réseaux électriques intelligents · connectés à des sources d’enr et à des sites de...
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Pourquoi le Grid doit être Smart ?
• Avant c’était simple• Gestion système intégrée, production centralisée, consommation
prévisible, flux descendant.
• Aujourd’hui c’est plus compliqué• Multiplication des acteurs, production décentralisée et fluctuante,
consommation pilotable, flux bidirectionnels.
• Mais demain ce sera MIEUX ! Grâce à un concept technique similaire à celui d’un ordinateur• Une couche de puissance chargée de véhiculer l’énergie de
façon sure, des sites de production vers les sites de consommation.
• Une couche « TIC » qui supervise et gère « intelligemment » les flux.
Région Tendre vers l’autonomie énergétiqueLimiter les besoins d’infrastructure
Sécuriser l’approvisionnementDépartement
Zones synchrones
Développement d’interconnections DCVers Europe du nord et Maghreb
Le concept de Smart-Grid se déclineà différentes échelles spatiales
PaysDéveloppement d’interconnexions
dans la zone synchroneIntégration des ENR fluctuantes
Réduction de la crête
Le but du jeu
A chacun sa priorité
Réduire la facture€ et/ou kWh
Décarboner le mix
Intégrer la production
décentralisée(ENR et autres)
Améliorer l’efficacité énergétique
Faire du profit
Les joueurs
GRTTransporteurs
(RTE)
Producteurs(EDF, Régies, particuliers)
Union Européenne(Directives énergies)
Fournisseurs(Energie et services)
Etat(légifère)
GRDDistributeurs
(ERDF et Régies)
Consommateurs(Industriels/Particuliers)
Régulateurs(CRE avis consultatif)
Collectivités / FNCCR(propriétaires des infrastructures
de distribution)
Les Règles
Directives Européennes• Directive 96/92 CE : Fin de la gestion intégrée des systèmes électrique, séparation comptable et managériale des activités de production et de transport et création de gestionnaires de réseaux de transport (GRT) • Directive 2003/54 CE: Fixe l'objectif d’une séparation juridique entre producteur et GRT. • Directive 2005/89/CE : Concerne les mesures visant à garantir la sécurité de l’approvisionnement en électricité et les investissements dans les infrastructures.
Lois Françaises• Loi n° 2000-108 du 10 février 2000 relative à la modernisation et au développement du service public de l'électricité.• Loi du 9 août 2004 relative au service public de l'électricité et du gaz et aux entreprises électriques et gazières.• Loi n°2005-781 du 13 juillet 2005 de programme fixant les orientations de la politique énergétique (Loi POPE).
Les Documents Techniques de Référence « Grid Codes »• Ensemble de normes et de règles techniques que tout opérateur doit respecter pour participer au système électrique
L’avantage
• En raison de leur particularités organisationnelles et techniques, les ZNI ne sont pas visées par les directives précitées.
• Elles constituent cependant un terrain de prédilection pour l’expérimentation des solutions avancées du Smart-Grid (Gestion système intégrée SEI, Mix fortement carboné, forte pénétration des ENR, forts enjeux MDE…).
Zones Non Interconnectées (ZNI)
A la frontière du Grid
Liaison télécomLiaison CPL
Concentrateurs
Data Center
35 millions
(Image ERDF)
Compteurs
Le compteur !
Le compteur Linky
• Télé paramétrable et communiquant, capable de stocker et véhiculer de l'information
� vers l'amont (gestionnaire de réseaux, fournisseurs, etc.)� vers l'aval (clients, prestataires de services énergétiques, etc.)
• Fonction paramétrage/mesure/comptage� 15 index tarifaires dont: 10 fourniture, 4 acheminement,1injection.� Pas d’affichage déporté en standard
• Fonction pilotage� Une coupure générale (mise en service, désactivation, sécurité).� Un contact sec: ECS � Une ligne TIC: 7 contacts « virtuels » ou connexion d’une « Energy box »
SO
RT
IE T
IC MEMOIRE
COMPTAGE
AFFICHAGE
Réseau
Bâtiment
Mais ou est le problème ?
La vision de long terme
Un système constitué de cellules énergétiques quasi autonomes qui mutualisent leurs déséquilibres au travers du réseau.
� Pb1: On vise un optimum global qui peut être différent de la somme des optima locaux.
� Pb2: Quelle est la bonne taille pour les cellules ? Par qui sont elles gérées ?
