compteurs communicants au début des années 2020. Le déploiement généralisé des compteurs évolués résidentiels et tertiaires sur le territoire nippon doit permettre :

  • de réduire de 25 % les émissions de gaz à effet de serre d’ici 2020 (par rapport au niveau de 1990) ;
  • de réduire de 50 % les émissions de CO2 du secteur domestique d’ici 2030 ;
  • d’aider les consommateurs à modifier leur comportement de consommation d’énergie.

En 2015, les dix principaux fournisseurs d’électricité japonais ont accéléré le déploiement des systèmes de comptage évolué en prévision de la libéralisation totale du marché de l’électricité japonais début 2016, libéralisation qui permettra à chaque consommateur de choisir son fournisseur d’électricité ainsi que son tarif.

Le déroulement du déploiement

Le Japon doit installer 78 millions de compteurs évolués résidentiels. Les compteurs sont fabriqués, d’une part pour le module de comptage, par plusieurs consortiums d’entreprises japonaises et taïwanaises et, d’autre part pour le module de communication, par des entreprises japonaises et leurs filiales.

TEPCO, le fournisseur d’électricité de la région de Tokyo (Tokyo Electric Power Co.), doit déployer 27 millions de compteurs évolués résidentiels d’ici 2020. À la fin du mois de juillet 2015, TEPCO avait déployé 2,4 millions de compteurs résidentiels.

Dans le même temps, Kansai Electric Power Company (KEPCO) et Chubu Electric Power (CHUDEN) ont pour objectif d’avoir terminé le déploiement de leurs systèmes de comptage évolué pour 2022. KEPCO, dont le périmètre de comprend les villes de Kobe, Kyoto et Osaka, a déjà déployé 2 millions de compteurs évolués. Six autres fournisseurs d’électricité (dont Hokkaido, Tohoku et Kuyshu) ont pour objectif de finaliser leur déploiement pour 2023 et Okinawa Electric Power espère l’avoir finalisé pour 2024. En 2024, la quasi-totalité des 70 millions de consommateurs résidentiels japonais auront un compteur évolué chez eux.


Source : TEPCO

Quatre fournisseurs (Tohoku Electric Power Co., TEPCO, Hokuriku Electric Power Co. and Kyushu Electric Power Co.) ont installé 750 000 compteurs dans des locaux commerciaux et espère finaliser leur déploiement d’ici la fin de l’année 2016.

Les fonctionnalités proposées : l’exemple de TEPCO

Le système de comptage évolué de TEPCO, ainsi que de neuf autres municipalités à l’est du Japon, propose les fonctionnalités suivantes :

  • connexion et déconnexion de l’alimentation électrique à distance ;
  • réduction des délais de réalimentation électrique : au moment d’une coupure, en confirmant à distance l’état d’alimentation du compteur, le système permet une réalimentation plus rapide ;
  • changement de puissance souscrite simplifié : il peut être fait à distance et le consommateur ne subit pas la coupure engendrée par TEPCO pour changer le disjoncteur ;
  • visualisation de la quantité d’électricité consommée : les données d’une journée entière de consommation d’électricité sont mesurées toutes les 30 minutes par le compteur évolué (courbes de charge) et sont disponibles le lendemain soir sur un site Internet dédié accessible gratuitement ce qui peut aider les consommateurs à économiser leur électricité. Les données des week-ends et des vacances sont mises à jour dans la soirée, deux jours ouvrés plus tard. En plus, en installant un système HEMS dans l’habitation du consommateur, la quantité d’électricité consommée peut être mesurée toutes les 30 minutes et la consommation en temps réel peut également être surveillée ;
  • accessibilité à distance du volume de consommation affiché sur le compteur.

En fournissant les données toutes les 30 minutes avec un délai de 60 minutes aux autres destinataires, les systèmes de comptage évolué jouent un rôle essentiel pour aider les acteurs du système électrique à corriger en amont les déséquilibres entre l’offre et la demande.


Source : TEPCO

Pour en savoir plus :

Fondamentaux techniques du système de comptage évolué de TEPCO

Les technologies utilisées

TEPCO s’est allié Toshiba et Landis+Gyr pour développer un système de comptage évolué fondé sur la combinaison de plusieurs technologies de communication : cellulaire, réseau radio maillé et CPL G3.

La technologie de communication ECHONET Lite-certified est testée pour déterminer si elle peut gérer les systèmes HEMS, tout autant que les autres systèmes proposés par les fournisseurs (effacement, etc.).

Dans le même temps, Chubu Electric Power s’est associé à Mitsubishi Electric pour concevoir le mix technologique adapté pour les zones densément peuplées, les zones périurbaines et les zones semi-rurales. Cette alliance a choisi le logiciel OpenWay d’Itron pour la collecte et la transmission des données.

Quelques mots sur les compteurs évolués en gaz

Au Japon, le développement et le déploiement des systèmes de comptage évolués de gaz naturel est à un niveau bien moins avancé qu’en électricité.

L’infrastructure de comptage évolué est composée :

  • de compteurs évolués nouvelle génération, comportant une métrologie à ultrasons et qui communiquent les uns avec les autres en utilisant un protocole spécifique appelé « U-Bus Air », formant ainsi un réseau de communication maillé (mesh) ;
  • d’un réseau de communication à longue portée (WAN – Wide area network, couvrant une grande zone géographique, typiquement à l’échelle d’un pays).

Plusieurs besoins sont à prendre en compte pour le développement des systèmes de comptage évolué en gaz :

  • les prérequis fonctionnels : télé-relevé, contrôle à distance des robinets d’arrêt et organes de coupure ;
  • les informations à gérer : consommation, données temporelles et mesures d’inversion des flux ;
  • les échanges d’informations : fourniture d’informations bidirectionnelles au bénéfice des consommateurs et des fournisseurs de gaz ;
  • le délai pour la fourniture des informations : les données journalières doivent être disponibles le jour suivant, selon une interface d’échange standardisée avec les systèmes HEMS ;
  • l’utilisation d’un format standardisé de données (le format Echonet Lite de Toshiba est recommandé) ;
  • la mise en place du réseau de communication pertinent : réseau radio sans fil 920 MHz, réseau Wi-Fi du domicile ou CPL s’appuyant sur le réseau électrique.


Source : Marcogaz

Pour en savoir plus :

Next generation gas smart metering system: Current Status of Smart Metering Initiatives in the City Gas Industry in Japan

Le développement des énergies renouvelables dans le mix énergétique japonais

Le Japon est le troisième plus gros producteur d’électricité au monde, derrière la Chine et les États-Unis, et ce, malgré un léger recul de sa production qui totalisait, en 2012, 1 036,4 TWh. Sa structure électrique est en profonde mutation à la suite du tremblement de terre et du tsunami de mars 2011. En effet, à la suite de l’événement de Fukushima, le Japon a décidé d’arrêter provisoirement l’ensemble de ses réacteurs nucléaires. Ce choix a eu pour effet de renforcer la part des énergies fossiles dans le mix énergétique du pays (85,7 % en 2012 contre 61,9 % en 2010), avec un impact négatif important sur la balance commerciale du pays, en raison de sa dépendance totale aux importations d’hydrocarbures et de gaz.

