Les Smart Grids

Impacts des Smart Grids
pour le réseau

Une connaissance accrue du réseau pour une meilleure qualité

L’analogie entre le réseau électrique et le réseau routier peut se poursuivre lorsque l’on évoque le sujet de la maintenance. Dans les deux cas, des travaux doivent être effectués :
- pour accompagner de nouveaux besoins (plus de consommation, de production),
- pour éviter l’apparition de certaines pannes dues à l’usure,
- ou, dans certains cas, pour réparer le réseau suite à des incidents.

Lors de travaux sur la voirie, des déviations sont mises en place afin que les véhicules et leurs occupants puissent atteindre leur destination. Il en est précisément de même pour le réseau électrique : lorsque des travaux sont prévus, une nouvelle configuration du réseau est créée. Cette « déviation électrique » permet que le maximum de clients puisse toujours être alimenté en électricité. Dans le cas d’incidents non prévus, des automates contribuent à créer très rapidement ces nouvelles configurations, afin que les clients soient coupés le moins longtemps possible.

En effet, depuis plus de vingt ans, Enedis a équipé ses réseaux moyenne tension de détecteurs et d’automates. Ces outils de mesure et d’action à distance ont permis d’améliorer la fiabilité du réseau d’électricité. Ainsi, aujourd’hui, lorsqu’un incident survient sur le réseau moyenne tension, des automates sont en mesure de rétablir le courant chez 70% des clients coupés en quelques minutes et ce avant toute intervention humaine. Le réseau est ainsi déjà en partie intelligent.

Une connaissance encore plus pointue des paramètres électriques du réseau à tout instant est un élément novateur des Smart Grids. Elle permettra d’améliorer et de renforcer les automatismes déjà en place en les rendant plus dynamiques (le réseau pourra être reconfiguré automatiquement avant que l’incident survienne).

Les Smart Grids permettent également de réaliser de meilleures prévisions de consommation et de production, localement, c’est-à-dire à la maille du réseau considérée. Ces prévisions permettront également d’améliorer la fiabilité de ces algorithmes et de prévoir la meilleure solution le plus rapidement possible pour alimenter les clients.

Finalement, quand il fallait auparavant attendre une intervention humaine, les Smart Grids apportent une réelle plus-value dans l’automatisation, et donc la réactivité et la sûreté, dans la réalimentation des clients.

Des nouveaux outils pour améliorer l’insertion des énergies renouvelables

Le réseau évolue pour accompagner le développement des énergies renouvelables : des nouvelles lignes sont créées pour que les parcs puissent être raccordés (entre les parcs et les réseaux existants) et le réseau existant est renforcé afin que l’énergie puisse être évacuée. Dans certains cas, il est nécessaire que le réseau de distribution soit capable d’acheminer l’énergie produite jusqu’au réseau de transport (et non dans l’autre sens comme historiquement) : c’est ce que l’on appelle le refoulement.

Afin de limiter les coûts liés à ces évolutions, plusieurs leviers peuvent être mis en œuvre :

  • Lorsque cela est possible, privilégier certaines localisations pour les parcs de production décentralisés afin de se concentrer sur les réseaux qui sont déjà capables d’accueillir de nouveaux parcs de production. Ainsi, les gestionnaires de réseaux travaillent avec les régions pour créer les schémas régionaux de raccordement au réseau des énergies renouvelables (SRRRER). Ces schémas permettent également, lorsque des travaux sont nécessaires, de les mutualiser afin qu’ils puissent intégrer le plus possible de nouvelles productions !
  • Proposer de nouvelles solutions de raccordement pour les producteurs renouvelables. En effet, les énergies solaire et éolienne sont dites intermittentes : le soleil ou le vent ne sont pas tout le temps présents et la production peut être très variable d’un moment à un autre. Aujourd’hui, les raccordements sont conçus de telle manière à ce que la production puisse être évacuée à pleine puissance dans 100% des cas. Cependant, la production à pleine puissance est rare. La capacité du réseau à évacuer l’énergie varie également dans le temps en fonction du niveau de production des producteurs voisins, de la consommation à proximité et de l’état du réseau. Si le producteur est volontaire, il s’agit de proposer un nouveau contrat de raccordement qui ne garantit pas d’évacuer 100% de la puissance 100% du temps. Le montant du raccordement et le délai des travaux sont ainsi réduits en échange d'une limitation de la production à certains moments de l'année. Quelques heures par an, le producteur recevra ainsi des « ordres d'écrêtements », lui demandant de produire moins que le vent ou le soleil le lui permettrait. Ce sont les technologies Smart Grids qui permettent d’anticiper et de prévoir ces périodes d’écrêtement et de rendre possibles de tels contrats, qui doivent être testés, tant d’un point de vue technique que de l'acceptabilité.
  • Mettre en œuvre des nouveaux systèmes dynamiques afin de limiter certains renforcements. Des algorithmes, associés à des capteurs sur le réseau, pourraient en effet permettre au réseau d’évoluer en temps réel en fonction de la consommation et de la production et ainsi de réduire les coûts de renforcement. Il s’agit de technologies expérimentales qui doivent être testées avant de pouvoir être déployées à une échelle plus industrielle.