� Pb3: L’optimisation économique a un coût énergétique (ex. comptage communiquant) et l’optimisation énergétique a un coût économique (ex. ENR, MDE dynamique), ou est le point de croisement ?
Evolutions et opportunités
Des évolutions sont nécessaires pour tirer pleinement partie du Smart-Grid, mais il y a des contraintes:
� Techniques: Le système NE DOIT PAS défaillir.
� Réglementaires: Des règlements doivent être adaptés d’autres inventés (jeu des lobbies, besoin de rex.).
Des opportunités se présentent:� Renouvellement des concessions de distribution dans les prochaines années.
� Possibles nouvelles orientations de la politique énergétique.
Charte
• Première approche des solutions qui devraient être déployées pour faire d’un éco-quartier un quartier « Smart Grid Ready »
• Document à destination des aménageurs et des collectivités
• Solutions disponibles dans les 3 ans à venir ; prise en compte de l’apparition de tarifs variables de l’électricité
• Néanmoins, pas de validation de l’organisation du pilotage électrique du quartier (rôles et modèles d’affaire), de la viabilité économique de chaque élément de fonctionnalité et de la rentabilité globale des solutions
Maîtrise des consommations électriques
Pour chaque fonctionnalité :• Périmètre• Contraintes• Enjeux• État de l’art des solutions existantes• Spécifications relatives au pilotage
Refroidissement
• Périmètre : bâtiments à usage tertiaire (interdiction d’installation de climatisations autonomes dans le quartier)
• Contraintes : continuité de service et de confort (pas d’effet perceptible, si effet perceptible caractère exceptionnel et court, informations aux occupants)
• Enjeux : réduire la consommation énergétique et la pointe de consommation
• Etat de l’art : systèmes partagés (réseaux urbains ou réseaux d’eau de mer), système semi-autonomes
• Spécifications : réglage par appartement dans les bâtiments résidentiels, réglage par zone dans les bâtiments tertiaires, ajustement par l’occupant limité à une fourchette maximale, asservissement de la température à la t° extérieure, système de mesure de consommation par logement
Localisation des Démonstrateurs
ENRPOOL
MODELEC
GREENLYSIPERD
SMART ZAE
VENTEEA
SMART ELECTRIC LYON
REFLEXE
NICEGRIDSOGRID
SOLENN
Postes Intelligents
TBH ALLIANCE
MILLENER
POST
SG VENDEE
Non régionalisés
Ijenko
Actility
Fonds Ecotechnologies
20
Les problématiques visées par les projets
Insertion des ENRBriques technologiques
réseaux
Gestion de la demande en électricité
(MDE / MDP)
MILLENER
REFLEXE
TBH ALLIANCE
SMART ZAE
SG VENDEE
NICEGRID
SOLENN
MODELEC
ENRPOOL
IPERD
GREENLYS
Smart Electric Lyon
Postes intelligents
SOGRID
POST
VENTEEA
REFLEXE
ENRPOOL
• Insertion ENR : PV et éolien
• 6 projets intègrent du stockage
• 9 projets s’intéressent à la thématique de la gestion de la flexibilité avec 7000 foyers impliqués
• A différentes échelles
• A la recherche des modèles d’affaires
Les acteurs du marché
Producteurs GRT GRD Consommateur
CommunicationTraitement de données
Equipements réseau
Services de conseil
énergétique
Fournisseurs
Equipements aval compteur
Agrégateurs
Stockeurs
ProductionStockage
Acteursproduction transport
distribution électricité
Fournisseurs
Projets IA (en cours)
• GREENLYS : Optimiser la gestion des réseaux de distribution urbains connectés à des sources d’EnR et à des sites de consommation résidentiels /tertiaire
• Tester et déployer des solutions innovantes pour le système électrique (production d’électricité décentralisée, compteurs communicants, gestion des réseaux de distribution, nouvelles offres d’effacement et de MDE, solutions de gestion de l’énergie chez le client connectées à une plateforme de services) ;
• Définir une chaîne de valeurs pour le client, le gestionnaire de réseau de distribution, le fournisseur d’énergie, le producteur d’énergie, les équipementiers industriels et la collectivité ;
• Concevoir une approche intégrée des composantes d’un système électrique intelligent, sur l’ensemble de la chaîne de distribution d’électricité, qui répondent aux enjeux environnementaux, sociétaux, technologiques et économiques
Projets IA (en cours)
• MODELEC : Quantifier les gisements de flexibilité de sites résidentiels
• Mettre en place une plate-forme permettant d‘étudier le comportement des consommateurs face à des situations d’effacement. Cet effacement des usages électriques est testé auprès de foyers répartis sur plusieurs territoires, et équipés de différents équipements de pilotage (box, plug, thermostat, capteur…). La plate-forme regroupe également un ensemble de services d’efficacité énergétique que le consommateur peut utiliser librement selon ses besoins afin de comprendre et réduire sa consommation.