En réponse à cette nouvelle donne énergétique, le gouvernement japonais a adopté en avril 2014, le Strategic Energy Plan comme fondement de la politique énergétique japonaise. Cette politique énergétique met la priorité sur la sécurité d’approvisionnement, la réduction des coûts, l’environnement et l’efficacité énergétique. Dans ce cadre, le Plan prévoit notamment d’accroître la production d’électricité d’origine renouvelable et de porter la part des énergies renouvelables à 10 % de l’énergie primaire d’ici à 2020.

État du développement des énergies renouvelables électriques au Japon

En 2013, les énergies renouvelables arrivaient en deuxième place dans le mix électrique japonais (14,1 % du mix). Le bouquet des énergies renouvelables japonais fait la part belle à l’énergie hydraulique (57,4 % de ces énergies renouvelables) et à la biomasse (22 %). Le photovoltaïque (9,9 %), l’éolien (3,5 %) et la géothermie (1,4 %) sont moins bien représentés.

Structure de la production d’électricité japonaise en 2013

Données : AIE

Le Japon se classe tout de même 3e dans le monde en termes de capacité de production photovoltaïque installée (3 618 MW), dont 80 % dans le résidentiel et 20 % pour les usages non résidentiels (ce ratio est l’inverse de celui de l’Europe et des États-Unis).

À la suite de l’introduction du système d’achat des surplus d’électricité en 2012, la capacité photovoltaïque installée a crû très rapidement : la production photovoltaïque s’est ainsi étendue à 900 000 foyers (pour un total de 27 millions de maisons individuelles au Japon).

Cette politique a même eu pour effet de faire exploser le nombre de demandes de raccordement des installations de production d’électricité renouvelable aux réseaux. Ainsi par exemple, en mars 2014, le distributeur régional d’électricité KEPCO) a reçu 70 000 demandes de raccordement, soit autant que sur toute l’année 2013. Selon KEPCO, si la totalité des installations éoliennes et solaires qui demandaient à être raccordées jusqu’à la fin juillet 2014 avaient été raccordées, la puissance raccordée au réseau aurait atteint 12,6 GW. Cette puissance excéderait la demande quotidienne en électricité sur la zone de desserte de KEPCO durant les heures de beau temps en été et en automne, induisant un déséquilibre entre l’offre et la demande.

Pour en savoir plus :

Mécanisme des tarifs d’achat des énergies renouvelables au Japon (en anglais)

Conséquences de ce développement sur les réseaux et le système électriques

Pour faire face à cette situation, le 24 septembre 2014, KEPCO a décidé de suspendre le traitement des demandes de raccordement des installations photovoltaïques d’une puissance supérieure à 10 kW pendant une période qui pourrait durer plusieurs mois. Ce délai devrait permettre à la compagnie d’électricité de mener des études pour évaluer quelle puissance d’énergie renouvelable peut être raccordée au réseau en prenant toutes les mesures disponibles actuellement pour améliorer l’équilibre offre/demande, comme le remplissage des STEP dans la journée et l’export d’électricité en dehors de la zone de KEPCO en utilisant les interconnexions avec les autres distributeurs régionaux.

À la suite de l’annonce de KEPCO, cinq autres compagnies d’électricité japonaises (dont Hokkaido Electric Power Co., Shikoku Electric Power Co., and Tohoku Electric Power Co.) ont annoncé la suspension du traitement des demandes de raccordement des énergies renouvelables aux réseaux.

Pour en savoir plus :

Étendue de la suspension du traitement des demandes de raccordement aux réseaux par les compagnies d’électricité japonaises au 1er octobre 2014 (en anglais)

Cette situation a soulevé des questions d’indépendance, de transparence et d’égalité d’accès aux réseaux, les producteurs « alternatifs » arguant que les compagnies historiques favorisaient l’accès de leurs installations de production thermiques au détriment des installations de production d’électricité renouvelable. Par exemple, la compagnie TEPCO est le plus gros producteur d’électricité au Japon et il possède des centrales thermiques, nucléaires, hydroélectriques, des parcs éoliens et une centrale géothermique. En outre, plusieurs études réalisées par le ministère de l’énergie japonais montrent que le volume total d’électricité que les compagnies d’électricité pensent devoir raccorder sera très différent du volume réellement produit.

C’est pourquoi, en septembre 2015, le METI a lancé un nouveau groupe de travail (le Subcommittee for reforming systems related to introduction of renewable energy), fonctionnant sous l’autorité du Comité de politique stratégique du comité consultatif pour les ressources naturelles et l’énergie, afin de déterminer les mesures à prendre par le gouvernement afin de faciliter le développement des énergies renouvelables et de formuler des règles claires en matière de raccordement aux réseaux.

Plusieurs objectifs ont été formulés avec pour but d’atteindre 22 à 24 % d’EnR en 2030 :

  • établir un mécanisme qui rende possible la propagation équilibrée de l’introduction des EnR ;
  • établir un mécanisme qui rende possible l’introduction des EnR en allégeant les charges publiques ;
  • établir un mécanisme qui rende possible les transactions et la distribution efficace et équitable des énergies renouvelables, conséquence logique de la réforme du système électrique.

Ce groupe de travail étudiera également les mesures à mettre en place pour faciliter le raccordement des EnR aux réseaux d’électricité japonais, s’appuyant sur des mesures déjà mises en œuvre en Europe et aux États-Unis et qui ont fait leur preuve (systèmes de commandabilité des installations de production d’électricité renouvelable, systèmes d’estimation de la puissance produite, pilotage et flexibilisation de la demande, systèmes de prévisions de la production EnR fondés sur les informations météorologiques, systèmes pour utiliser activement les réseaux d’interconnexion entre les régions, etc.). Les acteurs japonais souhaitent aussi disposer de plus de données relatives aux flux d’électricité sur les réseaux et aux volumes d’énergie produits.

Le développement du stockage dans le mix énergétique japonais

La stratégie japonaise de développement du stockage

Le stockage permet le lissage de la charge et l’amélioration de la fiabilité et de la qualité. Au Japon, les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) sont utilisées pour le lissage de la charge (elles représentent 26 GW de puissance installée). Cependant, face à l’augmentation très rapide du nombre d’installations de production d’électricité renouvelable variable, il n’est pas possible de recourir à la construction de nouvelles STEP en raison du manque de sites appropriés et des préoccupations environnementales. A contrario, des batteries pourraient être installées sur l’ensemble du territoire.

C’est pourquoi en 2012, le ministère de l’économie, du commerce et de l’industrie japonais (METI) a lancé un groupe de travail avec pour objectif de formuler et de mettre en œuvre une politique stratégique pour le développement des batteries de stockage d’énergie, non seulement afin de satisfaire les besoins énergétiques du Japon, mais également de s’imposer comme un acteur industriel majeur dans le domaine. Cette stratégie inclut la création de futurs marchés pour les batteries de stockage, une amélioration de la compétitivité industrielle et la standardisation internationale des technologies pertinentes.

À la suite de ce groupe de travail, en juillet 2012, le METI a annoncé sa stratégie sur les batteries de stockage. Elle a pour objectif que les entreprises japonaises acquièrent la moitié des parts du marché mondial des batteries d’ici 2020. Cet objectif comprend un peu plus d’un tiers des batteries de stockage de grande capacité.

