Réseaux électriques intelligents

Réunion lauréats PREBAT 2012

Pourquoi le Grid doit être Smart ?

• Avant c’était simple• Gestion système intégrée, production centralisée, consommation

prévisible, flux descendant.

• Aujourd’hui c’est plus compliqué• Multiplication des acteurs, production décentralisée et fluctuante,

consommation pilotable, flux bidirectionnels.

• Mais demain ce sera MIEUX ! Grâce à un concept technique similaire à celui d’un ordinateur• Une couche de puissance chargée de véhiculer l’énergie de

façon sure, des sites de production vers les sites de consommation.

• Une couche « TIC » qui supervise et gère « intelligemment » les flux.

Région Tendre vers l’autonomie énergétiqueLimiter les besoins d’infrastructure

Sécuriser l’approvisionnementDépartement

Zones synchrones

Développement d’interconnections DCVers Europe du nord et Maghreb

Le concept de Smart-Grid se déclineà différentes échelles spatiales

PaysDéveloppement d’interconnexions

dans la zone synchroneIntégration des ENR fluctuantes

Réduction de la crête

Commune

QuartierBâtiment

Le but du jeu

A chacun sa priorité

Réduire la facture€ et/ou kWh

Décarboner le mix

Intégrer la production

décentralisée(ENR et autres)

Améliorer l’efficacité énergétique

Faire du profit

Les joueurs

GRTTransporteurs

(RTE)

Producteurs(EDF, Régies, particuliers)

Union Européenne(Directives énergies)

Fournisseurs(Energie et services)

Etat(légifère)

GRDDistributeurs

(ERDF et Régies)

Consommateurs(Industriels/Particuliers)

Régulateurs(CRE avis consultatif)

Collectivités / FNCCR(propriétaires des infrastructures

de distribution)

Les Règles

Directives Européennes• Directive 96/92 CE : Fin de la gestion intégrée des systèmes électrique, séparation comptable et managériale des activités de production et de transport et création de gestionnaires de réseaux de transport (GRT) • Directive 2003/54 CE: Fixe l'objectif d’une séparation juridique entre producteur et GRT. • Directive 2005/89/CE : Concerne les mesures visant à garantir la sécurité de l’approvisionnement en électricité et les investissements dans les infrastructures.

Lois Françaises• Loi n° 2000-108 du 10 février 2000 relative à la modernisation et au développement du service public de l'électricité.• Loi du 9 août 2004 relative au service public de l'électricité et du gaz et aux entreprises électriques et gazières.• Loi n°2005-781 du 13 juillet 2005 de programme fixant les orientations de la politique énergétique (Loi POPE).

Les Documents Techniques de Référence « Grid Codes »• Ensemble de normes et de règles techniques que tout opérateur doit respecter pour participer au système électrique

L’avantage

• En raison de leur particularités organisationnelles et techniques, les ZNI ne sont pas visées par les directives précitées.

• Elles constituent cependant un terrain de prédilection pour l’expérimentation des solutions avancées du Smart-Grid (Gestion système intégrée SEI, Mix fortement carboné, forte pénétration des ENR, forts enjeux MDE…).

Zones Non Interconnectées (ZNI)

A la frontière du Grid

Liaison télécomLiaison CPL

Concentrateurs

Data Center

35 millions

(Image ERDF)

Compteurs

Le compteur !

Le compteur Linky

• Télé paramétrable et communiquant, capable de stocker et véhiculer de l'information

� vers l'amont (gestionnaire de réseaux, fournisseurs, etc.)� vers l'aval (clients, prestataires de services énergétiques, etc.)

• Fonction paramétrage/mesure/comptage� 15 index tarifaires dont: 10 fourniture, 4 acheminement,1injection.� Pas d’affichage déporté en standard

• Fonction pilotage� Une coupure générale (mise en service, désactivation, sécurité).� Un contact sec: ECS � Une ligne TIC: 7 contacts « virtuels » ou connexion d’une « Energy box »

SO

RT

IE T

IC MEMOIRE

COMPTAGE

AFFICHAGE

Réseau

Bâtiment

Mais ou est le problème ?

La vision de long terme

Un système constitué de cellules énergétiques quasi autonomes qui mutualisent leurs déséquilibres au travers du réseau.

� Pb1: On vise un optimum global qui peut être différent de la somme des optima locaux.

� Pb2: Quelle est la bonne taille pour les cellules ? Par qui sont elles gérées ?

� Pb3: L’optimisation économique a un coût énergétique (ex. comptage communiquant) et l’optimisation énergétique a un coût économique (ex. ENR, MDE dynamique), ou est le point de croisement ?

