Les réseaux électriques intelligents (smart grid) recueillent des sommes d »information : consommation en temps réel, pannes de courant locales ou volumes d’électricité disponibles. Ainsi, de manière autonome, ils optimisent la production et la consommation d’énergie.
L’efficacité énergétique constitue un sujet d’actualité particulièrement débattu par les acteurs économiques et politiques. Les objectifs de l’Union européenne (UE) en matière de protection du climat prévoient notamment une augmentation de 20 % de l’efficacité énergétique au sein des États membres. Au total, 20 % de l’électricité doivent, en outre, être produits à partir de sources d’énergies renouvelables ; en Allemagne, la Loi sur les énergies renouvelables a même fixé ce taux à 35 %.
C’est précisément sur ce point que les réseaux électriques intelligents apportent leur aide.
Les premiers pas ont été accomplis en l’an 2000 avec la mise en service à grande échelle, en Italie, du tout premier réseau électrique intelligent au monde. Dans le cadre du projet Telegestore, le fournisseur d’énergie Enel S.p.A. avait alors équipé près de 27 millions de ménages de compteurs électriques numériques. Les données recueillies fournissent des informations précises quant à la consommation de courant. Depuis 2005, le réseau réalise ainsi une économie annuelle de plus de 500 millions d’euros en coûts d’électricité.
Comment les réseaux électriques intelligents fonctionnent-ils ?
Les réseaux électriques classiques ne sont pas en mesure de communiquer avec le centre de contrôle de l’exploitant du réseau électrique. Ils restent, par conséquent, dépendants d’une surveillance effectuée par des techniciens. Dans un réseau intelligent, en revanche, les composantes que sont, par exemple, les compteurs électriques installés au domicile des ménages, les tableaux de répartition dans les unités de commande, et les régulateurs de courant d’injection dans les centrales électriques ou les parcs énergétiques, disposent toutes de leur propre adresse IP (et sont donc virtuellement relayés à l’internet), une signature numérique reconnaissable entre toutes, pour le transfert de données.
Par le biais de leur adresse IP, les compteurs intelligents, qui constituent des appareils de mesure du courant d’un type nouveau, fournissent aux ménages et au gestionnaire du réseau, d’énormes volumes de données en temps réel. Ces données permettent notamment de connaître les quantités d’électricité consommées à une heure donnée de la journée ou de savoir quand la centrale électrique devra fournir une quantité particulièrement importante d’énergie. Elles permettent également de savoir si des sources d’énergies alternatives sont disponibles sur place et de connaître la quantité d’électricité qu’elles sont en mesure de générer.
Selon le groupe allemand Deutsche Telekom, les compteurs électriques numériques des ménages permettent de réaliser des économies de 15 % sur la consommation électrique en identifiant les dispositifs « électrovore » et en ajustant avec souplesse l’alimentation électrique aux besoins effectifs.
Éviter les pannes de courant avant qu’elles ne surviennent
Dans le cadre de leur fonctionnement quotidien, les réseaux électriques se livrent à un constant exercice d’équilibriste entre la production et la consommation d’électricité. La perturbation de ce fragile équilibre accroît les risques de pannes susceptibles de paralyser des pans entiers du réseau. En juillet 2012, une surcharge a ainsi provoqué une coupure d’électricité dans le Nord et Est de l’Inde : ce blackout, le plus important jamais observé jusqu’alors, a touché plus de 600 millions de personnes.
Intelligent, le système de détection des variations de courant mis au point par les inventeurs Petr Korba et Mats Larsson, permet justement d’éviter les surcharges. En 2011, ces deux scientifiques de l’entreprise suisse ABB Research Ltd. comptaient au nombre des finalistes du Prix de l’inventeur européen.
Le système de MM. Korba et Larsson repose sur l’utilisation d’instruments de mesure localisés par GPS et disposés en différents points du réseau électrique ; lorsque des variations dangereuses sont constatées au niveau de l’intensité du courant, ces instruments les signalent par satellite au centre de contrôle de l’opérateur du réseau, ce qui permet de procéder en quelques secondes à un ajustement de la capacité.
Des énergies renouvelables intégrées de manière dynamique
Cette capacité d’adaptation dynamique des réseaux d’électricité est particulièrement importante pourl’utilisation des énergies renouvelables, un secteur économique employant près de 378.000 personnes dans la seule Allemagne.
De fait, contrairement à ce qui est le cas pour les centrales nucléaires ou pour les centrales à charbon,la quantité de courant fournie par des éoliennes ou des panneaux solaires peut varier très fortement en fonction des conditions météorologiques. « Il s’agit de sources d’énergie que l’on ne peut pas contrôler, mais cela n’enlève rien au fait qu’il faille garantir la stabilité du réseau », indique Petr Korba.
Lors des journées particulièrement ensoleillées ou venteuses, l’énergie solaire et éolienne fournit déjà la moitié de l’électricité en Allemagne. Lorsque c’est le cas, les réseaux intelligents peuvent réduire la part des sources d’énergie conventionnelles, à moins qu’ils ne l’augmentent si le ciel est nuageux ou si le vent fait défaut.
Le marché : un énorme potentiel
Pour équiper les réseaux d’énergie européens d’une manière résolument tournée vers l’avenir, il faudraitinvestir près de 200 milliards d’euros en Europe d’ici à 2020, estime le commissaire européen chargé de l’énergie Günther Oettinger. L’Agence internationale de l’énergie évalue, sur ce point, à un volume compris entre 35 et 55 milliards d’euros le montant des investissements annuels mondiaux consacrés aux réseaux intelligents.
Les réseaux intelligents constituent une interface entre l’électrotechnique et les technologies de l’information et de la communication (TIC). Le chef de file allemand du marché des TIC, Deutsche Telekom, estime que des compteurs intelligents pourraient être installés dans près de 40 millions de ménages raccordés à son réseau de communication. Un projet pilote concernant des réseaux électriques intelligents est actuellement mené à Friedrichshafen.
Les avantages pour les consommateurs sont d’ores et déjà énormes : en Allemagne, l’intégration des énergies renouvelables a, en effet, permis d’obtenir une baisse moyenne des coûts d’électricité de 10 % dès l’année 2012.
Perspectives d’avenir : cela demeure passionnant
À l’avenir, l’ensemble du trafic de données numériques pourrait même s’effectuer directement via les lignes électriques. Les bases en ont été posées par la méthode de transmission de données via des réseaux électriques mise au point par la société espagnole Diseño Sistemas Silico SA.
Nominée pour le Prix de l’inventeur européen en 2010, cette technologie brevetée proposant des débits de données allant jusqu’à 200 mégaoctets par seconde (Mbps) est déjà utilisée en Europe, au Japon et aux États-Unis.
Équipé de la sorte, un réseau électrique intelligent constituerait alors un circuit d’information complètement autonome ; une idée qui met déjà les chercheurs sous « haute tension ».
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