Feuille de route technologique pour les batteries stationnaires

Source : NEDO, « Battery RM2013 », modifié par IEEJ

Le gouvernement doit également créer un système de certification pour faciliter le raccordement des batteries aux réseaux d’électricité, formuler des spécifications et promouvoir la standardisation internationale des batteries lithium-ion de grosse capacité et des autres systèmes pour assurer leur sécurité.

Le METI et le ministère de l’environnement (MOE – Ministry of Environment) japonais ont lancé différentes subventions destinées à soutenir le développement des batteries de stockage et à favoriser les technologies japonaises sur le marché mondial des solutions de stockage. Ainsi, le gouvernement japonais a introduit dans son budget 2015 une aide au stockage d’énergie d’un montant équivalent à 614 millions d’euros.

Pilotée par le METI, cette aide s’adresse tant aux ménages qu’aux entreprises. Elle permettra également de faciliter l’intégration des installations photovoltaïques au réseau, dans la mesure où, depuis l’introduction d’un tarif d’achat en 2012, les installations de production d’électricité renouvelable se multiplient très rapidement sur le sol nippon. En moins de quatre ans, près de 900 000 ménages se sont équipés de modules photovoltaïques et la puissance installée durant la seule année 2014 flirte avec les 8 GWc.

La réglementation japonaise sur le stockage d’électricité

Lors d’une installation de stockage d’électricité, une demande et une autorisation sont obligatoires. Certaines procédures ont été simplifiées ou supprimées pour faciliter le déploiement des batteries (dérégulation).

Réglementation japonaise pour le stockage d’électricité

Source : IEEJ

Les expérimentations japonaises en matière de stockage

Par ailleurs, différentes compagnies d’électricité japonaises expérimentent le stockage d’énergie au Japon :

  • le projet « Miyakojima Remote Island Microgrids » a pour objectif de tester et d’expérimenter des outils de stabilisation du réseau, avec tels qu’une batterie sodium-soufre de 4 MW, quand des installations de production d’électricité de source renouvelable variable (4 MW de photovoltaïque et 4,2 MW d’éolien) sont raccordées aux réseaux ;
  • dans son projet « Large-scale Battery Energy Storage System », Tohoku Electric Power Co. et Toshiba testent une batterie Lithium-Ion de 20 MWh dans une sous-station du réseau de Tohoku ;

  • Source : Toshiba

  • dans son projet « Multi-purpose Grid Storage Project », Hokkaido Electric Power Co. et Sumitomo Electric Industries testent une batterie de 60 MWh dans une sous-station destinée à rendre de multiples services au réseau ;

  • Source : Sumitomo Electric Industries

  • sur l’île de Niijima au large de Tokyo, Takaoka Toko Co., filiale de Tokyo Electric Power Company (TEPCO) exploite une batterie Lithium-Ion de Saft destinée à réguler la fréquence et à maîtriser les fluctuations des énergies de source renouvelable dans un micro-réseau isolé. D’une durée de 5 ans, ce projet de démonstration comprendra des générateurs diesel, des panneaux solaires et des installations éoliennes qui fonctionneront dans diverses combinaisons afin d’optimiser l’utilisation des énergies de source renouvelable.

Pour en savoir plus :

Policies and Regulations for Electricity Storage in Japan, The Institute of Energy Economics, Japan (IEEJ)
Saft, Communiqué de presse, Le système de stockage d’énergie Li-ion Intensium® Max 20 M de Saft est au cœur du projet d’intégration de sources d’énergie renouvelable variable au réseau électrique d’une île japonaise au large de Tokyo, 18 février 2015

Les grands projets de Smart communities au Japon

Le Japon compte quatre projets majeurs de Smart communities : Yokohama City, Kita-Kyushu Smart community project, Kyoto Keihanna Eco-City et Toyota City. Ces projets ont de grands objectifs communs : réduire les émissions de CO2 et rendre les habitants plus responsables de leur consommation d’énergie sans affecter leurs conditions de vie et leur confort.

Ces quatre projets sont en partie financés par le ministère de l’économie, du commerce et de l’industrie japonais (METI) et rassemble, en plus des municipalités japonaises où se déroulent les projets, de multiples industriels japonais : TEPCO, Toshiba, Nissan, Panasonic, Hitachi, Mitsubishi, etc.

Yokohama Smart City Project

Avec une population de 3,7 millions d’habitants, la ville portuaire de Yokohama située à 30 km au sud de Tokyo est la deuxième ville du Japon. L’urbanisation rapide de la ville pose des défis urbains significatifs, en matière d’utilisation de l’énergie, d’embouteillage, de pollution qui ont amené à une forte augmentation du volume des émissions de gaz à effet de serre. La ville de Yokohama s’est ainsi fixé l’objectif de réduire ses émissions de gaz à effet de serre de 16 % en 2020, 24 % en 2030 et 80 % en 2050. Pour ce faire, la ville a lancé le projet Yokohama Smart City (YSCP).

Lancé en 2010 et pour cinq ans, ce projet de Smart community est l’un des projets les plus importants du Japon. Le projet se développe sur trois quartiers de Yokohama : Minato Mirai, Kohoku New Town and Kanazawa Green Valley, ce qui représente une surface de 435 km2 et plus de 420 000 habitants.


Source : City of Yokohama

Ce projet a pour objet de développer un modèle de Smart city en faisant coopérer les citoyens, les entreprises privées et la municipalité au travers de différentes expérimentions à grande échelle sur la gestion de l’énergie et la réponse à la demande (demand response). La gestion de l’énergie sur ce large périmètre sera réalisée en faisant le lien grâce au Community Energy Management System (CEMS) entre les différents systèmes de gestion de l’énergie qui ont été introduits dans les maisons (Home Energy Management System – HEMS), dans les bureaux et locaux commerciaux (Building Energy Management System – BEMS) et dans les usines (Factory Energy Management System – FEMS), ainsi que des stations de recharge et des véhicules électriques. 4 000 HEMS ont été déployés dans les maisons pour économiser de l’électricité et réduire les émissions de CO2 grâce à la visualisation des usages de l’électricité et une aide à la gestion active de la demande. 2 000 véhicules électriques et autant de stations de recharge, ainsi que des installations de production d’électricité renouvelable (249 installations photovoltaïques, deux installations éoliennes, 3 installations hydroélectriques et 6 installations de biomasse), font également partie du projet.


Source : City of Yokohama

Pour en savoir plus :

Présentation du projet Yokohama sur le site Japan Smart city (en anglais)

Kita-Kyushu Smart Community Project

À la suite de la construction d’aciéries à Yawata en 1901, la ville de Kita-Kyushu est devenue le centre économique de l’industrie chimique et de l’industrie lourde japonaise. Dans les années 1960, la ville fut confrontée à de gros problèmes de pollution de l’air et de l’eau qui l’amenèrent à prendre différentes mesures pour répondre et prévenir ces problèmes de pollution.