Evolutions et opportunités

Des évolutions sont nécessaires pour tirer pleinement partie du Smart-Grid, mais il y a des contraintes:

� Techniques: Le système NE DOIT PAS défaillir.

� Réglementaires: Des règlements doivent être adaptés d’autres inventés (jeu des lobbies, besoin de rex.).

Des opportunités se présentent:� Renouvellement des concessions de distribution dans les prochaines années.

� Possibles nouvelles orientations de la politique énergétique.

Chart Smart Grid Côte d’Azur

Aménagement d’un écoquartierinnovant

Charte

• Première approche des solutions qui devraient être déployées pour faire d’un éco-quartier un quartier « Smart Grid Ready »

• Document à destination des aménageurs et des collectivités

• Solutions disponibles dans les 3 ans à venir ; prise en compte de l’apparition de tarifs variables de l’électricité

• Néanmoins, pas de validation de l’organisation du pilotage électrique du quartier (rôles et modèles d’affaire), de la viabilité économique de chaque élément de fonctionnalité et de la rentabilité globale des solutions

Schéma de fonctionnement d’un éco-quartier « Smart grid ready »

Maîtrise des consommations électriques

Pour chaque fonctionnalité :• Périmètre• Contraintes• Enjeux• État de l’art des solutions existantes• Spécifications relatives au pilotage

Refroidissement

• Périmètre : bâtiments à usage tertiaire (interdiction d’installation de climatisations autonomes dans le quartier)

• Contraintes : continuité de service et de confort (pas d’effet perceptible, si effet perceptible caractère exceptionnel et court, informations aux occupants)

• Enjeux : réduire la consommation énergétique et la pointe de consommation

• Etat de l’art : systèmes partagés (réseaux urbains ou réseaux d’eau de mer), système semi-autonomes

• Spécifications : réglage par appartement dans les bâtiments résidentiels, réglage par zone dans les bâtiments tertiaires, ajustement par l’occupant limité à une fourchette maximale, asservissement de la température à la t° extérieure, système de mesure de consommation par logement

Réseaux électriques intelligents

Démonstrateurs en cours

Localisation des Démonstrateurs

ENRPOOL

MODELEC

GREENLYSIPERD

SMART ZAE

VENTEEA

SMART ELECTRIC LYON

REFLEXE

NICEGRIDSOGRID

SOLENN

Postes Intelligents

TBH ALLIANCE

MILLENER

POST

SG VENDEE

Non régionalisés

Ijenko

Actility

Fonds Ecotechnologies

20

Les problématiques visées par les projets

Insertion des ENRBriques technologiques

réseaux

Gestion de la demande en électricité

(MDE / MDP)

MILLENER

REFLEXE

TBH ALLIANCE

SMART ZAE

SG VENDEE

NICEGRID

SOLENN

MODELEC

ENRPOOL

IPERD

GREENLYS

Smart Electric Lyon

Postes intelligents

SOGRID

POST

VENTEEA

REFLEXE

ENRPOOL

• Insertion ENR : PV et éolien

• 6 projets intègrent du stockage

• 9 projets s’intéressent à la thématique de la gestion de la flexibilité avec 7000 foyers impliqués

• A différentes échelles

• A la recherche des modèles d’affaires

Les acteurs du marché

Producteurs GRT GRD Consommateur

CommunicationTraitement de données

Equipements réseau

Services de conseil

énergétique

Fournisseurs

Equipements aval compteur

Agrégateurs

Stockeurs

ProductionStockage

Acteursproduction transport

distribution électricité

Fournisseurs

Projets IA (en cours)

• GREENLYS : Optimiser la gestion des réseaux de distribution urbains connectés à des sources d’EnR et à des sites de consommation résidentiels /tertiaire

• Tester et déployer des solutions innovantes pour le système électrique (production d’électricité décentralisée, compteurs communicants, gestion des réseaux de distribution, nouvelles offres d’effacement et de MDE, solutions de gestion de l’énergie chez le client connectées à une plateforme de services) ;

• Définir une chaîne de valeurs pour le client, le gestionnaire de réseau de distribution, le fournisseur d’énergie, le producteur d’énergie, les équipementiers industriels et la collectivité ;

• Concevoir une approche intégrée des composantes d’un système électrique intelligent, sur l’ensemble de la chaîne de distribution d’électricité, qui répondent aux enjeux environnementaux, sociétaux, technologiques et économiques

Projets IA (en cours)

• MODELEC : Quantifier les gisements de flexibilité de sites résidentiels

• Mettre en place une plate-forme permettant d‘étudier le comportement des consommateurs face à des situations d’effacement. Cet effacement des usages électriques est testé auprès de foyers répartis sur plusieurs territoires, et équipés de différents équipements de pilotage (box, plug, thermostat, capteur…). La plate-forme regroupe également un ensemble de services d’efficacité énergétique que le consommateur peut utiliser librement selon ses besoins afin de comprendre et réduire sa consommation.

