Telechargé par Nguegang Tresor

1.5 CHAPITRE I.master (1)

publicité
Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
I.1. Introduction
Les réseaux électriques intelligents utilisent les ressources renouvelables et réduisent
le gaspillage
Les énergies renouvelables contribuent à réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Toutefois, s’il est possible de produire et de distribuer l’énergie hydraulique et la bioénergie à
tout moment, l’éolien et le solaire sont des ressources intermittentes, et donc imprévisibles.
Un nouveau rapport, intitulé «Boostingenergyefficiencythrough Smart Grids» (Les réseaux
électriques intelligents au service de l’efficacité énergétique), présente la façon dont les
technologies de l’information et de la communication (TIC) permettent d’atténuer les effets
des changements climatiques par la mise en place d’un système d’alimentation énergétique
plus efficace et sur lequel on dispose d’un meilleur contrôle. Ce rapport, commandé par l’UIT
dans le cadre de «l’Année internationale de l’énergie durable pour tous», s’inscrit dans le
cadre des activités du Secteur de la normalisation des télécommunications (UIT–T) sur les
TIC et les changements climatiques.
I.2.Qu’est-ce qu’un réseau électrique intelligent?
Les réseaux électriques intelligents sont des réseaux de distribution d’électricité qui,
au moyen des TIC, collectent des informations provenant des consommateurs et des
producteurs et ajustent leur fonctionnement en conséquence, le tout de manière automatique.
Les réseaux intelligents sont ainsi capables d’intégrer l’énergie provenant de sources
renouvelables intermittentes et imprévisibles, et de distribuer l’électricité de manière
optimale. Ils fournissent de l’électricité avec une meilleure rentabilité et moins d’émissions de
gaz à effet de serre. Ils représentent une occasion exceptionnelle de réaliser l’électrification de
pays en développement où l’accès à l’électricité demeure très limité. [1]
En soi, les dispositifs TIC existants ont déjà une empreinte carbone considérable,
surtout dans le secteur domestique et cette réalité devrait s’accentuer au cours des prochaines
années. En effet, le déploiement de capteurs, d’équipements de réseau et de dispositifs de
calcul et de rendu va entraîner une augmentation de la demande d’énergie. «Chercher à
réduire la consommation énergétique des dispositifs TIC est une activité méritoire. Toutefois,
les développeurs de réseaux électriques intelligents devraient éviter de déployer des
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Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
équipements qui feraient eux-mêmes augmenté les émissions de gaz à effet de serre»,
explique Franco Davoli, co-auteur du rapport et professeur à l’université de Gênes (Italie).
Les réseaux intelligents peuvent être définis selon quatre caractéristiques :

Flexibilité : ils permettent de gérer plus finement l’équilibre entre production et
consommation.
 Fiabilité : ils améliorent l’efficacité et la sécurité des réseaux.

Accessibilité : ils favorisent l’intégration des sources d’énergies renouvelables sur
l’ensemble du réseau.
 Economie : ils apportent, grâce à une meilleure gestion du système, des économies
d’énergie et une diminution des coûts (à la production comme à la consommation).
Figure( I.1) power smart grid
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Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
I.3. La mise en place de compteurs intelligents : premier pas vers la richesse des
Smart Grids.
Les traditionnels compteurs d’électricité électromécaniques, les encombrants
compteurs de gaz, symboles des réseaux depuis les années 1950, sont en voie de disparition.
Ils laissent progressivement place à de nouvelles générations de compteurs intelligents, en
Europe et dans le monde. Pierre angulaire de cette révolution technologique, les capacités de
communications bidirectionnelles permettent de dématérialiser remontées d’informations et
interventions sur le compteur.
I.3.1 Un réseau de communication reliant les Utilities et leurs clients.
Les investissements sont à la hauteur de l’ampleur des travaux : les premiers
déploiements en Europe démontrent que les business modelés s’équilibrent tout juste en
prenant en compte les coûts de gestion sur les réseaux, posant un véritable défi aux
régulateurs pour optimiser les intérêts économiques des différents opérateurs de la chaîne de
valeur (producteurs, opérateurs du système électrique/gazier, distributeurs, fournisseurs,
clients).
Chaque pays trouvera sa justification économique, selon sa situation et le besoin de
modernisation de ses réseaux. Chine et Etats-Unis investissent massivement pour prendre le
leadership industriel sur ces solutions et améliorer leurs efficacités énergétiques. Quelle sera
la position de l’Europe, au-delà des expérimentations qui fleurissent ici ou là ?
La mise en place de tels réseaux ouvre en effet la porte à de nombreuses applications,
pour le distributeur, premier concerné, et bien au-delà : maîtrise des actifs, richesse marketing,
interface et offre de services clients, analyse des usages, demande réponse, intégration des
EnR,……..etc.