C’est notamment le cas dans le quartier de Higashida dans la circonscription d’Yahata-Higashi, quartier où est situé le projet de Smart community de Kita-Kyushu. Grâce à la construction de bâtiments écologiquement responsables et du développement de nouvelles sources d’énergie, ce quartier produit déjà 30 % d’émissions de CO2 de moins que les autres quartiers de la ville. L’objectif du projet de Kita-Kyushu est de réduire encore de 20 % les émissions de CO2 (pour dépasser les 50 % de baisse par rapport aux autres quartiers de la ville) en utilisant un CEMS et en mettant en œuvre des nouveaux systèmes de mobilité. Dans ce cadre, cinq mesures concrètes sont mises en œuvre dans ce projet :

  • accroître le taux de pénétration des nouvelles ressources énergétiques, incluant la production photovoltaïque, les piles à combustible et la micro-production éolienne jusqu’à 10 % minimum ;
  • développer les HEMS et les BEMS qui peuvent être coordonnés par le CEMS, accroissant l’efficacité des économies d’énergie dans les habitations et dans différents types de bâtiments ;
  • établir un CEMS, qui fournit un contrôle avancé de l’énergie et optimise la distribution d’énergie totale, incluant les véhicules électriques, les batteries de stockage, etc. ;
  • en parallèle de l’installation des infrastructures de recharge pour faciliter l’introduction des véhicules électriques, construire de nouveaux systèmes de déplacement reliant les vélos et les transports publics ;
  • étendre ces nouveaux systèmes technologiques et modèles économiques émergents à d’autres expérimentations en Asie à travers le Centre bas carbone asiatique (Asia Low-carbon Center), puis dans le monde.

L’expérimentation se déroule sur une surface d’environ 1,2 km2 avec 225 habitations, 50 lieux de travail. 225 compteurs évolués ont été déployés ainsi que près de 800 kW de batteries de stockage, 400 kW de production photovoltaïque et 110 kW de piles à combustible.


Source : NEDO

Pour en savoir plus :

Présentation du projet Kita-Kyushu sur le site Japan Smart city (en anglais)
Présentation du projet de Kita-Kyushu par le NEDO

Kyoto Keihanna Eco City

Situé dans les quartiers de Seika and Nishi Kizu (Kyotanabe City / Kizugawa City / Seika Town, Préfecture de Kyoto) sur une surface de 77 370 km2, le projet Kyoto Keihanna Eco City concerne environ 100 000 habitants. Le projet étudie l’optimisation de la fourniture et de la demande d’énergie à une échelle globale afin de réduire les consommations d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre sans affecter la qualité de vie ou le confort des habitants.

La réalisation de cet objectif impliquera le développement de différents systèmes : un CEMS pour une gestion complète de l’énergie dans la ville, un HEMS pour gérer l’offre et la demande d’énergie dans l’habitation (14 foyers), un BEMS pour gérer l’énergie dans les bâtiments tertiaires et industriels (un bâtiment concerné , le Keihanna Plaza), un système permettant de mettre à disposition les consommations d’énergie (100 foyers), un système permettant la gestion de la demande (700 foyers), un système intelligent de gestion de la recharge des véhicules électriques (60 véhicules) et des systèmes de « vehicle to grid ».

Pour le système de pilotage de la recharge des véhicules électriques, le projet permettra de vérifier l’effet du déplacement de la pointe qui sera obtenu en modifiant le lieu et le moment de la recharge du véhicule électrique. Les systèmes de V2G permettront d’analyser l’utilisation des batteries de stockage en fonction de l’offre et de la demande des usines.

Le projet a débuté en 2011 pour assurer le rétablissement de conditions de vie normales après le tremblement de terre et se poursuit aujourd’hui en conditions normales.

Les objectifs des quatre expérimentations du projet de Keihanna

Pour en savoir plus :

Présentation du projet Keihanna sur le site Japan Smart city (en anglais)
Présentation du projet de Kita-Kyushu par le NEDO

Toyota City Low-carbon Society Verification Project

Le projet de Smart city de Toyota se concentre sur le secteur résidentiel (habitat et mobilité) et cherche à identifier des solutions technologiques de moyen terme fondées sur une image du foyer dans une dizaine d’années quand, par exemple, la production photovoltaïque se sera généralisée. Il a pour objectif de réduire ses émissions de gaz à effet de serre de 30 % à 50 % d’ici 2030 et de 50 % à 70 % en 2050.

Sur une surface de 918 km2 avec une population de 420 000 habitants, le projet de Toyota a mis en place des incitations (type éco-points) pour faire changer les comportements des citoyens et faire en sorte que les habitants contribuent mieux et plus à réduire les émissions de gaz à effet de serre (économiser l’énergie, réduire la charge du système électrique, utiliser efficacement l’électricité de source renouvelable). Le projet propose également un système qui met à la disposition des habitants leurs données de consommation.

Sont impliqués dans le projet 67 résidences neuves et 160 résidences existantes ainsi que deux bâtiments commerciaux, un centre de distribution et le showroom Toyota Ecoful Town, construit pour montrer les efforts de la ville dans la construction d’une société bas carbone. 61,2 % d’énergie renouvelable et 4 000 véhicules de nouvelle génération sont inclus dans le projet.

Pour en savoir plus :

Présentation du projet Toyota sur le site Japan Smart city (en anglais)
Intervention de Christophe Debouit (NEDO) au forum de la CRE sur les enseignements de l’expérience japonaise en matière de Smart grids

Forum et interviews

La Commission de régulation de l’énergie a organisé son vingt-deuxième forum le 1er décembre 2015 sur le thème « Les enseignements de l’expérience japonaise en matière de Smart grids ».

Christophe Debouit, Coordinateur de projets au NEDO Europe, Alain Kergoat, Directeur général Smart community Division de Toshiba et Ryusuke Hayashi, Responsable Electric Vehicle Business & Battery Sales, Battery Business Unit de Nissan sont intervenus lors du forum pour présenter les bonnes pratiques japonaises dont la France devrait tirer parti dans le cadre du développement des réseaux intelligents.


Point de vue de Christophe Debouit
Coordinateur de projets

Point de vue d'Alain Kergoat
Directeur général, Smart community Division

Point de vue de Ryusuke Hayashi
Responsable Electric Vehicle Business & Battery Sales, Battery Business Unit


Vous découvrirez également les interviews suivantes :

Interview de Nicolas Leprêtre
Doctorant en science politique




Point de vue de Christophe Debouit (Nedo) :

Par son statut et ses missions, NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization) est un organisme assez proche de l’ADEME, à ceci près que NEDO, sous tutelle du ministère de l’industrie japonais, est beaucoup plus axé sur le financement de la recherche et du développement (R&D) dans une dimension industrielle. Il a été créé dans les années 1980, à la suite des chocs pétroliers, pour permettre au Japon de financer avec des fonds publics des projets de R&D.

Jusqu’à récemment, NEDO était une des seules agences publiques au monde à pouvoir financer les projets de R&D à 100 %. Au Japon, les financements publics sont très importants et peuvent couvrir tous les coûts des projets considérés comme stratégiques.

