L'intelligence des réseaux dans l'économie de demain

Solen Carreau, Regional Marketing Manager chez Panasonic Toughbook France, nous propose un Avis d'expert sur le rôle stratégique que joueront les réseaux intelligents (smart grid) dans le domaine de la fourniture d'électricité.

Dans le contexte de la lutte contre le réchauffement climatique et du renforcement de la sécurité énergétique de l'UE, la gestion d'électricité sera un des défis majeurs de la décennie à venir. Les réseaux électriques dits "intelligents", permettant une plus grande souplesse au niveau de l'offre et de la demande, joueront, à l'avenir, un rôle stratégique important.

Le monde est en train de connaître une troisième révolution énergétique. Après celle de la machine à vapeur et du charbon, celle du pétrole et de l'électricité, nous entrons dans la phase du développement durable et des énergies à faible émission de CO₂. Cette nouvelle ère, qui va de pair avec celle de l'intelligence des réseaux, impliquera une mutation complète de la gestion d'énergie entraînant une grande souplesse à tous les niveaux du système énergétique.

Auparavant, le rôle des réseaux de distribution d'électricité était simplement d'acheminer l'énergie jusqu'au client final « passif ». Ce modèle économique dont le but était de fournir au plus grand nombre de foyers de l'énergie à un prix compétitif et dans un cadre national bien défini, a été profondément bouleversé par l'ouverture progressive des marchés. Les réseaux de demain favoriseront une transmission de flux de données dans les deux sens entre le fournisseur d'électricité et l'utilisateur.

Concrètement, les compteurs électriques classiques seront remplacés par des « smart meters », ou « compteurs intelligents », de véritables ordinateurs capables de recueillir en temps réel des informations très précises sur la consommation énergétique et de les envoyer vers le distributeur. La mise en place de ces compteurs permettra d'effectuer à distance certaines opérations, qui nécessitent aujourd'hui le déplacement d'un technicien (relevés de consommation, clôtures et ouvertures de contrats…).

Des réseaux qui font rêver

Les réseaux intelligents permettront d'avoir accès en temps réel à des relevés très précis : consommation instantanée ou journalière, en kilowatts, en euros ou en équivalents CO₂. Ainsi, le concept placera l'individu au carrefour de la prise de décision, car en accédant à ces informations, celui-ci pourra moduler sa consommation pour bénéficier des tarifs plus avantageux.

Avec plus de 27 millions de compteurs intelligents installés en Italie entre 2000 et 2005, les parties prenantes au projet indiquent que les pics de consommation ont été réduits de 5% en raison de la prise de conscience des consommateurs et d'une tarification mieux adaptée. Par ailleurs, les périodes d'interruption de service par consommateur ont été divisées par deux de 128 minutes par an à 49 minutes, ramenant les coûts annuels liés pour les gestionnaires de réseau de distribution de 80 à 49 euros par consommateur¹.

De plus, les opérateurs du réseau pourront localiser immédiatement une panne ou une faille d'électricité et intervenir en temps réel en dépêchant des équipes sur le terrain. Enfin, il sera possible d'anticiper la demande d'énergie consommée, afin d'adapter la capacité de production le plus précisément possible, l'énergie électrique ne pouvant pas être stockée.

Côté offre, ces grands réseaux énergétiques transnationaux permettront de faire transiter un mélange énergétique très varié associant des énergies traditionnelles et renouvelables et d'accueillir des énergies intermittentes (éolienne, solaire). Ils joueront un rôle primordial dans le passage vers l'économie à faible émission de CO₂.

A chaque pays sa méthode et sa priorité

Les Etats-Unis se sont déjà engagés dans une modernisation complète de leurs réseaux, en investissant plus de 4,5 milliards de dollars dans des projets innovants. L'Union européenne, quand à elle, s'est fixé des objectifs dits de « 3 x 20 » : en 2020, moins 20% de consommation d'énergie, moins 20% d'émission de CO₂ (par rapport aux bases de 1990), et enfin 20% d'électricité renouvelable. Selon l'étude EmployRES réalisée par la Commission européenne, si l'objectif de 20% d'énergies renouvelables dans la consommation énergétique européenne est atteint en 2020, il pourrait générer 2,8 millions d'emplois, et créer une valeur ajoutée totale de 1,1 % du PIB.

L'Europe impose à ses 27 membres de fonctionner avec 80% de compteurs intelligents d'ici 2010. Face à l'Italie et la Suède, dont le taux de pénétration s'approche des 100%, ERDF principal distributeur français a lancé en 2007 le projet Linky, qui ambitionne l'équipement de la France entière en compteurs intelligents à l'horizon 2017 - soit 35 millions de clients équipés, pour un coût estimé à 4 à 5 milliards d'euros.

