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Intelligence des réseaux : pourquoi et pour qui ?


L’intelligence dans les réseaux peut être vue de deux façons :
  • l’intelligence qui va optimiser l’adaptation offre/demande en temps réel : c’est un ensemble d’anticipation, d’acquisition et de traitement de données aux différentes échelles du réseau, et d’actions coordonnées vers le réseau et ses acteurs ;
  • l’intelligence des services associés notamment due à l’anticipation et à une meilleure connaissance de l’état du système (y compris à l’échelle européenne).
Ces deux niveaux sont bien entendu à la fois connectés et complémentaires : ce sont les mêmes informations (production, consommation, stockage, flux financiers) qui sont échangées, mais les acteurs et jeux d’acteurs ne sont pas les mêmes ou n’ont pas les mêmes objectifs (responsables d’équilibre dans le premier cas, prestataires de services et divers acteurs tels que traders, brokers dans le second).



Intelligence du réseau : acquisition et traitement de données, interactions entre les acteurs


Pour développer l’intelligence des réseaux électriques, il faut tout d’abord se poser la question de sa localisation, c’est-à-dire « qui doit communiquer et interagir intelligemment avec qui ? ». On constate que la majeure partie des acteurs et composants à interconnecter et faire interagir se trouve aux extrémités du réseau : en amont, au niveau des moyens de production massifs et fournisseurs de capacités associés, et en aval, au niveau des millions de consommateurs (y compris sous forme agrégée), des petits producteurs locaux (photovoltaïque ou éolien), des moyens de stockage (véhicules électriques ou autres formes de stockage, y compris thermique). Entre ces deux extrêmes, on trouve les opérateurs de réseaux, des traders, brokers et, bien sûr, les responsables d’équilibre. Un peu comme dans les TIC, l’intelligence n’est pas tant dans le transport de l’information qu’au niveau des terminaux qui l’élaborent, la traitent et la diffusent.

Le réseau Internet, déjà mondialement présent et connectant la plus grande partie des acteurs mentionnés, pourra être une des solutions - ou une source d’inspiration - pour répondre aux besoins d’intelligence des réseaux électriques.

L’introduction d’intelligence (c’est-à-dire de plus de mesures en temps réel, d’anticipation, de capacité à réagir) à tous ces niveaux pourra avoir les conséquences suivantes :
  • l’introduction massive de moyens de suivi et de contrôle en temps réel du fonctionnement du réseau à tous les niveaux, ce qui implique le développement de la métrologie et l’ouverture de nouveaux marchés ;
  • l’introduction probable de nouveaux acteurs en plus des actuels énergéticiens, par exemple les acteurs des réseaux de télécommunications, ceux de l’Internet, ceux des autres réseaux (eau, transports, gaz, etc.), des agrégateurs, des gestionnaires locaux, immobiliers ;
  • flexibilité, interopérabilité (de préférence avec des standards que nous aurons contribué à imposer), intelligence, sécurité de fonctionnement seront les mots clés des réseaux de demain ;
  • une harmonisation des réglementations et des standards à l’échelle européenne sera nécessaire pour que la valeur ajoutée des réseaux de demain soit un facteur de développement économique ouvert.


Infrastructures


À partir des regards d’experts et des feuilles de route établies entre autres par l’ADEME, l’AIE ou encore la plateforme technologique européenne SmartGrids, on peut élaborer une vision de l’évolution des systèmes électriques pour l’Europe et pour les pays en développement.

Pour ces derniers, qui manquent de moyens de production massifs et souvent d’infrastructures de réseau fiables et bien distribuées, le développement se fera probablement à partir de communautés locales, par échanges entre elles puis par coalescence en un réseau national.

En Europe, les systèmes électriques actuels ont une architecture plutôt centralisée, à la fois dans leurs modes de production (centrales de puissance supérieure à 1 GW) et dans leur mode de contrôle. Demain, cette architecture pourrait - par exemple - évoluer vers des structures plus locales, des « poches » ancrées dans les territoires, avec l’objectif de consommer le plus localement possible la production locale – notamment à partir d’énergies renouvelables - tout en restant connectées et en interaction demand/response avec le réseau de transport national afin de garantir la stabilité du réseau à tout instant, mais en veillant à maîtriser et optimiser les coûts pour la collectivité et notamment les usagers.