NEDO s’occupe :

  • des énergies renouvelables : dès sa création, le NEDO a eu pour ambition de permettre au Japon de gérer autant que possible ses contraintes à la fois géographiques, topographiques, de ressources, etc. (de grands champs éoliens ou solaires sont très compliqués à développer dans la mesure où les plaines sont déjà occupés et les côtes s’enfoncent très rapidement dans la mer) ; NEDO soutient également le développement de l’innovation dans l’efficacité énergétique.
  • des technologies environnementales, principalement celles liées au recyclage et aux transports propres
  • des technologies industrielles (robotique, nouveaux matériaux pour l’aérospatiale, nouvelles technologies, biotechnologies jusqu’en avril 2015, etc.).


Source : NEDO

NEDO s’occupe aussi de projets de démonstrations à l’international comme le démonstrateur Lyon Smart community. Situé dans le quartier de la Confluence à Lyon, il a été le premier démonstrateur développé par NEDO en Europe et il est le plus important porté par l’agence hors du Japon (environ 50 millions d’euros de budget, qui couvre la fourniture des technologies, principalement japonaises). Ce projet est également le plus large en termes de thématiques, parce qu’il couvre quatre volets simultanés :

  • Hikari : groupe de bâtiments à énergie positive qui a été inauguré cette année ;
  • SunMoov’ : système d’autopartage de véhicules électriques rechargés par énergie renouvelable ;
  • ConsoTab : système de visualisation de la consommation dans le groupe de logements sociaux de la Cité Perrache : des capteurs d’eau, de gaz et d’électricité ont été installés dans tous les logements permettant aux habitants de suivre précisément leurs consommations tout en recevant des conseils et des suggestions pour agir à la baisse sur celles-ci ;
  • le Community Management System (CMS), qui a vocation à collecter l’ensemble des données du projet. Il s’enrichira par la suite d’autres données du quartier, afin que le Grand Lyon dispose d’un outil permettant de suivre, au plus près de la réalité, la vie énergétique du quartier.

Le projet a été lancé en 2012 après deux ans d’élaboration.


Source : NEDO

À la différence de la notion de Smart grid qui désigne le réseau proprement dit et sa gestion intelligente, le concept de Smart community agrège l’ensemble des utilisations faites « au-dessus » du réseau : les transports, les consommations de l’habitat, les productions d’énergies de source renouvelable et le comportement des consomm’acteurs dans leur implication active.

Il y a quatre démonstrateurs de Smart community au Japon : Keihanna, Kita-Kyushu, Toyota et Yokohama. Les démonstrateurs situés sur le sol japonais ne sont pas gérés par NEDO mais par le ministère de l’économie, du commerce et de l’industrie (METI), NEDO ne s’occupant que des démonstrateurs japonais à l’étranger. Sur ceux situés sur le territoire japonais, NEDO a un rôle de coordination auprès de l’alliance japonaise des Smart communities (JSCA), qui regroupe industriels et laboratoires de recherche universitaires (environ 350 membres)


Source : NEDO / JSCA

Ces quatre projets ont tous été lancés en même temps en 2010. Après Fukushima, d’autres projets d’ampleur plus réduite (bâtiment, centre commercial, etc.), mais également regroupés sous le vocable « Smart communities », ont été lancés. Leur vocation est plus immédiate dans la mesure où leur objectif est de participer à la reconstruction des zones frappées par le tsunami de mars 2011.


Source : NEDO / JSCA

Le schéma de fonctionnement des quatre démonstrateurs de Smart community est sensiblement le même. On y retrouve un système global et central, le CEMS (Community Energy Management System), qui agrège le plus de données possibles et qui les traite afin de pouvoir agir là où c’est nécessaire. À l’échelle des habitations, on retrouve le HEMS (Home Energy Management System) et à l’échelle des immeubles le BEMS (Building Energy Management System) qui sont des systèmes de collecte de données et de pilotage.

Le démonstrateur de Yokohama est le plus important des quatre projets.


Source : NEDO / JSCA

Chaque projet comprend un programme incitatif destiné à mieux impliquer les populations dans l’expérimentation. Si cette base est identique, chaque démonstrateur a des particularités. Dans le démonstrateur de Toyota ont été mis en place des « awards for ecologically-beneficial activities ». Il s’agit d’un système d’écopoints obtenus par les consommateurs qui ont adopté le comportement le plus approprié, du point de vue écologique. Ces points peuvent être échangés contre des cadeaux (très important culturellement au Japon).


Source : NEDO / JSCA

Dans le projet de Keihanna (parc technologique avec des entreprises et des chercheurs – environnement avec des compétences technologiques très avancées), des signaux tarifaires sont envoyés aux habitants, à qui on alloue un budget de consommation d’énergie pour une période de six mois (trois mois en hiver et trois mois en été). Si le consommateur le dépasse, il doit payer la différence.

Afin d’inciter le consommateur à rester dans ce budget, des signaux tarifaires lui sont envoyés pour qu’il déplace sa consommation dans le temps, hors des moments de pic de consommation. En fonction de leur réceptivité à ces signaux, les consommateurs peuvent recevoir des gratifications du type « période de consommation d’électricité gratuite ».


Source : NEDO / JSCA

Le projet de Kita-Kyushu est plus axé sur le bâtiment. C’est un micro-réseau déconnecté du réseau national géré par un grand groupe sidérurgique qui gère son propre réseau, sa propre production et sa propre consommation.


Source : NEDO / METI

Les effets de la gestion active de la demande (demand response) sur la réduction des pointes de consommation sont manifestes. Il a été démontré que, grâce aux signaux tarifaires émis pendant des périodes de pics de consommation, il est possible de réduire la pointe d’environ 20 %.


Source : NEDO / METI

Cependant, ce n’est pas parce que le Japon est un pays avancé technologiquement que tout se passe très simplement, que les gens sont plus motivés et que les technologies sont plus efficaces. Ainsi, quelques barrières peuvent d’ores et déjà être identifiées :

  • limites de la compréhension sociale et de l’intérêt de la collectivité : il y a nécessité de campagnes publiques de promotion et d’explication des actions mises en place afin d’en souligner les mérites quantitatifs (économies) et qualitatifs (développement durable), et de prendre en compte les intérêts des consommateurs afin de faciliter leur acceptation et leur implication active ;
  • manque d’acteurs-clé pour la conduite des projets au niveau local : il faut garantir l’implication des acteurs indispensables (notamment les industries énergétiques) et la coordination de leurs actions ;
  • limitation des possibilités de fluctuations tarifaires : risque de créer une lassitude des consommateurs au-delà d’un certain niveau d’incertitude sur les prix futurs ;
  • difficultés à établir les modèles d’affaires attractifs et rentables : coûts trop élevés des équipements et des systèmes lorsque les soutiens publics s’arrêtent, revenus insuffisants et difficulté de sécuriser les sources d’incitation pour le demand response, nécessité de créer de la valeur ajoutée hors des questions énergétiques (services, bien-être, etc.), mise en place de cadres juridiques adéquats : promouvoir et encadrer précisément les actions de demand response, établir des règles et standards pour les actions de demand response et la vérification de leurs impacts ;
  • limites techniques et en termes d’acceptabilité de l’automatisation et du contrôle extérieur des consommations énergétiques privées.