Comment déployer 35 000 compteurs par jour ?

Ce projet ambitieux est aussi très complexe. Car gérer des données sur la consommation en temps réel de dizaines de millions d'abonnés nécessite la création de nouveaux systèmes matériels et logiciels de très haut niveau.

Outre la capacité de calcul sur le traitement des données qu'ils produisent, les réseaux intelligents impliquent de relever de nombreux défis technologiques coûteux mais incontournables. Parmi eux : la généralisation et l'automatisation du télérelevé, la stabilité des réseaux ou encore la sécurité des sites sensibles et des données privées des utilisateurs.

Autre facteur déterminant : la gestion des flottes métiers sur le terrain par des solutions informatiques mobiles. L'objectif étant de réduire fortement les coûts de télécommunication et de raccourcir les processus métier de maintenance sur sites et sur chantiers, la généralisation des terminaux mobiles à forte valeur ajoutée permettra des gains de productivité certains. Ces bureaux mobiles adaptés aux environnements difficiles constitueront la boucle de circulation des données entre capteurs, compteurs, centres de contrôle et techniciens sur le terrain.

Des technologies au cœur de la révolution Internet

La réalisation des infrastructures qu'exige la troisième révolution industrielle provoquera une nouvelle révolution technologique. La productivité augmentera, de nouveaux business modèles open source et une variété de nouvelles opportunités économiques apparaîtront.
Enfin, les nouveaux réseaux électriques intelligents révolutionneront profondément les modalités de fourniture de l'électricité produite. Des millions de bâtiments déjà existants devront être adaptés ou reconstruits pour être capables de capter les énergies renouvelables disponibles localement - solaire, éolienne, géothermique ou encore marémotrice. Ces bâtiments deviendront ainsi autosuffisants en électricité et pourront même partager l'énergie excédentaire à travers les smart grids, sur le même principe que nous produisons aujourd'hui des informations et les partageons grâce à l'Internet.

Avis d'expert proposé par Solen Carreau, Regional Marketing Manager chez Panasonic Toughbook France.

¹ * Selon Livio Gallo, directeur infrastructures et réseaux chez Enel, cité par Euractiv.

Article proposé par : Solen Carreau Regional Marketing Manager chez Panasonic Toughbook France

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1 Commentaire

Bernfa

Le 23/11/2010 à 19h13

La presse communique beaucoup sur les " compteurs intelligents " et cela peut générer une forte incompréhension des citoyens.
Les divers articles sur LINKY sont là pour en témoigner...
Il me semble qu'il faut repositionner le sujet dans une vision plus large et transversale.
Un réseau électrique filaire est un réseau vivant, incapable de stocker l'énergie. Il est donc sensible à tous les aléas qui surviennent, modification des charges, débit d'auto productions, changements climatiques ( par les effets d'appels de charge d'éclairage, chauffage, climatisation, etc. ) mais aussi par les variations des puissances de production, centralisées ou décentralisées notamment solaires photovoltaïque et thermique, pannes de systèmes de production, etc.
En conséquence de quoi, la complexité qui va naître du raccordement des millions de petites sources " auto-productrices " associées aux millions de véhicules électriques ( ou a air comprimé, dans tous les cas il faudra de l'électricité pour les compresseurs! ) nécessitera, comme à l'accoutumée, un PILOTAGE à la fois INSTANTANE mais, ce qui va devenir prégnant et NOUVEAU, un PILOTAGE PREDICTIF des réseaux électriques prenant en compte une infinité de nouvelles variables non considérés dans les logiques actuelles.

Ceci étant posé, quelques remarques :

1 - Il me semble que nous devons bien lister quels sont les acteurs matériels des SMART GRIDS :

Pour mémoire

- Les productions Centralisées telles que nous les connaissons,
- Les réseaux électriques, notamment Basse Tension et HTA sans omettre la HTB

Les autres acteurs

- Les bâtiments, quels qu'ils soient, en tant que consommateurs d'énergie en fonction de leurs capacités thermiques et sous leur forme déperditive,
- Les usagers de ces bâtiments et leurs modes de vie,
- Les installations électriques de ces bâtiments
RESIDENTIEL : éclairage, chauffage, électroménager, confort
INDUSTRIEL et AGRICOLE : machines, process, éclairage, chauffage. En intégrant leurs éventuels moyens de SECOURS
TERTIAIRE : informatique, éclairage, chauffage.
- Les typologies des matériels électriques raccordés à ces installations ( en fonction de leurs caractéristiques techniques ) : congélateurs, machines, procédés, etc.
- Les moyens de stockage de ces bâtiments : batteries, matériaux à changement de phase ( pour les stockages thermiques ), autres…