La contribution des clients par la flexibilité

Le réseau est actuellement dimensionné pour encaisser les pics de puissance électrique correspondant à une consommation maximale sur le territoire considéré. Afin de limiter ce dimensionnement très coûteux en matière de développement et d’entretien d’infrastructures, les Smart Grids permettent de mettre à contribution la « flexibilité » de certains clients.

Si localement le réseau se trouve dans une situation de trop forte production ou de trop forte consommation, il pourrait faire appel à l’activation d’une flexibilité, qui correspond à l’augmentation ou la diminution volontaire de la consommation ou de la production à cette maille locale.

Il pourrait par exemple s’agir de :

  • décaler l’utilisation d’une pompe pour traiter l’eau ou d’un autre process de quelques heures (effacement industriel),
  • de couper le chauffage pendant 30 minutes lorsque la maison est chaude. Cela est transparent pour le client, et si l’on agit simultanément sur plusieurs clients, cela peut avoir un impact significatif (effacement résidentiel « diffus »),
  • de stocker une partie de l’énergie produite,
  • de baisser volontairement la production à un certain moment.

Le recours à ces flexibilités pourrait permettre à la fois d’améliorer la qualité de l’électricité, par exemple en évitant certaines situations de « sous-tension » et à terme de limiter certains investissements dans le réseau. Il a également un impact sur le coût de l’électricité car il permet de limiter la consommation aux moments où la production est la plus chère. En effet, comme l’électricité ne se stocke pas à grande échelle, son coût varie fortement d’un jour à l’autre et d’une heure à l’autre en fonction des moyens de production disponibles (offre) et de la consommation des clients (demande). Il s’avère par ailleurs que la production pendant les périodes de tension de l’offre – demande émet beaucoup de gaz à effet de serre (sollicitation de groupes fuel qui ne fonctionnent pas le reste de l’année par exemple).

Les clients mettant volontairement à disponibilité la flexibilité de leurs usages ou leurs moyens de production pour l’activation de flexibilités seraient ainsi rémunérés pour le service qu’ils rendent. Si la gêne pour le client est faible, cela engendrait une opération « gagnant gagnant » pour chaque acteur.

Ainsi, le recours aux flexibilités des clients concourt parfaitement à la transition énergétique au travers de ses 3 volets principaux, à savoir :

  • une plus-value économique : le réseau nécessite moins d’investissements en termes d’infrastructures,
  • une plus-value environnementale : et moins de CO2 émis pour produire l’électricité, moins de développement d’infrastructures donc moins de travaux,
  • une plus-value sociétale : amélioration de la qualité de fourniture et baisse de la facture énergétique pour les clients volontaires pour mettre à disposition leurs flexibilités.

Cependant, le développement des flexibilités et en particulier de l’effacement doit être accompagné afin notamment de gérer ce que l’on appelle l’effet rebond. Par exemple, dans le cas du chauffage les radiateurs vont redémarrer à la fin de la période d’effacement, parfois plus fort qu’avant l’effacement. On peut ainsi observer un « rebond » de certaines consommations électriques en fin de période d’effacement. Cet effet peut avoir des effets sur le réseau électrique et altérer la qualité de l’électricité. Pour gérer ce phénomène, plusieurs pistes sont envisageables :

  • connaître la localisation des clients qui réalisent de l’effacement pour anticiper les éventuels risques pour le réseau,
  • piloter la reprise de certains appareils en fin d’effacement,
  • anticiper une partie des consommations avant l’activation de l’effacement afin de limiter l’impact de l’effet rebond (dans l’exemple du chauffage cela permet de « chauffer » la maison et de limiter le chauffage en fin d’effacement),
  • prévoir d’effacer de nouveaux clients pour compenser l’effet rebond des premiers clients.

Les flexibilités ont des potentiels très variés. A l’heure actuelle les efforts se concentrent sur la réduction des pics de consommation grâce à l’utilisation « d’effacements » de consommation.

A terme, avec le développement massif des énergies renouvelables, il faudra pouvoir compter sur d’autres flexibilités comme celles qui permettront d’augmenter les consommations au moment où la production est à plein régime.