De multiples sources d'électricité d'origine renouvelable (éolien, photovoltaïque) sont reliées au réseau électrique. En France, les installations éoliennes terrestres se développent au rythme d'1 GW par an. Le photovoltaïque connaît aussi une croissance dynamique, à raison de 500 MW par an installés. L'intermittence de cette production (l'éolien dépend du vent, le photovoltaïque du soleil) la rend difficile à intégrer au réseau et ne correspond pas forcément aux périodes de consommation de pointe. D'ici à 2020, en France, ce sont 25 GW qui devraient être installés en éolien terrestre, et 6,4 GW en photovoltaïque : ces flux intermittents devront être gérés en temps réel, évacués, signalés au client final, anticipés en relation avec Météo France. Les boucles locales en basse tension devront être articulées avec le reste du réseau en très haute tension, explique Hervé Mignon, directeur du département Réseau et perspectives énergétiques chez RTE, lors d'une table ronde sur l'intégration des énergies renouvelables grâce aux smart grids, dans le cadre de la conférence SG Paris 2011 le 25 mai, qui rassemblait à la Cité des sciences les professionnels du secteur.
Les smart grids devraient répondre à ces défis technologiques. Exemple d'intégration des énergies renouvelables dans le réseau, un projet colossal qui a débuté à Malaga en 2009, ville de la péninsule ibérique qui compte plus de 500 000 habitants. Avec un budget de près de 31 millions d'euros, le programme « Smart City » vise à créer un réseau électrique intelligent qui reposera notamment sur l'utilisation des énergies renouvelables. Ce projet permettra à Malaga de réaliser une économie d'énergie de près de 20%, soit une réduction de 6 000 tonnes d'émissions de CO2 par an, évoque André Mathieu, directeur de l'activité smart grids chez Siemens, qui suggère de réfléchir à la duplication de projets quel que soit le pays.
Les smart grids devraient aussi servir à recharger les batteries des véhicules électriques pendant les creux de consommation, ou à écrêter les pics, expose Michael Lippert, directeur du marketing chez Saft, entreprise spécialisée dans la batterie de haute technologie. Intégrées aux systèmes intelligents, les batteries lithium-ion pourront contribuer à lisser les intermittences des centrales photovoltaïques, qui, en l'espace d'une heure, peuvent fournir du simple au quadruple d'électricité. Les batteries servent en effet à stocker une réserve primaire sur les générateurs, assurer la stabilité en fréquence, moduler la puissance active. Elles compensent les variations de puissance liées à l'intermittence des énergies renouvelables, grâce à des systèmes de stockage puissants, de 10 à 50 MW. Dans une maison à énergie positive, les batteries peuvent servir à stocker quelques kilowattheures en début de soirée. Il s'agit de concevoir un écosystème entre générateurs et consommateurs.
Des systèmes « auto-cicatrisants »
Au Danemark, où 20% de l'électricité est éolienne, l'électricien Dong Energy croit aux vertus des véhicules électriques pour équilibrer la production éolienne. Aux Pays-Bas, depuis 2009, « E-laad », un projet qui vise à développer les infrastructures de recharge automobile, a été amorcé. Plusieurs distributeurs électriques néerlandais, des constructeurs automobiles et le groupe anglo-néerlandais Logica, se sont associés à ce projet. A ce jour, plus de 200 bornes de recharge rapide ont été installées. D'ici 2012, ce chiffre devrait être multiplié par 100, soit 10 000 bornes réparties tout au long du territoire. Les futurs utilisateurs devront s'abonner au système CiMS (Charge point Interactive Management System) qui leur délivrera une carte annuelle de recharge « illimitée » d'une valeur de 100 euros et qui sera valable sur n'importe quelle borne de Hollande.
Pour le professeur Nouredine Hadjsaïd de l'INPG-GIE-IDEA (1) , le réseau intelligent se veut un facilitateur, articulant le transport d'électricité de grande puissance avec la distribution. La conception générale du système se partage entre supergrid , système maillé en continu permettant des mutualisations et une distribution en multipoints, et le système HVDC (High Voltage Direct Current), conçu comme un acheminement de point à point. L'idée de la supergrid est d'embarquer de l'intelligence tout au long du réseau pour décomposer le système en cas d'aléas, isoler les parties en défaut et les reconnecter à d'autres parties du système, afin d'assurer sa résilience, sa fonction « auto-cicatrisante ». A l'avant-garde des énergies renouvelables, l'Allemagne est pionnière en ce domaine, dans le cadre de l'Energiekonzept (concept énergétique) du gouvernement fédéral, adopté en septembre 2010.