- Les VEHICULES ELECTRIQUES rattachés à ces bâtiments ( les véhicules des habitants ) qui vont devenir " STATION SERVICE " pour ces véhicules

- Les moyens de production d'énergie rattachés à ces bâtiments :
SOLAIRE PHOTOVOLTAIQUE
SOLAIRE THERMIQUE
PETIT EOLIEN
PETIT HYDRAULIQUE

- Les " champs " PHOTOVOLTAIQUES
- Les " champs " SOLAIRE THERMIQUE lorsqu'il y en aura
- Les EOLIENNES, isolées ou en " fermes "
- Les " petites – moyennes " centrales HYDRAULIQUES
- Les COGENERATIONS
- Etc.

2 - Les grandes ruptures pour les industriels du secteur ne seront probablement pas vécues dans les appareils électriques lourds tels que disjoncteurs, transformateurs, tableaux de distribution et autres sectionneurs, mais dans l'introduction générale d'intelligence dans les appareils ( tous, y compris l'électroménager ) et dans les bâtis, avec une connexion très particulière entre les bâtis et les VEHICULES ELECTRIQUES dont les bâtiments seront les STATIONS SERVICE.
Cette intelligence appelle l'émergence d'un nouveau grand domaine, celui des TRANSMISSIONS entre les millions de points de captage d'informations et de COMMUNICATION entre automates.

3 – Dans ce prolongement, l'introduction de nouveaux entrants va être massive et essentiellement issus du monde de l'électronique, simulation, génie logiciel, radio communication au sens le plus large, etc.

Ces acteurs existent en France mais peu sont actuellement acteurs de ces nouvelles voies d'activité.

Nos FORCES, en FRANCE, elles sont très nombreuses et insuffisamment mises en perspectives et synergies. Elles résident essentiellement dans le potentiel de connaissances technologiques ( au sens à la fois Industriel et Universitaire par le biais des labos et de la qualité des formations dispensées ), acquis au cours des dernières décennies par le biais des grands programmes tels que POLE AVIATION, POLE NUCLEAIRE, POLE SOUS MARINS ( DGA Marine ), POLE ARMEMENT, POLE TRANSPORT FERROVIAIRE, etc . Une très grande partie de nos PME PMI qui sont souvent sous-traitantes dans des productions ( matériels, services ) complexes disposent d'immenses gisements de compétences pouvant être transférées vers l'économie numérique.

Dans le domaine qui nous occupe, les SMART GRIDS et le NUMERIQUE, il est indéniable que nous disposons probablement du meilleur mondial.

Parce que nous disposons des meilleures connaissances dans la SIMULATION ( simulateurs d'essais ou de pilotage ), dans l'ELECTRONIQUE EMBARQUEE, dans le TRAITEMENT DU SIGNAL,

SIMULATION : Le SPATIAL et l'AERONAUTIQUE, le FERROVIAIRE TGV AGV, mais aussi le NUCLEAIRE et la CONSTRUCTION MARINE, notamment la DGA SOUS MARINE. Ces domaines disposent de connaissance du TOP NIVEAU, pouvant être rapidement transférées vers les SMART GRIDS dans le cadre d'un programme d'intérêt national.

ELECTRONIQUE EMBARQUEE : Sans commentaire. Au-delà de l'aéronautique et la marine, notamment les sous marins, l'industrie automobile Française se situe au top niveau de l'intégration de systèmes complexes dans des véhicules soumis à des aléas permanents ( température, chocs, déformations, etc. ). Idem pour la construction ferroviaire.

TRAITEMENT DU SIGNAL : Quels sont les meilleurs radars du monde? Y répondre c'est démontrer que la France est un acteur majeur de ce domaine.

LES SYTEMES : Grâce aux potentiels ci-dessus évoqués, nous avons appris à travailler selon la logique des SYSTEMES ( CNRS LAAS à Toulouse, THALES, EADS Astrium, DASSAULT SYSTEMES ) et nous disposons de tous les outils et méthodes pour simplifier les complexités apparentes des SMART GRID.

En résumé, les Pôles de compétences en AERONAUTIQUE, SPATIAL, NUCLEAIRE et SOUS MARINS, disposent de tout le savoir faire pour développer à échelle industrielle la filière des SMART GRIDS.

