Le concept de smart grid remonte à plus de dix ans et joue un rôle essentiel dans la transformation numérique du secteur de l'électricité. L'analyse des données massives et les technologies IoT sont des moteurs technologiques importants dans ce domaine.
Le smart grid s'appuie sur un plus large éventail de technologies, mais il ne se limite pas à l'informatique ni même à la technologie. En fait, la transition des réseaux électriques traditionnels vers le système intelligent repose sur de multiples facteurs. Découvrez la définition de ce concept, ses tendances ainsi que ses principales caractéristiques.
Smart grid : que signifie-t-il ?
Un smart grid désigne un réseau électrique basé sur la technologie numérique. En fait, il sert à fournir de l'électricité aux consommateurs par le biais d'une communication numérique bidirectionnelle. Ce système permet de surveiller, d'analyser, de contrôler et de communiquer au sein de la chaîne d'approvisionnement.
En outre, le smart grid contribue à améliorer l'efficacité, à réduire la consommation et le coût de l'énergie. Il maximise également la transparence et la fiabilité de la chaîne d'approvisionnement énergétique. Ce concept a été introduit dans le but de surmonter les faiblesses des réseaux électriques conventionnels en utilisant des compteurs nets intelligents.
Il a plusieurs objectifs et est motivé par de multiples facteurs, en particulier :
- la déréglementation du marché de l'énergie,
- l'évolution du comptage et de la réglementation,
- les changements au niveau de la production d'électricité,
- la décentralisation (énergie distribuée),
- l'avènement du « consommateur » concerné,
- l'essor de la microgénération et des micro-réseaux (isolés)
Un smart grid correspond à un système de transport de l'électricité depuis le(s) producteur(s) et les lieux de production. Il se transforme jusqu'aux destinations finales où l'électricité se consume. Ces destinations comprennent les ménages, les entreprises, les installations diverses et le consommateur général. Dans la pratique, il s'agit d'un réseau fortement interconnecté comportant plusieurs composants. Notamment des sous-stations, des câbles de transmission, des lignes de distribution, des transformateurs.
Smart grid ou réseau moderne : que cache ce concept ?
Certains acteurs du secteur industriel ne se réfèrent plus au smart grid. Pour eux, ce terme évoque la première étape où les initiatives de l'Advanced Metering Infrastructure (AMI) ont été déployées avec les compteurs intelligents de première génération.
Ils préfèrent parler de modernisation du réseau électrique, ce qui correspond à la réalité. En effet, elle implique beaucoup plus d'éléments que les compteurs intelligents. En fait, ces composants envoient des données dans deux directions et ajoutent de l'énergie au réseau dans la direction opposée.
Toutefois, si de nombreux pays ont déjà adopté ces initiatives, le processus de mise en œuvre des compteurs intelligents ne fait que commencer dans certains d'entre eux. Par ailleurs, les défis pour les acteurs du réseau concernent la décentralisation de la production et du transport de l'énergie.
Le smart grid comparé aux réseaux électriques traditionnels
Les différences
Les réseaux électriques traditionnels ne présentaient que des capacités limitées de stockage. Ils sont axés sur la demande et ont une structure hiérarchique. Dans ce type de réseau, la tension varie progressivement pour que l'électricité puisse être utilisée par les différents consommateurs. Ainsi, les tensions passent des niveaux de transmission au niveau de distribution, puis au niveau de service.
Le plus souvent, une différence intervient entre le transport et la distribution. Des différents systèmes de câblage entrent ainsi en jeu. L'objectif d'un réseau électrique consiste à s'assurer que l'électricité arrive toujours au moment et à l'endroit où elle est nécessaire sans interruption. Or, c'est là que se trouvent de nombreux défis pour lesquels un réseau intelligent peut déjà offrir des solutions/réponses.
Compte tenu de la complexité et des multiples défis qui peuvent se présenter, la gestion d'un réseau se révèle très complexe. Elle constitue un domaine réservé aux experts qui doivent également tenir compte des choix de réglementations et d'initiatives énergétiques des gouvernements.
Son essence
Dans les smart grids, les capacités d'auto réparation permettent de détecter et de répondre automatiquement aux problèmes du réseau. Elles permettent également d'assurer une reprise rapide après des perturbations.
Le flux bidirectionnel d'électricité et de données offre la possibilité de transmettre aux différents acteurs du marché de l'électricité des informations et des données. Ces derniers peuvent être analysés afin d'optimiser le réseau, de prévoir les problèmes potentiels, de réagir plus rapidement lorsque des difficultés surviennent. Les nouvelles capacités et les nouveaux services se développent au fur et à mesure que le paysage électrique évolue.
Le marché et la consommation d'électricité, les réglementations, les exigences des différentes parties prenantes et la production même d'électricité ne cessent de fluctuer. Il existe donc des initiatives de réseaux intelligents dans le monde entier, mais parfois avec des approches et des objectifs différents.
Si le réseau intelligent fait toujours référence à la transmission bidirectionnelle de données et d'électricité, la portée et le sens du terme se sont élargis. En effet, les possibilités offertes par ce changement important sont nombreuses.
Les technologies utilisées
Les systèmes mis en œuvre dans le cadre des déploiements de smart grids se multiplient. Il s'agit notamment :
- des technologies IoT,
- du big data et de l'analytique avancée avec l'IA
- de l'apprentissage automatique,
- des jumeaux numériques.
L'edge computing et l'edge analytics jouent également un rôle important dans les services publics en général.
Smart grid : bien plus que des compteurs intelligents
Les compteurs intelligents constituent l'étape suivante d'une évolution qui a débuté il y a plusieurs décennies. Ce phénomène a ainsi conduit aux premières technologies de réseau intelligent. Il s'agit notamment du comptage automatique et, ensuite, de l'infrastructure de comptage avancée.