Pour en savoir plus

Présentation de l’intervenant durant le forum
Site du NEDO
Brochure « Smart Communities » en anglais
Présentation du projet Lyon Smart Community
Portail des 4 démonstrateurs japonais
Site de la Japan Smart Community Alliance
Brochure « Smart community Japan’s Experience » de la JSCA en anglais
Site du Ministère japonais de l’Industrie, du Commerce et de l’Industrie (METI)
Pages dédiées aux Smart Communities en anglais
Initiatives de Smart Communities pour la reconstruction du TOHOKU

Christophe Debouit
1 décembre 2015






Christophe Debouit est coordinateur de projets pour NEDO Europe.




Point de vue d’Alain Kergoat (Toshiba) :

Toshiba est partenaire de NEDO sur l’un des plus grands démonstrateurs de Smart community japonais en Europe. Ce projet de coopération franco-japonais est intéressant dans la mesure où il permet de voir comment se traduit le modèle japonais quand il est sur le territoire français.

Parler de Smart community plutôt que de Smart grid est une spécificité japonaise : la Japan Smart Community Alliance (JSCA), qui regroupe l’ensemble des industriels du secteur, a choisi ce vocable car il traduit une vision holistique de la société avec pour objectif d’améliorer la qualité de vie des citoyens autour de différentes thématiques, dont la première est l’énergie (mais également transports, santé, commerce, etc.).

Le Japon est une société qui se construit par consensus. L’expression « human smart community », qui est devenue la devise de Toshiba, est partagée par d’autres grands groupes industriels japonais. Cela ancre la composante humaine de la Smart community.


Source : Toshiba

Le tableau ci-dessous récapitule la trentaine de projets développés par Toshiba dans le monde. Les projets sont classés en fonction de leurs thématiques. L’essentiel des projets se situe en Asie. En Europe, Lyon Smart community est le plus important et le plus complet. Il regroupe 5 des 9 thématiques sur lesquelles travaille Toshiba.


Source : Toshiba

Le projet Lyon Smart Community comprend quatre volets :

  • le premier consiste à ériger un groupe d’immeubles à énergie positive : Hikari (lumière naturelle en japonais, bâtiment construit par un des grands architectes japonais : Kengo Kuma sur le principe du biomimétisme dans le bâtiment) ;
  • le deuxième volet s’intitule SunMoov : c’est une flottes de véhicules électriques en autopartage opérée par Transdev ;
  • le troisième volet, dénommé ConsoTab, est une tablette remise aux habitants de la cité HLM Perrache de Lyon Confluence pour faire le suivi de leurs consommations d’énergie (électricité, gaz et eau) ;
  • le quatrième volet est Community management system (CMS) qui est, à l’échelle du quartier de la Confluence, le système de visualisation des productions et des consommations d’énergie.

L’objectif de ce projet est de faire interagir les usagers, les habitants du quartier et les opérateurs de la ville pour permettre à ces derniers d’élaborer des scénarios futurs d’aménagement du quartier.


Source : Toshiba

Le projet est une grosse structure comprenant une quarantaine de sociétés. Les deux autorités de tutelle qui encadrent le projet sont : NEDO et le Grand Lyon. Pour coordonner les aspects techniques et industriels de ce projet, le Grand Lyon a délégué ses compétences à la SPL Confluence et le NEDO à Toshiba. Chaque volet du projet a un leader :

  • pour le volet 1 : Bouygues Immobilier ;
  • pour le volet 2 : Transdev ;
  • pour le volet 3 : office HLM Grand Lyon Habitat ;
  • pour le volet 4 : Grand Lyon.

Une des difficultés du projet est de gérer un consortium avec plus de quarante intervenants binationaux.


Source : Toshiba

L’idée du premier volet du projet est de mutualiser l’énergie à l’échelle d’un îlot de bâtiments mixtes. Ce groupe de bâtiments est le premier îlot à énergie positive en France. Pour les trois bâtiments, la production d’énergie est assurée par un système de cogénération à l’huile de colza qui produit la chaleur et l’électricité et des panneaux photvoltaïques en toiture et en façade. Une batterie dans la cave (100 kW) et un système de stockage calorifique grâce à un gel spécial permettent de stocker l’énergie.
Un refroidisseur par absorption permet de produire du froid.

Toute la chaîne de production et de stockage d’énergie est contrôlée par un système de pilotage dans chaque bâtiment, ainsi qu’un système de supervision qui permet de mutualiser les trois bâtiments. En termes d’usage, tout est automatisé. L’îlot de bâtiment est entré en 2015 en phase de démonstration réelle pour voir s’il répond aux exigences initiales du cahier des charges.


Données : Toshiba

Le volet SunMoov’ du projet consiste en une flotte d’autopartage de véhicules électriques français et japonais. L’objectif du projet est double :

  • utiliser les véhicules en mode circulaire : le véhicule est ramené là où il a été pris pour fluidifier les stratégies de mobilité alternative et de transport public au sein d’un territoire « cul de sac » ;
  • démontrer qu’un développement important des véhicules électriques n’a pas d’impact sur le réseau d’électricité. Trois bornes de recharge accélérée et trente bornes de recharge normales ont été installées. L’autorisation de recharge est gérée par ERDF grâce à son système de gestion intelligente du réseau.


Source : Toshiba

Le volet ConsoTab a pour objectif de voir si le fait de délivrer des informations relatives à la consommation d’électricité, de gaz et d’eau a un impact sur le comportement des usagers. Pour les consommateurs qui souhaitent aller plus loin, la consommation de chacun de leurs équipements est mise à leur disposition.


Source : Toshiba

Quatrième volet du projet, le CMS est un tableau de bord qui agrège les données de production et de consommation d’énergie du quartier ainsi que d’autres données exogènes au système (par exemple, les données météorologiques). L’idée est de permettre à la métropole ou à l’aménageur de suivre des indicateurs et de déterminer si le cahier des charges d’aménagement du quartier est respecté. L’aménageur a ainsi un pouvoir de contrôle sur ce qui se fait dans le quartier.

Dans la mesure où le quartier est en cours de construction, cela permet aussi de disposer d’indications sur les besoins en termes d’approvisionnement futur en énergie du quartier.

Le CMS servira de point d’appui dans le cadre de l’appel à projet Smart cities and communities H2020 au Grand Lyon et sera étendu à l’ensemble du quartier. Cela constitue la suite logique et opérationnelle du démonstrateur initial.


Source : Toshiba

Le projet de Yokohama City est le projet Lyon Smart community multiplié par 100 : un million de mètres carrés de surface de bureaux (Hikari représente 12 000 m2), 4 000 maisons, un très grand nombre d’objets connectés, du stockage et de la production décentralisée. Dans ce projet, ce n’est pas un CMS mais un CEMS (E pour Energy). Dans le projet de Yokohama, le système permet le pilotage et le lissage de la courbe de charge.


Source : Toshiba

Pour en savoir plus

Présentation de l’intervenant durant le forum

Alain Kergoat
1 décembre 2015






Alain Kergoat est Directeur général de la Smart community Division de Toshiba.




Point de vue de Ryusuke Hayashi (Nissan) :

Sur le sujet des Smart grids ou Smart communities, en tant que constructeur automobile, Nissan ne joue qu’un rôle infime, mais ce rôle est tout de même important.

