Réseaux d’énergie intelligents (Smart Grids)

L’AVÈNEMENT DES RÉSEAUX INTELLIGENTS (SMART GRIDS)

« Un réseau intelligent permettra un rétablissement plus rapide du service après des pannes, favorisera la mise en œuvre de nouvelles technologies, contribuera à la protection de l’environnement, facilitera le branchement de v é h i c u l e s h y b r i d e s , r é d u i r a n o t r e d é p e n d a n c e v i s – à – v i s d u p é t r o l e e t aboutira à une tarification plus intelligente. » Thomas Kuhn, Président-Directeur général, Edison Electric Institute..

Quelques statistiques édifiantes

Nous en avons parcouru du chemin depuis qu’en 1882, Thomas Edison enveloppa des tiges de cuivre avec du jute et les plaça dans des tubes rigides remplis d’un composé bitumineux afin de distribuer de l’électricité à 59 habitants de New York et de leur fournir un éclairage électrique domestique ténu et instable.
A l’époque, la planète comptait 1,5 milliard d’habitants et seules quelques familles avaient l’électricité 1 . D’ici à 2020, la population mondiale atteindra 7,5 milliards d’individus et la consommation aura augmenté de 75% (par rapport à 2000), répartie à égalité entre pays en développement et pays développés 2 . Cela correspond à un accroissement de 37,5% tous les dix ans. Outre le confort domestique et l’industrie, une nouvelle source de demande – les ordinateurs – met le réseau à rude épreuve. La consommation imputable aux technologies de semiconducteurs et à la fabrication automatisée représente aujourd’hui 40% et cette charge devrait dépasser 60% en 20153. Les automates industriels, Internet, la banque en ligne et les appareils électroniques grand public exigent toujours plus d’énergie. Cette croissance exponentielle met la pression sur les réseaux d’énergie existants, qui deviennent de plus en plus vastes, interconnectés, internationaux… et vulnérables. Cette croissance nécessitera non seulement de construire de nouvelles lignes pour transporter et distribuer l’électricité produite, tant à partir de combustibles classiques que de sources d’énergie renouvelable, mais aussi d’intégrer un niveau supérieur de technologie dans le système afin d’en garantir l’efficacité, la fiabilité et la sécurité, la souplesse et le respect de l’environnement. D’ores et déjà, des investissements massifs sont réalisés à tous les niveaux. En 2010, la Chine s’apprête à investir plus de 7,3 milliards de dollars (5,4 milliards d’euros) dans le développement de technologies de réseaux intelligents, tandis que les Etats-Unis ont budgété quelque 7,1 milliards de dollars (5,2 milliards d’euros). Parallèlement, les investissements annuels en Europe sont estimés à environ 5 milliards d’euros4

Qu’est-ce qu’un réseau intelligent ?

Le présent livre blanc n’a pas vocation à entrer en détail dans la définition d’un réseau intelligent et l’explication de son fonctionnement. Il existe déjà pléthore d’informations sur le sujet dans un grand nombre de publications, d’ouvrages, d’études, de monographies scientifiques, de livres blancs, etc., imprimés ou disponibles sur Internet. L’objectif est plutôt de fournir un contexte au caractère inévitable de la création de réseaux plus intelligents et de montrer comment Nexans peut contribuer à cette évolution. Même s’il n’existe aucune définition universelle d’un réseau intelligent (voir « Sept définitions », en annexe de ce livre blanc), une définition simple consiste à comparer le nouveau à l’ancien et à souligner l’évolution topologique qui sera nécessaire à la création d’un réseau « plus intelligent » : aujourd’hui, les réseaux d’énergie sont conçus en fonction de grandes centrales de production desservant des consommateurs via une infrastructure de transport et de distribution essentiellement à sens unique. Or, le réseau du futur sera nécessairement bidirectionnel, l’énergie étant produite par une multitude de petites sources distribuées – complémentaires des grandes centrales – et circulant au sein d’une structure maillée plutôt que hiérarchisée. Cette vision décentralisée et bidirectionnelle du réseau a conduit maints commentateurs à le comparer à un « Internet de l’énergie ». De même, de nombreux experts s’accordent à penser que les réseaux intelligents ne se limitent pas à l’utilisation de compteurs intelligents à relevé automatique, qui ne constituent qu’une première étape.
Les communications sont appelées à jouer un rôle majeur dans les réseaux intelligents, en permettant les échanges bidirectionnels d’informations, ainsi que le suivi, la commande et la maintenance en temps réel. Les clients pourront interagir dans une large mesure avec le réseau, que ce soit en fournissant leurs relevés de consommation ou en y injectant l’énergie qu’ils auront eux-mêmes produite, le cas échéant. Les compteurs ne seront plus électromécaniques mais numériques, ce qui autorisera la tarification et le relevé de la consommation nette en temps réel. En outre, le mécanisme du marché des échanges énergétiques entre opérateurs et entre pays bénéficiera de communications plus performantes.

Avantages

Les avantages pour les opérateurs de bâtir un réseau plus intelligent sont fonction de nombreux facteurs, notamment les infrastructures électriques existantes, la dynamique des charges, les besoins des clients et le cadre réglementaire. Toutefois, les retombées positives seront significatives en matière de satisfaction du client, de rendement énergétique, d’efficacité opérationnelle et d’environnement, à savoir : réduction de la présence sur site et des interventions sur le terrain ; possibilité de libre-service pour le client et réduction des demandes aux centres d’appels ; amélioration de la collecte des recettes ; réduction de la durée des pannes ; réduction des pertes énergétiques ; réduction des émissions de gaz à effet de serre ; optimisation du fonctionnement des transformateurs ; amélioration du fonctionnement du réseau ; réduction des coûts d’intégration et de maintenance informatique ; réduction directe de la demande de pointe grâce à la possibilité de couper certaines charges ; remplacement de l’inspection périodique des équipements par une maintenance conditionnelle ; rationalisation de l’élagage des arbres en fonction des conditions météorologiques ; report des investissements grâce à une optimisation des actifs existants.