La gestion des données des clients et leur exploitation font l’objet de toutes les
convoitises de la part des géants de l’informatique, qui en répliquant le succès déjà opéré sur
la valorisation des données informatiques, pourraient bousculer les Utilities sur leur terrain de
jeu, comme ils l’ont fait avec les opérateurs télécoms.
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Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
I.4. Smart Grid : réinventer l’électricité ?
Le Smart Grid est une étape supplémentaire dans l’intégration des réseaux électriques
et des technologies de l’information. Quand le Smart Metering vise techniquement à relier les
compteurs et les Utilities, le Smart Grid va plus loin en intégrant dans cette boucle numérique
l’ensemble des éléments qui constitue les réseaux et les actifs clients qui sont connectés. Si le
champ des intérêts du Smart Metering est déjà large.
Schématiquement, deux activités sont essentielles pour développer les Smart Grids :
La première consiste à équiper progressivement les réseaux avec des matériels
communicants et pilotables.
La deuxième à concevoir parallèlement un écosystème applicatif permettant de créer la
valeur en interagissant avec tout ou une partie du matériel connecté.
I.4.1. Les enjeux stratégiques
Les fabricants de matériel de réseau devront ainsi passer par une intégration complète
de leurs lignes de produits jusqu’à présent largement indépendantes les unes des autres, et
entrer dans le monde des offres de services et des logiciels.
La montée en puissance des calculateurs face à la mécanique, pour les Utilities, le
principal défi à court terme est de comprendre la valeur ajoutée de tels systèmes pour leurs
cas propres, puis d’orienter leurs choix et de définir l’ambition associée. Face à des évolutions
qui concernent leur cœur de métier mais font appel à des savoir-faire issus d’autres industries,
faire le bon choix en matière d’acquisition de compétences, de partenariats ou
d’externalisation est structurant pour l’avenir à long terme de ces entreprises.
I.5.Principes de fonctionnement d’un système de Smart Grid
I.5.1 Fonctionnement technique ou scientifique
Au sens large, un réseau intelligent associe l’infrastructure électrique aux technologies
numériques qui analysent et transmettent l’information reçue. Ces technologies sont utilisées
à tous les niveaux du réseau : production, transport, distribution et consommation.
 Un contrôle de l’écoulement de puissance en temps réel : des capteurs installés sur
l’ensemble du réseau indiquent instantanément l’écoulement de puissance et les niveaux de
consommation. Les opérateurs du réseau peuvent alors réorienter l’écoulement énergétique en
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Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
fonction de la demande et envoyer des signaux de prix aux particuliers pour adapter leur
consommation (volontairement ou automatiquement).
 L’interopérabilité des réseaux : l’ensemble du réseau électrique comprend le réseau de
transport et le réseau de distribution. Le premier relie les sites de production d’électricité aux
zones de consommation : ce sont les grands axes qui quadrillent le territoire. Le réseau de
distribution s’apparente aux axes secondaires. Il achemine l’électricité jusqu’aux
consommateurs finaux. Par l’échange instantané d’informations, les smart grids favorise une
interopérabilité entre les gestionnaires du réseau de transport et ceux du réseau de distribution.
 L’intégration des énergies renouvelables au réseau : les réseaux intelligents reposent
sur un système d’information qui permet de prévoir à court et à long terme le niveau de
production et de consommation. Les énergies renouvelables qui fonctionnent souvent par
intermittence et de façon peu prévisible (ex : l’éolien) peuvent ainsi être mieux gérées.
 Une gestion plus responsable des consommations individuelle : les compteurs
communicants (ou compteurs évolués, "Linky") sont les premières versions d’application du
réseau intelligent. Installés chez les consommateurs, ils fournissent des informations sur les
prix, les heures de pointe de consommation, la qualité et le niveau de consommation
d’électricité du foyer. Les consommateurs peuvent alors réguler eux-mêmes leur
consommation au cours de la journée. De leur côté, les opérateurs du réseau peuvent détecter
plus vite les pannes.
Figure (I.2) Principes de fonctionnement d’un système de Smart Grid
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Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
I.6. Les smart grids sur le réseau de transmission et de distribution d’électricité
Un ensemble de technologies informatiques doit permettre d’atteindre l’objectif d’une
smart grid où la production et l’écoulement de puissance sont optimisés, les risques de blackout et les pertes sur les réseaux minimisés.