Notre faiblesse majeure se situe dans nos difficultés à dépasser les silos intellectuels dans lesquels nous nous sommes inhibés. Cette faiblesse peut être transformée par la forte insufflation de " COACHING INNOVATION " AU SEIN DU TISSU DES PME partenaires de ces grands programmes.

La mise en place des smart grids peut elle avoir un effet sur la concurrence tant dans le marché des communications électroniques que de l’électricité ?

Absolument. Ce sont les différenciations de services offerts aux usagers qui alimenteront :

- d'une part la concurrence et la rentabilité économique des offres du couple " commercialisateurs – gestionnaire de réseaux " d'électricité,

- d'autre part la concurrence entre les fournisseurs de systèmes de communication au sens large ( ADSL, transmissions de données METEO en live, choix permanent entre les commercialisateurs d'énergie, etc. ) sans oublier la TV et les fournisseurs de services issus du Net et des " téléachats ", mais aussi la formation à distance, etc.

Il y a évidemment de nouveaux modèles économiques à développer par les fournisseurs d'énergie. Sans oublier le maintien à domicile des personnes âgées, les relations avec les services de l'Etat ( mesure des taxes Carbone, des taxes foncières, etc. ), mais aussi les fournisseurs de données METEOROLOGIQUES qui se positionneront au cœur des SMART GRIDS. Une autre révolution se profile derrière l'utilisation des moyens qui seront mis en place dans le cadre des SMART GRIDS… Ces idées méritent des réflexions connexes au débat qui nous anime ici.

Les " usagers clients " vont devenir d'habiles utilisateurs des grilles tarifaires d'achat d'électricité d'une part mais aussi de revente. Car demain, les usagers, au travers des batteries de leurs véhicules ou de celles installées dans leurs habitats, pourront re-injecter de l'énergie sur les réseaux.
Ce sont les usagers qui joueront le rôle de compensation et de stockage des énergies renouvelables ( ou pas ) produites " à domicile " ou sur " les parkings de leurs bureaux ". Y compris sous forme de chaleur solaire. En effet, cette chaleur stockée dans les bâtis sera utilisée par les consommateurs en fonction des coûts de l'énergie électrique ou des autres énergies ( pour l'Eau Chaude Sanitaire, mais aussi les boucles d'Eau Chaude de Chauffage, les process industriels consommateurs de vapeur ou eau chaude ).

Quels verrous technologiques doivent être traités en priorité dans le cadre de Projets de R et D?
En fait, pour développer les SMART GRIDS, il ne paraît pas y avoir de véritables verrous technologiques d'importance à lever pour nous y engager!
Les verrous sont d'abord organisationnels pour nos entreprises insuffisamment habituées à TRAVAILLER L'INNOVATION EN RESEAUX, culturels par le poids du passé des systèmes électriques centralisés et sociétaux au sens de l'acceptabilité sociale des évolutions proposées aux usagers citoyens et clients de l'énergie électrique.

Nous devrons donc travailler l'acceptabilité sociale des outils et produits qui seront développés.
La domotique a toujours du mal à démarrer, ne l'oublions pas. Il faut donc associer les sociologues des comportements et de l'énergie à ces travaux.
Le sujet majeur est celui de la production de nouvelles puces...
Elles vont être diffusées à des milliards d'exemplaires, jouant les rôles de capteurs, calculateurs, traitement de données, simulateurs, automates d'action, signalétique, etc.

Les puces dont nous allons avoir besoin, auront des profils très différents des actuelles :
Ces puces seront de véritables calculateurs et le GAP technologique qui nous sépare d'elles est équivalent à celui qui sépare le calculateur du LEM d'APOLLO 11 et celui d'une puce INTEL I7!
Mais il n'y a pas pour autant de verrous qui nous interdisent de créer les premières puces innovantes.
Le reste suivra avec les marchés. Les puces dont nous avons besoin sont :
Faiblement consommatrices d'énergie, voire AUTONOMES, Apprenantes, travaillant elles aussi en réseaux, capables de mesurer ( capteurs ), comprendre ( intelligence ), communiquer et dialoguer ( transmission – communication ), réagir ( action ), tenir compte du passé ( apprenantes ), mémoriser les informations ( stockage de données sur de longues périodes ), piloter des robots ( comme les drones ), etc.

Les puces qui seront utilisés en masse au sein des SMART GRIDS de 2020 n'existent pas.
Nous devons les inventer et cela est à la portée du background technologique Français.
C'est ce secteur qui nous ouvrira les portes de l'innovation et des brevets. Il est capitalistique et nous subissons aujourd'hui la concurrence des pays asiatiques pour la réalisation des produits.
Nous pourrions être détenteurs de l'intelligence soft de ces matériels…