• Le projet vise en outre à élaborer des modèles de valorisation et à définir les modalités techniques et économiques permettant d’assurer l’adhésion du consommateur

Feuille de route

Systèmes électriques intelligents

• Couvrir l’ensemble des problématiques et enjeux inhérents au déploiement des technologies

• Les systèmes électriques intelligents couvrent :� Sites de production d’électricité

� Usagers et consommateurs

• Le réseau électrique est une infrastructure du système

Systèmes vs Réseaux

Infrastructures de transport, de distribution, de stockage ainsi que les méthodes et services de gestion et de pilotage

Contexte et enjeux de la filière

Energétique / environnemental

� Respect des objectifs européens et nationaux� Souhait de cohérence accrue dans le développement et l’aménagement des territoires

selon leurs ressources disponibles et exploitables� Estimations fiables et partagées des coûts et bénéfices environnementaux liés au

déploiement de la filière

Economique / social

� Maintien d’un niveau élevé de qualité de fourniture d’électricité, de fiabilité d’approvisionnement et de sécurité du système

� Optimisation et maîtrise des coûts des systèmes, tant en investissement qu’en fonctionnement

� Enjeu social notamment dans la prise en compte des questions d’accès à l’électricité et de précarité énergétique

Industriel

� Structuration de la filière des systèmes électriques intelligents afin de s’assurer que les acteurs nécessaires au déploiement de la filière (R&D, innovation, industrialisation) soient opérationnels et compétitifs, en France et à l’export

VISION 1

Le développement du système électrique dans un

objectif de mutualisation

VISION 2

Le territoire à la recherche de son optimum énergétique

VISION 3

La forte intégration des NTE dans le système électrique

VISION 4

Les NTE au service de l’exploitation locale des

systèmes électriques intelligents

Faible participation

Dép

loie

men

t ci

blé

Forte participation

Dép

loie

men

t ét

endu

Visions prospectives (horizon 2050)

Niveau d’implication de la maille locale

Type de déploiement et rôle des NTE

Verrous / Priorités de recherche

Technologiques

Architecture et planification de réseaux

apports d’outils et de technologies innovantes déployéessur le système électrique pour anticiper l’évolution de sonenvironnement, notamment en termes d’augmentation descapacités d’accueil d’énergies renouvelables, dedimensionnement ou bien d’évaluation des gisements devaleurs

Intégration des nouvelles technologies de l’énergie

faire évoluer le matériel électrique déjà existant sur leréseau électrique et le faire cohabiter avec un ensemble denouvelles technologies numériques pour répondre à desenjeux environnementaux et d’efficacité énergétique

Exploitation des systèmesensemble de moyens techniques et méthodologiquespermettant de mieux observer le réseau électrique etaméliorer sa conduite et son exploitation

Activités transversalesactivités qui concernent la chaîne de valeur dans sonensemble

Réglementaires et économiques

Tarification

Modèles d’affaire

Aspects réglementaires

Sociétaux

Adhésion et adoption

Utilisation

Diffusion

Architecture et planification de réseaux- Nouveaux outils de planification des réseaux électriques permettant aux réseaux de s’adapter aux

évolutions des moyens de production et de consommation- Outils de prévision à la fois sur la demande et sur la production renouvelable variable- Architecture de réseaux innovantes

Intégration des nouvelles technologies de l’énergie

� Equipements pour les consommateurs de type résidentiel, tertiaire et industriel sobresénergétiquement parlant

� Equipements intelligents commandés et monitorés de type plug and play� Interaction VE / VHR avec le réseau : concevoir des outils et technologies capables de gérer

simultanément des contraintes mobilité et réseau� Développer des équipements et services intégrant le multifluide

Verrous / Priorités de rechercheTECHNOLOGIQUES

Activités transversales

� Assurer la sécurité et la fiabilité (cyber-sécurité / défense contre l’intrusion,…) des systèmes et des transmissions des données

� Permettre la prévention des blackouts, optimiser la gestion des blackstarts et une coordination optimale entre les GR, gestion des marges et redondances assurant le bon niveau de fiabilité