• Le projet vise en outre à élaborer des modèles de valorisation et à définir les modalités techniques et économiques permettant d’assurer l’adhésion du consommateur
• Couvrir l’ensemble des problématiques et enjeux inhérents au déploiement des technologies
• Les systèmes électriques intelligents couvrent :� Sites de production d’électricité
� Usagers et consommateurs
• Le réseau électrique est une infrastructure du système
Systèmes vs Réseaux
Infrastructures de transport, de distribution, de stockage ainsi que les méthodes et services de gestion et de pilotage
Contexte et enjeux de la filière
Energétique / environnemental
� Respect des objectifs européens et nationaux� Souhait de cohérence accrue dans le développement et l’aménagement des territoires
selon leurs ressources disponibles et exploitables� Estimations fiables et partagées des coûts et bénéfices environnementaux liés au
déploiement de la filière
Economique / social
� Maintien d’un niveau élevé de qualité de fourniture d’électricité, de fiabilité d’approvisionnement et de sécurité du système
� Optimisation et maîtrise des coûts des systèmes, tant en investissement qu’en fonctionnement
� Enjeu social notamment dans la prise en compte des questions d’accès à l’électricité et de précarité énergétique
Industriel
� Structuration de la filière des systèmes électriques intelligents afin de s’assurer que les acteurs nécessaires au déploiement de la filière (R&D, innovation, industrialisation) soient opérationnels et compétitifs, en France et à l’export
VISION 1
Le développement du système électrique dans un
objectif de mutualisation
VISION 2
Le territoire à la recherche de son optimum énergétique
VISION 3
La forte intégration des NTE dans le système électrique
VISION 4
Les NTE au service de l’exploitation locale des
systèmes électriques intelligents
Faible participation
Dép
loie
men
t ci
blé
Forte participation
Dép
loie
men
t ét
endu
Visions prospectives (horizon 2050)
Niveau d’implication de la maille locale
Type de déploiement et rôle des NTE
Verrous / Priorités de recherche
Technologiques
Architecture et planification de réseaux
apports d’outils et de technologies innovantes déployéessur le système électrique pour anticiper l’évolution de sonenvironnement, notamment en termes d’augmentation descapacités d’accueil d’énergies renouvelables, dedimensionnement ou bien d’évaluation des gisements devaleurs
Intégration des nouvelles technologies de l’énergie
faire évoluer le matériel électrique déjà existant sur leréseau électrique et le faire cohabiter avec un ensemble denouvelles technologies numériques pour répondre à desenjeux environnementaux et d’efficacité énergétique
Exploitation des systèmesensemble de moyens techniques et méthodologiquespermettant de mieux observer le réseau électrique etaméliorer sa conduite et son exploitation
Activités transversalesactivités qui concernent la chaîne de valeur dans sonensemble
Réglementaires et économiques
Tarification
Modèles d’affaire
Aspects réglementaires
Sociétaux
Adhésion et adoption
Utilisation
Diffusion
Architecture et planification de réseaux- Nouveaux outils de planification des réseaux électriques permettant aux réseaux de s’adapter aux
évolutions des moyens de production et de consommation- Outils de prévision à la fois sur la demande et sur la production renouvelable variable- Architecture de réseaux innovantes
Intégration des nouvelles technologies de l’énergie
� Equipements pour les consommateurs de type résidentiel, tertiaire et industriel sobresénergétiquement parlant
� Equipements intelligents commandés et monitorés de type plug and play� Interaction VE / VHR avec le réseau : concevoir des outils et technologies capables de gérer
simultanément des contraintes mobilité et réseau� Développer des équipements et services intégrant le multifluide
Verrous / Priorités de rechercheTECHNOLOGIQUES
Activités transversales
� Assurer la sécurité et la fiabilité (cyber-sécurité / défense contre l’intrusion,…) des systèmes et des transmissions des données
� Permettre la prévention des blackouts, optimiser la gestion des blackstarts et une coordination optimale entre les GR, gestion des marges et redondances assurant le bon niveau de fiabilité