Le système de suivi intelligent de l’écoulement de puissance sur l’ensemble du réseau
de transport et de distribution d’électricité constitue le cœur du réseau intelligent. Il permet de
connaître en temps réel l’état du réseau, d’anticiper les incidents, de faciliter la prise de
décision informée pour optimiser le réseau et le rendre plus sûr. La qualité de l’électricité peut
également être contrôlée en temps réel et stabilisée (il s’agit d’un problème causant des
dommages importants aux équipements électriques). Le smart grid inclut des systèmes de
contrôle autonomes présents localement sur le réseau qui permettent de prendre les bonnes
décisions d’orientation des flux en fonction de l’évolution d’un ensemble de paramètres (pic
de consommation local, coupure de ligne, mise hors tension d’une centrale de production,
coûts marginaux de production des centrales…).
Les smart grids seront également équipés de systèmes de réponse adéquate à des
attaques terroristes contre le réseau de transport ou de distribution d’électricité, ou contre une
centrale de production électrique. L’innovation technologique permettra d’améliorer les
systèmes de réponses actuels aux incidents, qui conduisent parfois les gestionnaires de réseau
à commettre des erreurs aux conséquences lourdes.
Si le système de transport et de distribution actuel est adapté à un réseau de production
électrique organisé en centrales électriques à la production prévisible, la multiplication des
sources de production d’électricité intermittentes et imprévisibles (éolien, photovoltaïque)
pose problème. Les réseaux de distribution d’électricité doivent être de plus en plus flexibles
afin de s’adapter aux variations de ces sources de production décentralisées. L’intégration des
sources de production décentralisées et renouvelables au sein des réseaux électriques est ainsi
l’un des buts principaux des smart grids.
La coordination de l’écoulement de puissance sur les réseaux locaux et interrégionaux
permet également une diminution des pertes sur les réseaux électriques dues aux phénomènes
de congestion du réseau. Les smart grids, en orientant intelligemment les flux, permettent de
réduire ces pertes.
8
Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
Figure (I.3) Les principaux réseaux électriques
I.7 Réseaux électriques et productions décentralisées
I.7.1Architecture des réseaux électriques
Le système électrique est structuré en plusieurs niveaux, assurant des fonctions
spécifiques propres, et caractérisés par des tensions adaptées à ces fonctions [2]. Il est
fractionné en trois principales subdivisions à savoir le réseau de transport, de répartition et de
distribution. Une notion de frontière peut être définie entre les niveaux de tension du réseau
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Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
électrique, ces frontières étant définies par les postes sources et les transformateurs
(voir
Figure I.4).
 Les réseaux de transport à très haute tension (THT) transportent l’énergie des
groscentres de production vers les régions consommatrices (400 et 225 kV). C’est à ce niveau
detension que sont assurées les interconnections entre régions au niveau national et
leséchanges (importation/exportation) d’énergie électrique au niveau international.
 Les réseaux de répartition à haute tension HT (90 et 63 kV) assurent, à l’échelle
régionale, le transport de l’électricité provenant de l’énergie puisée au réseau de transport et
de productions de plus petites échelles vers les zones de consommations et à quelques
grosclients industriels directement connectés à celui-ci.
La gestion de la tension et de la fréquence des réseaux de transport et de répartition est
effectuée de manière centralisée. Des mesures de puissances active et réactive et de tension
sont effectuées sur le réseau et sont regroupées aux centres de télé conduite. Ces mesures sont
en suite disponibles pour les opérateurs en charge du bon fonctionnement du réseau ainsi que
de la coordination des productions. L’opérateur en charge du bon fonctionnement de ces
réseaux est le gestionnaire du réseau de transport, le RTE (Réseau de Transport d’Electricité).
Cette entité exploite et entretient le réseau public de transport.
Figure (I.4) un réseau électrique [3]
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Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
 Les réseaux de distribution sont les réseaux d’alimentation de l’ensemble de la
clientèle, à l’exception de quelques gros clients industriels alimentés directement par les
réseaux THT et HT. On distingue deux sous niveaux : les réseaux à moyenne tension (20 kV)
et les réseaux à basse tension (400 V). Les réseaux de distribution moyenne tension
transportent l'énergie vers les réseaux à basse tension et permettent d’alimenter directement
des clients industriels, qui représentent 15-20% de l’ensemble du secteur industriel. Les
réseaux basse tension sont destinés à alimenter des clients à faible demande d'énergie : petits
commerce, établissements de service, clients domestique, etc. Le réseau de distribution a été
conçu, dimensionné et exploité de manière à ne pas être surchargé par des flux de puissance
provenant du réseau de répartition à travers les postes de transformation HTB/HTA
(63kV/20kV) ou HTA/BT (20kV/0.4kV). Jusqu'à un passé récent, tout le fonctionnement du
réseau de distribution était basé sur le principe que l’écoulement de puissance de puissance est
unidirectionnel depuis le poste source jusqu’aux consommateurs [4].