� Méthodes d’évaluation du bilan énergétique et environnementa le global� Outils de simulation technico-économique des systèm es électriques � Complémentarité entre les différents réseaux urbains (gaz, froid, chaleur, électricité, eau) et les

possibles synergies entre vecteurs énergétiques

Exploitation des réseaux

� Capteurs et organes de coupure en réseaux téléopérables� Conduite en temps réel ou quasi réel des réseaux de distribution et des usages� Technologies adaptées pour la gestion de réseaux maillés à très haute tension et/ou CC� Nouvelles stratégies de contrôle commande des réseaux

Gestion et pilotage des réseaux

Gestion de la flexibilité décentralisée� Systèmes de gestion des réseaux permettant de valoriser la flexibilité des charges, des

producteurs locaux et du stockage� Algorithmes pour anticiper la déformation des courbes de charge� Outils d’exploitation et de pilotage de réseaux locaux , outils permettant l’ilotage d’une partie du

réseau, interfaçage réglementaire avec les opérateurs de réseaux

Intelligence des systèmes� Maintenance prédictive des instruments : suivi du vieillissement des matériels, d’anticipation et de

détection, localisation des pannes sur les réseaux, gestion et traitement des données, fonctionnementen temps réel

� Interopérabilité des logiciels et des composants

Verrous / Priorités de rechercheTECHNOLOGIQUES

Recommandations CRE

Accompagner le développement des réseaux électriques intelligents

Septembre 2014

Appel à projets de recherche

« ENERGIE DURABLE : Production, gestion et utilisation efficaces»

Edition 2015

Date limite de dépôt des pré-projets :5 décembre 2014

Un appel à projets pluriannuel sur l’énergie,pour orienter et animer les communautés scientifiques françaises,

aussi bien les acteurs publics que privés,œuvrant sur les questions énergétiques,

pour réduire la consommation d’énergie non renouvelable , en tenant compte des autres impacts environnementaux des milieux (sol,

eau, air, bruit…).

L’enjeu

Les objectifs généraux

• l’amélioration de la compétitivité de briques technologiques en vue de leur plus large diffusion ;

• l’intégration de ces briques dans un objectif d’amélioration de l’efficacité énergétique et/ou la réduction des con sommations ;

• le développement de méthodologies de caractérisation et d’évaluation in situ des composants et des systèmes ;

• l’élaboration d’outils d’aide à la décision , notamment pour l’exploitation des systèmes énergétiques.

Les cibles

• Cet appel à projets cible les acteurs publics et privés de recherche .Sont également éligibles, les collectivités, les entreprises, lesopérateurs (bailleurs, agence d’urbanisme etc.), les pôle s et/ouorganisations professionnelles, les associations reconn uesd'intérêt public ou bureaux d’études , à la condition qu’ils s’inscriventdans le cadre d’un projet de recherche.

• La participation d’une entreprise ou d’un acteur/partenaire territorial estobligatoire

• Il est souhaité que l’aide maximale sollicitée pour la réalisation d’unprojet ne dépasse pas 300 000 €.

Le positionnement sur l’échelle TRL

Les recherches peuvent être de nature technologique ou méthodologique.

Thématiques éligibles

� La production d’énergie

� La gestion / utilisation efficace de l’énergie

� Intégration système et approches transversales

1. La production d’énergie

PRIORITES EDITION 2015

1.1 Energie solaire thermique

1.2 Energie solaire

photovoltaïque

1.3 Valorisation énergétique des

déchets

2. La gestion/utilisation efficace de l’énergie

PRIORITES EDITION 2015

2.1 Performance énergétique dans

l’industrie

2.4 Utilisation d’EnR dans

l’industrie : le solaire thermique

2.3 Stockage d’énergie

2.2 Pompes à chaleur

2.5 MDE dans les réseaux intelligents

3. Intégration système et approches transversalesPRIORITES EDITION 2015

3.1 Conception/gestion de systèmes énergétiques et mutualisation d’énergies à

l’échelle de l’îlot, du quartier ou du territoire

3.2 Electro-mobilité et

réseaux énergétiques

Calendrier

• 5 Décembre 2014 : date limite de remise des pré-projets

• Janvier 2015 : sélection des pré-projets (Groupe de travail interne)

• Février - Mars 2015 : dépôt des projets complets

• Avril-Mai 2015 : évaluation puis sélection des projets

• Automne 2015 : Colloque de lancement

Contacts

AUTRET Erwan – TONNET NicolasService Recherche et Technologies Avancées

ADEME Angers02.41.20.43.08 / 02.41.20.42.53

@ : apr.energie@ademe.fr