Pour Nissan, la définition de Smart correspond à la notion d’efficacité. L’efficacité permet la durabilité. C’est pourquoi Nissan crée et produit des véhicules 100 % électriques. 200 000 véhicules électriques ont été vendus depuis 2010. Le tout premier véhicule électrique de Nissan fut construit en 1947.


Source : Nissan

Au Japon, le tremblement de terre et le tsunami de mars 2011 ont provoqué de grands bouleversements. De nombreuses victimes, toutes les lumières se sont éteintes, les feux de signalisation ne fonctionnaient plus, il n’y avait plus de chauffage, etc. Une grande partie de ces problèmes n’ont pas encore trouvé de solutions parce que le gouvernement a décidé de mettre à l’arrêt toutes les centrales nucléaires du Japon et depuis, seules quelques-unes d’entre elles ont été remises en fonctionnement.

Au moment précis où toutes les centrales nucléaires ont été arrêtées, des interruptions d’alimentation (black-outs) ont été planifiées, privant chaque quartier et chaque ville d’électricité à certains moments dans la journée. C’est à ce moment-là que les utilisateurs ont réalisé à quel point l’électricité était utile à la vie de tous les jours.

Le graphique suivant montre le temps de rétablissement pour chaque infrastructure : plusieurs mois pour le gaz contre seulement quelques jours pour l’électricité. Cela montre bien que l’électricité est une infrastructure très importante.


Source : Nissan

Au moment où les centrales électriques ont été fermées, les autorités ont fait le constat qu’il n’y aurait pas assez de production pendant l’été.


Source : Nissan

À Tokyo, la consommation avait été estimée à 60 000 MWh, mais l’énergie disponible n’était que de 56 000 MWh. Différentes solutions ont été proposées : écrètement de la pointe, déplacement de la pointe. Mais personne ne savait pas comment le mettre en place.


Source : Nissan

Nissan a proposé d’utiliser le véhicule électrique comme moyen de stockage et a développé le « Leaf to home », un système de « vehicle to grid ». Depuis ce lancement, les Japonais achètent, la plupart du temps, le système permettant également d’utiliser dans la maison l’énergie accumulée dans la batterie du véhicule.


Source : Nissan

Sur le graphique ci-dessous, la ligne grise représente la consommation moyenne d’énergie entre août et septembre. La ligne verte représente la consommation des consommateurs très économes et la ligne orange représente la consommation de la maison avec le système « Leaf to home ».

Ce système permet de stocker l’électricité photovoltaïque produite dans la journée dans la voiture et de la réutiliser la nuit. Il devient de plus en plus courant au Japon : les banques l’utilisent pour faire en sorte que leurs distributeurs de billets fonctionnent 24 heures sur 24, les cliniques privées qui n’ont pas leur propre groupe électrogène de secours également.


Source : Nissan

Les grands immeubles sont très intéressés pour économiser l’énergie, voire pour devenir à énergie positive. C’est pourquoi Nissan a développé des systèmes permettant de raccorder plusieurs véhicules électriques pour avoir plus de puissance disponible. Grâce à ce système, les immeubles peuvent économiser 5 % de leur consommation d’électricité.


Source : Nissan

Ce système a été mis en place en réponse aux évènements de Fukushima, mais maintenant que le système est disponible, il peut être utilisé pour d’autres applications.

Les importations de gaz naturel au Japon ont augmenté très fortement à la suite de l’arrêt des réacteurs nucléaires. Cela a eu pour conséquence d’accroître très fortement les émissions de CO2. Dans le même temps, la production d’électricité d’origine photovoltaïque a augmenté. Cette production solaire est très variable et il est difficile de prévoir le volume de production.

Pour stabiliser cette production variable, des moyens de pointe polluants (turbines à combustion) étaient traditionnellement utilisés. La mutualisation des batteries en usage stationnaire permet de résoudre certains de ces problèmes.

De même, beaucoup de Japonais ont installé des panneaux solaires pour bénéficier des tarifs d’achat avantageux. Mais ces tarifs ne sont valables que dix ans. Dans dix ans, ces Japonais seront confrontés au problème de perdre leur électricité renouvelable autoproduite. Grâce à ces batteries, Nissan leur offre la possibilité de la stocker.


Source : Nissan

Nissan teste aussi dans des démonstrateurs le demand response grâce à ses batteries.


Source : Nissan

Ryusuke Hayashi
1 décembre 2015






Ryusuke Hayashi est Responsable Electric Vehicle Business & Battery Sales, Battery Business Unit de Nissan Motors Corporation.



Interview de Nicolas Leprêtre (Institut d’Asie orientale) :

Vous avez publié une note intitulée « Quelle action publique pour la mise en œuvre de réseaux électriques “intelligents” ? Une analyse comparée des expérimentations de Smart Communities au Japon ». Quelles en sont les conclusions ?

L’objectif de cette note était d’interroger la gouvernance multi-niveaux d’expérimentations de smart communities au Japon, un pays qui s’est impliqué dès 2010 dans la mise en place de démonstrateurs urbains incluant des Smart grids. La principale conclusion de la note consiste à voir des continuités dans les modes d’action publique avec un État très présent, en lien fort avec les grandes firmes japonaises, mais aussi des reconfigurations des rapports de force au niveau local avec l’arrivée de nouveaux entrants dans le secteur de l’énergie.

Pouvez-vous nous présenter les quatre démonstrateurs sur lesquels vous vous êtes appuyés ?

Ce travail a porté sur quatre démonstrateurs sélectionnés par le ministère japonais de l’économie du commerce et de l’industrie (METI) dans le cadre du programme de « démonstrateurs d’énergies de nouvelle génération et de systèmes sociaux » lancé en 2010. Également appelés « Smart communities », ce sont les premiers projets financés par le gouvernement et sont, chacun, portés par une collectivité territoriale et un consortium d’entreprises.

Le gouvernement entendait non seulement expérimenter les technologies en conditions réelles, mais aussi permettre des éléments de comparaison à partir de situations diverses, pour faciliter la reproductibilité de ces modèles, y compris à l’international. On retrouve ainsi la ville de Yokohama comme grande métropole, la ville de Toyota comme ville provinciale, le parc scientifique de Kyoto Keihanna dans un projet porté par le département de Kyoto, et enfin la ville de Kitakyushu comme ville industrielle en reconversion écologique. De manière générale, on retrouve dans ces quatre projets une gestion de l’énergie à l’échelle de la communauté (CEMS) et du bâti (HEMS, BEMS) avec des incitations à réduire la consommation en période de pic (gestion active de la demande, ou demand response, D/R). Ces programmes s’accompagnent de subventions à l’achat de panneaux photovoltaïques et de véhicules de nouvelle génération.