Une telle évolution entraînerait les développements ou approches suivants :
  • développement de smart quartiers et smart cities fonctionnant en microgrids1 (micro-réseaux) interconnectées avec le réseau national, combinant et synchronisant mobilité, stockage, production, et pilotage de la demande ;
  • évolution vers une énergie multi-acteurs (citoyens, entreprises, etc.) qui impliquera largement les acteurs et décideurs locaux et mettra l’énergie au coeur de la conception de ces quartiers ; cela implique le développement d’une réflexion concertée sur un schéma du développement énergétique local ;
  • prise en compte croissante du stockage sous ses différentes formes – y compris véhicules électriques – et de son rôle dans l’adaptation de l’équilibre offre/demande et sur les marchés de l’électricité (marché de capacités) ;
  • cette évolution implique également un rôle croissant des échanges entre réseaux de transport et d’interconnexion de pays limitrophes. Il s’agit donc non seulement de développer au niveau national l’intelligence, les mesures et moyens d’anticipation et de contrôle des réseaux, mais aussi de les harmoniser avec les autres pays européens (ou pays d’Afrique du Nord impliqués dans des opérations de fourniture ou d’échange d’électricité de type « Transgreen » ou « Desertec Industrial Initiative »). L’objectif étant de coordonner les actions au niveau d’un supergrid (réseau de transmission à grande échelle).

Initiative Transgreen


L’initiative Transgreen a vu le jour dans le cadre de l’Union pour la Méditerranée sous l’impulsion d’entreprises françaises. Ses objectifs sont d’étudier la faisabilité d’un réseau de transmission transeuropéen et transméditerranéen à grande distance des énergies renouvelables du Plan solaire méditerranéen (PSM). L’initiative a été constituée le 27 mai 2010 sous la forme d’une société de droit commercial, établie à Paris, pour une durée de trois ans. Treize entreprises ont signé le protocole d’intention : EDF, RTE, Alstom, AREVA, Nexans, Prysmian, Atos Origin, Caisse des dépôts infrastructure, Agence française de développement, Véolia, Siemens, Abengoa Solar (Madrid), Taqa Arabia (Le Caire). Les réseaux de transport d’électricité italien Terna (Rome) et espagnol Red Electrica (Madrid) ont également annoncé leur intention d’être associés à Transgreen.

Initiative industrielle, Dii GmbH


L’initiative industrielle, Dii GmbH (Dii signifiant Desertec Industrial Initiative) a été créée en octobre 2009, avec pour objet l’analyse et la mise en place d’un cadre technique, économique, politique et réglementaire favorable à la mise en pratique du concept Desertec dans la zone MENA (Middle East and North Africa). Il s’agit d’une société privée dont l’actionnariat, majoritairement allemand, comprend la Fondation Desertec ainsi qu’une vingtaine d’entreprises des secteurs de l’énergie (énergéticiens, transport d’électricité, industrie solaire) et de la finance (banques et assurances).


Les smart grids pour gérer la complexité d’un gigantesque système de systèmes


L’intelligence des réseaux électriques est donc l’élément central pour introduire massivement les énergies renouvelables, répondre à l’accroissement de la demande et permettre le développement de la mobilité électrique, des TIC ou de l’industrie sans augmenter les émissions de CO2.

Le réseau électrique est LE lien entre tous ces systèmes et leurs acteurs et son intelligence passe par un couplage croissant avec le ou les réseaux d’information. Les smart grids sont donc un gigantesque système de systèmes, à considérer simultanément sous l’angle de ces couplages réseau électrique/réseau de communication/échanges de données techniques et financières, et ce à toutes les échelles, du local au transeuropéen.

Échelle locale, systèmes énergétiques locaux


- du composant électrique chez l’usager (radiateur, machine à laver, etc.), de son système énergétique (contrôle-commande, compteur intelligent) et de sa « box » Internet, et ce à l’échelle du logement, du bâtiment, puis du quartier. Avec des échanges d’informations de l’utilisateur d’électricité vers le réseau, vers son fournisseur d’énergie et réciproquement ;
- des producteurs locaux (solaire, éolien, petite cogénération, etc.), voire du stockage local ;
- des véhicules électriques, des transports urbains électriques et de la nécessaire intelligence de leur alimentation/recharge locale, en ville, dans les parkings… et donc également de l’échelle du bâtiment à l’échelle du quartier, de la ville.

Échelle régionale


- interactions coordonnées entre sites de production et moyens de stockage massif, sites industriels et grands consommateurs.

Échelle nationale


- flux d’informations, flux physiques et flux financiers entre producteurs, réseau de distribution et réseau de transport.

Échelle européenne


- intelligence (flux d’informations, flux physiques et flux financiers) et coordination entre réseaux nationaux de transport et supergrid.
Compte tenu de cette structure complexe avec de multiples acteurs et de multiples niveaux d’interaction entre ces acteurs, on voit qu’une approche système de systèmes est nécessaire. L’interopérabilité sera à prendre en compte dès la conception et concernera les différents niveaux d’échanges (format des données, protocoles de communication, interopérabilité des softwares et services proposés). Les outils TIC qui seront développés doivent donc être génériques et adaptables aux différentes échelles (géographique, de puissance, etc.) du réseau et garantir la sûreté de fonctionnement des applications critiques du système et sa robustesse face à la cybercriminalité.