Toutefois, un smart grid représente bien plus qu'un simple compteur intelligent. Parmi les autres éléments figurent les lignes et les sous-stations de distribution. Ils comprennent également des technologies et des mécanismes permettant d'éviter les coupures de courant et de garantir la qualité de l'énergie. En outre, ils incluent l'intégration de l'énergie provenant de diverses sources, avec un accent accru sur les énergies vertes.
Les micro-réseaux jouent un rôle important dans la construction d'un avenir à faible émission de carbone. En effet, ils apportent de la résilience au réseau principal, optimisent les coûts énergétiques. Ils permettent l'hébergement des énergies renouvelables, augmentent l'intégration des véhicules électriques et améliorent l'accessibilité à l'énergie.
Smart grid : une infrastructure de comptage avancée
En outre, le réseau intelligent englobe la production intelligente d'électricité, la détection le long des lignes de transmission. Il comprend également l'automatisation du système électrique, y compris la microgénération.
Ces technologies offrent aux grandes organisations et installations la possibilité de produire leur propre électricité et de la fournir au réseau central. Elles améliorent les capacités de stockage de l'énergie, la sécurité, les méthodes de transmission alternatives pour économiser les métaux précieux. De plus, elles peuvent concevoir des réseaux électriques plus modernes et plus stables dans les pays et les régions où les anciens réseaux doivent être remplacés.
Actuellement, l'accent porte sur les capacités d'auto réparation des réseaux, les micro-réseaux et les ressources énergétiques distribuées (DER). Il évoque les architectures et les technologies de communication dans les réseaux. Il examine leur utilisation dans les zones qui souffrent de coupures de courant et d'une mauvaise qualité de l'électricité.
Smart grid : le rôle de l'IoT dans son évolution
La flexibilité représente un autre terme clé du smart grid. D'après les données précédemment mentionnées d'ici 2023, 65 % des compagnies d'électricité auront investi dans les technologies et plateformes numériques pour soutenir les services de flexibilité. Ces mesures activeront un potentiel de charge pouvant atteindre 35 % de la capacité installée.
En utilisant la puissance de l'analytique, un réseau intelligent comprend généralement des cas d'utilisation de l'IoT industriel dans divers domaines. Notamment l'optimisation des actifs, la maintenance prédictive, l'auto réparation et toute méthode permettant de démarrer des parties de réseaux.
Il corrige et optimise également la qualité du courant tout en veillant à ce que la demande d'électricité soit satisfaite de la meilleure façon possible. En outre, les économies d'énergie et les considérations environnementales se trouvent au premier plan.
Le prosommateur joue un rôle important dans les efforts des sociétés énergétiques et de divers acteurs de la chaîne de valeur des services publics. En particulier, les fournisseurs d'énergie, où l'orientation client et l'amélioration de l'expérience client sont essentielles.
Les réseaux intelligents permettent non seulement de réduire le gaspillage d'énergie mais aussi d'améliorer la compétitivité du secteur de l'électricité.
Smart grid : production d'énergie décentralisée
L'un des principaux changements dans le secteur de l'électricité concerne l'essor de la production d'électricité dite décentralisée et des micro-réseaux/micro cogénération. En fait, la production décentralisée d'énergie signifie que de plus en plus d'énergie est produite de diverses manières. Si les consommateurs d'énergie génèrent leur propre énergie, cela se traduit par une diminution de l'argent gagné aux différents niveaux « supérieurs » des réseaux électriques.
La production centralisée d'électricité ouvre de plus en plus la voie à la décentralisation. En effet, les nouvelles technologies continuent de favoriser différentes formes de production, de stockage et de transmission de l'électricité. La décentralisation constitue une révolution de la manière dont l'énergie est produite, stockée, transportée et consommée.
L'un des défis de ce concept consiste à intégrer tout cela dans le réseau. En plus, il faut aussi transférer les capacités supplémentaires qui pourraient être créées de manière décentralisée vers le réseau. De fait, les entreprises et les consommateurs deviennent des vendeurs d'énergie aussi bien que des acheteurs.
Les micro-réseaux isolés permettent également de minimiser l'impact des perturbations potentielles. Par ailleurs, IDC attend également beaucoup de la production distribuée et du stockage. 55 % des services publics tireront en moyenne 20 % de leur marge brute d'offres combinées de production distribuée et de stockage pour les prosommateurs.
Réseaux intelligents : quelques défis supplémentaires
Évidemment, il y a aussi des défis concernant le passage à un réseau intelligent. Certaines ont été abordées plus haut dans cet aperçu. Parmi les autres figurent les préoccupations des consommateurs, y compris la vie privée, la protection des données personnelles et la cybersécurité.
Dans les pays où des initiatives de compteurs intelligents ont été lancées, les consommateurs résistent souvent. Dans certains cas, l'installation d'un compteur intelligent devient finalement une option. Tandis que dans d'autres, le refus entraîne des conséquences financières ou, par exemple, l'acceptation signifie une récompense financière.
Un autre obstacle réside certainement dans l'aspect global de la cybersécurité. En fait, cet aspect caractérise tous les environnements industriels où la transformation numérique progresse. De plus, les données occupent une place centrale et l'IT et l'OT convergent.
Parmi les autres difficultés rencontrées par le déploiement du smart grids se trouvent les
- changements de réglementation,
- complexité de l'intégration des sources
- partenariats entre les différents acteurs d'un marché réglementé
Le smart grid s'inscrit dans une transformation numérique plus large des services publics. En outre, les nombreuses parties prenantes et le fait que tout soit connecté affectent également de nombreux autres domaines dits « intelligents ». Notamment de la fabrication au smart city en passant par les maisons et les bâtiments intelligents.
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