� Méthodes d’évaluation du bilan énergétique et environnementa le global� Outils de simulation technico-économique des systèm es électriques � Complémentarité entre les différents réseaux urbains (gaz, froid, chaleur, électricité, eau) et les
possibles synergies entre vecteurs énergétiques
Exploitation des réseaux
� Capteurs et organes de coupure en réseaux téléopérables� Conduite en temps réel ou quasi réel des réseaux de distribution et des usages� Technologies adaptées pour la gestion de réseaux maillés à très haute tension et/ou CC� Nouvelles stratégies de contrôle commande des réseaux
Gestion et pilotage des réseaux
Gestion de la flexibilité décentralisée� Systèmes de gestion des réseaux permettant de valoriser la flexibilité des charges, des
producteurs locaux et du stockage� Algorithmes pour anticiper la déformation des courbes de charge� Outils d’exploitation et de pilotage de réseaux locaux , outils permettant l’ilotage d’une partie du
réseau, interfaçage réglementaire avec les opérateurs de réseaux
Intelligence des systèmes� Maintenance prédictive des instruments : suivi du vieillissement des matériels, d’anticipation et de
détection, localisation des pannes sur les réseaux, gestion et traitement des données, fonctionnementen temps réel
� Interopérabilité des logiciels et des composants
Verrous / Priorités de rechercheTECHNOLOGIQUES
Recommandations CRE
Accompagner le développement des réseaux électriques intelligents
Septembre 2014
Appel à projets de recherche
« ENERGIE DURABLE : Production, gestion et utilisation efficaces»
Edition 2015
Date limite de dépôt des pré-projets :5 décembre 2014
Un appel à projets pluriannuel sur l’énergie,pour orienter et animer les communautés scientifiques françaises,
aussi bien les acteurs publics que privés,œuvrant sur les questions énergétiques,
pour réduire la consommation d’énergie non renouvelable , en tenant compte des autres impacts environnementaux des milieux (sol,
eau, air, bruit…).
L’enjeu
Les objectifs généraux
• l’amélioration de la compétitivité de briques technologiques en vue de leur plus large diffusion ;
• l’intégration de ces briques dans un objectif d’amélioration de l’efficacité énergétique et/ou la réduction des con sommations ;
• le développement de méthodologies de caractérisation et d’évaluation in situ des composants et des systèmes ;
• l’élaboration d’outils d’aide à la décision , notamment pour l’exploitation des systèmes énergétiques.
Les cibles
• Cet appel à projets cible les acteurs publics et privés de recherche .Sont également éligibles, les collectivités, les entreprises, lesopérateurs (bailleurs, agence d’urbanisme etc.), les pôle s et/ouorganisations professionnelles, les associations reconn uesd'intérêt public ou bureaux d’études , à la condition qu’ils s’inscriventdans le cadre d’un projet de recherche.
• La participation d’une entreprise ou d’un acteur/partenaire territorial estobligatoire
• Il est souhaité que l’aide maximale sollicitée pour la réalisation d’unprojet ne dépasse pas 300 000 €.
Le positionnement sur l’échelle TRL
Les recherches peuvent être de nature technologique ou méthodologique.
Thématiques éligibles
� La production d’énergie
� La gestion / utilisation efficace de l’énergie
� Intégration système et approches transversales
1. La production d’énergie
PRIORITES EDITION 2015
1.1 Energie solaire thermique
1.2 Energie solaire
photovoltaïque
1.3 Valorisation énergétique des
déchets
2. La gestion/utilisation efficace de l’énergie
PRIORITES EDITION 2015
2.1 Performance énergétique dans
l’industrie
2.4 Utilisation d’EnR dans
l’industrie : le solaire thermique
2.3 Stockage d’énergie
2.2 Pompes à chaleur
2.5 MDE dans les réseaux intelligents
3. Intégration système et approches transversalesPRIORITES EDITION 2015
3.1 Conception/gestion de systèmes énergétiques et mutualisation d’énergies à
l’échelle de l’îlot, du quartier ou du territoire
3.2 Electro-mobilité et
réseaux énergétiques
Calendrier
• 5 Décembre 2014 : date limite de remise des pré-projets
• Janvier 2015 : sélection des pré-projets (Groupe de travail interne)
• Février - Mars 2015 : dépôt des projets complets
• Avril-Mai 2015 : évaluation puis sélection des projets
• Automne 2015 : Colloque de lancement
Contacts
AUTRET Erwan – TONNET NicolasService Recherche et Technologies Avancées
ADEME Angers02.41.20.43.08 / 02.41.20.42.53