Mais chaque démonstrateur a aussi ses spécificités. La Smart community de Yokohama est un projet à grande échelle – plus de 4000 HEMS dans des bâtiments existants – impliquant une variété de projets et des entreprises en concurrence. Celle de Toyota porte davantage sur le transport avec un système d’auto-partage, une aide à la navigation et des véhicules hydrogènes. A Kyoto Keihanna, la Smart Community dispose de projets de recherche menés par des universitaires en plus des projets privés, ainsi que d’un système de D/R avec des conseils personnalisés pour 680 foyers. La Smart Community de Kitakyushu est, quant à elle, développée dans une ancienne zone industrielle, au contraire des autres dont les bâtiments sont à divers endroits des villes, ce qui lui permet d’impliquer les associations environnementales du quartier et de reposer sur un réseau électrique autonome, avec une partie de la production énergétique provenant de l’hydrogène.

De quelle manière les pouvoirs publics nippons promeuvent-ils ou favorisent-ils le recours aux Smart grids ? Quels programmes d’ampleur ont été lancés ?

L’originalité de l’action publique japonaise pour promouvoir les Smart grids est de deux ordres. D’une part, on retrouve une forte implication de l’État dans l’élaboration et la mise en œuvre des Smart grids, avec une orientation claire tournée vers le déploiement de ces technologies à l’international. Dès 2009, les Smart grids ont été perçus comme une technologie stratégique pour l’archipel, au carrefour entre le soutien à la compétitivité internationale des grandes firmes japonaises et la stratégie d’indépendance énergétique, qui était l’aspect le plus important des politiques énergétiques avant l’accident de Fukushima. C’est face à des enjeux essentiellement internationaux, comme le positionnement des États-Unis en faveur de ces technologies, que les Smart grids ont été érigés comme un élément de la Nouvelle stratégie de croissance de 2010.

Le soutien à l’introduction des Smart grids a pour l’essentiel pris la forme de démonstrateurs à l’échelle urbaine au Japon et à l’international via le NEDO, l’équivalent de l’ADEME, ce qui inclut le projet de Lyon Smart Community. Au Japon, les quatre démonstrateurs labellisés par le METI ont été suivis de nombreux autres projets, mais de moindre envergure, comme dans la région du Tohoku dévastée par le tsunami de 2011, en plus d’expérimentations menées par les acteurs privés. Le recours aux démonstrateurs urbains, en contact avec la population, est significatif d’un mode de « gouvernement par expérimentation », pour reprendre l’expression d’Harriet Bulkeley, qui s’étend dans le cadre des politiques environnementales et énergétiques, avec une concentration des financements et des labels autour de quelques villes exemplaires du point de vue environnemental, comme Yokohama et Kitakyushu.

D’autre part, la seconde originalité du rôle des pouvoirs publics dans l’introduction de Smart grids concerne les domaines visés. Hormis la recherche fondamentale au début des années 2000 qui ne concernait que la stabilité du réseau, la forme actuelle des Smart grids promue par le gouvernement dans ses démonstrateurs urbains depuis 2009-2010 associe presque systématiquement les Smart grids à la mobilité de nouvelle génération, c’est-à-dire les voitures électriques, hybrides avec recharge et plus récemment à hydrogène. C’est cette association entre énergie et mobilité, et leur expérimentation souhaitée à l’échelle de quartiers, qui a donné le nom de Smart community et non de Smart city, même si les deux appellations sont parfois utilisées sans grande distinction.

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

L’implication de firmes françaises dans les démonstrateurs japonais, où les firmes étrangères sont finalement peu présentes, n’est pas évidente, mais elle est toujours possible. En revanche, il existe des potentialités de coopération entre villes et entre administrations comme en témoigne l’expérimentation du NEDO à Lyon.

Quels sont les enseignements que la France pourrait tirer des choix japonais de gouvernance des démonstrateurs Smart grids (rôle de l’État, rôle des entreprises) ?

Le premier enseignement concerne la forte implication du gouvernement dans la mise en place des Smart grids, tout en conférant aux collectivités territoriales une marge de manœuvre. Au niveau local, la caractéristique la plus saillante est une recomposition du secteur de l’énergie, marquée par l’arrivée de nouveaux entrants (firmes de NTIC, de la mobilité) et une approche multisectorielle chez la plupart des entreprises impliquées, investissant dans la production, le stockage et la gestion de l’énergie, les systèmes de mobilité ou encore la gestion des données. On assiste ainsi à un véritable bouleversement de l’ensemble du secteur, qui arrive aussi en France.

Selon vous, quelles sont les raisons du consensus qui s’est créé autour des réseaux intelligents au Japon et, dans ce cadre, quelles sont les clés déterminantes pour améliorer l’adoption de ces technologies par les consommateurs français ?

Il y a un consensus dans les subventions aux Smart grids pour soutenir les firmes japonaises dans leurs stratégies internationales. Depuis l’accident de Fukushima, les Smart grids revêtent une dimension supplémentaire tant ils constituent une solution technique pertinente pour répondre à deux enjeux : stabiliser le réseau et promouvoir les énergies renouvelables. Mais si ces enjeux ont été clairement mis à l’agenda politique, le consensus n’est pas si clair quant à ce qui est réellement attendu des Smart grids pour y répondre. La popularité de ces technologies tient au contraire à la perméabilité de leur définition, qui permet d’y inclure une variété de significations et de stratégies, parfois en opposition.

Pour résumer le cas japonais, l’introduction de Smart grids peut permettre une production décentralisée de l’énergie où municipalités et firmes de l’électronique seraient en charge de la gestion de l’énergie, mais elle peut aussi encourager un maintien de la production centralisée par une optimisation de la consommation en période de pic, ce que souhaitent les compagnies électriques régionales. Ces dernières sont dans une situation particulière, en raison de la prochaine libéralisation du marché de l’électricité à partir de 2016, qui va les mettre en concurrence.

Ces scénarios relèvent de choix technologiques et organisationnels, et reposent aussi sur des conceptions divergentes d’un consommateur plus ou moins actif, qui sont à construire et devront amener à un réel débat. Au Japon, ce débat n’a pas encore été engagé, parce que les démonstrateurs n’impliquent pour l’instant que des volontaires et restent à une échelle modeste. C’est pourquoi ces questions restent ouvertes, tout comme en France.


Nicolas Leprêtre
22 septembre 2015



Nicolas Leprêtre est attaché temporaire d’enseignement et de recherche (ATER) à Sciences Po Lyon et doctorant en science politique à l’École normale supérieure (ENS) de Lyon. Ses recherches portent depuis 2012 sur quatre démonstrateurs de Smart community mis en place au Japon depuis 2010, à partir desquels il développe des réflexions sur les changements de l’action publique dans les domaines énergétiques et environnementaux et sur la recomposition du secteur de l’énergie avec l’arrivée de nouvelles technologies. Il a récemment effectué un séjour de sept mois à l’Institut des Sciences Sociales de l’Université de Tokyo, avec une bourse doctorale de la Japan Foundation.

L’Institut d’Asie Orientale est une unité de recherche conjointe (UMR 5062) en sciences humaines et sociales dont les travaux portent principalement sur l’Asie de l’Est et du Sud-Est. Il mène depuis 2013 un projet conjoint avec le Laboratoire Aménagement Economie Transport intitulé « Des éco-quartiers aux smart cities : quel rôle pour l’électro-mobilité ? Une comparaison France-Japon » financé par l’ADEME dans le cadre du GO6 du Programme de recherche et d’innovation sur les transports terrestres n°4 (PREDIT).