I.7.2 Productions décentralisées
Depuis quelques décennies, plusieurs pays se focalisent sur la recherche et le
développement de sources d’énergies renouvelables afin de remplacer en partie les sources
d’énergies conventionnelles pour la production de l’électricité. Actuellement, il existe
diverses sources d’énergies renouvelables [5] :
 Eolien : l'énergie cinétique du vent est convertie en énergie électrique grâce aux
turbines
aérogénérateurs.
Les
deux
types
de
générateurs
principalement
utilisés
sontsynchrones et asynchrones. En fonction de ces types, leur raccordement au réseau se fait
soit directement, soit via des interfaces d’électronique de puissance. Dans les sites isolés et en
tenant compte de l’intermittence de l’énergie éolienne, les turbines sont normalement
associées à un système de stockage d’énergie et/ou à un moteur diesel. Il existe également
deux possibilités d'installation des parcs éoliens connectés au réseau : éolien en mer (offshore)
et éolien sur terre (on shore). La puissance d'un parc éolien peut varier dequelques Mégawatts
à quelques centaines de Mégawatts.
 Photovoltaïque : les panneaux photovoltaïques transforment directement l'énergie
solaire en énergie électrique. Il s'agit de cellules en matériaux semi-conducteurs
fonctionnantsur le principe de la jonction P-N, réalisées actuellement pour la grande majorité
à partir de silicium cristallisé. Une grande partie des systèmes PV est connectée au réseau,
notammenten basse tension (BT) et associé aux bâtiments Ils sont aussi utilisés pour
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Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
l'alimentation dessites isolés en association avec un système de stockage. Le système PV peut
aussi être montéen parcs de plusieurs hectares parfois et sont alors connectés directement à la
MT.
I.8 Les effets des smart grid
I.8.1 Les smart grids permettent le développement des sources renouvelable de
production d’électricité à grande échelle
Grâce aux smart grids, les réseaux électriques deviennent capables d’intégrer une part
nettement plus importante de sources de production d’électricité intermittentes et
imprévisibles. Les défenseurs de l’éolien et de l’énergie solaire sont donc favorables au
développement des smart grids. Le développement des énergies renouvelables a non
seulement des conséquences écologiques mais aussi économiques (création de nombreux
emplois : les « green-collar jobs »).
I.8.2 Les smart grids réduisent les pertes économiques liées aux défaillances des
réseaux
Black out, baisse de tension et variation de qualité peuvent causer des dommages très
importants dans des économies modernes très dépendantes de l’électricité. Le blackout ayant
touché le nord-est des Etats-Unis le 14 août 2003 aurait ainsi couté entre 4 et 10 milliards de
dollars… Parce que les technologies des smart grids permettent de diminuer ces risques et
d’atténuer leurs conséquences en cas de survenance, les smart grids sont un atout dans la lutte
contre les conséquences économiques des incidents sur le réseau électrique
Les smart grids permettent d’améliorer le retour sur investissement du réseau de
transport et de distribution d’électricité
La flexibilité des smart grids permet d’optimiser l’utilisation du réseau en évitant les
congestions (facteurs de pertes et donc de coûts) et en rendant effectif le principe de
mobilisation des moyens de production électrique en fonction du coût marginal de production
des centrales. Les coûts d’opération et de maintenance du réseau sont aussi minimisés. Il en
résulte un meilleur retour sur investissement dans les réseaux de transport et de distribution
d’électricité.
L’initiative politique européenne et les smart grids
12
Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
La Commission Européenne a lancé en 2005 the European Technology Platform for
the Electricity networks of the Future (smart grids), signe d’un certain volontarisme politique
en la matière. Cette initiative réunit des acteurs de la recherche et de l’industrie, avec pour
objectif de proposer une vision pour les marchés de l’électricité.
I.9.Intérêt du réseau intelligent
Sachant
que
l'électricité
ne
peut
pas
être stockée facilement,
rapidement
et
économiquement en grandes quantités, les technologies du « réseau intelligent » cherchent à
ajuster en temps réel la production et la distribution (offre et demande) de l’électricité en
hiérarchisant les besoins de consommation (quantité et localisation) selon leur urgence afin
de :
 optimiser le rendement des centrales ;
 éviter d'avoir à construire régulièrement de nouvelles lignes ;
 minimiser les pertes en ligne ;
 optimiser l'insertion (aléatoire) de la production décentralisée, en particulier d'origine
renouvelable ;
 diminuer ou éliminer les problèmes liés à l'intermittence de certaines sources (solaires,
éolien, énergie marémotrice, et à moindre titre hydroélectricité [6].
Selon un sondage fait par Accentuer, les 2/3 des cadres de services publics interrogés
en 2013 à propos des réseaux intelligents pensent que les bénéfices retirés des réseaux
électriques intelligents devraient dépasser les premières estimations, mais 85 % de ces sondés
pensent aussi qu'il faudra relever des défis organisationnels majeurs, avec d'importants
changements du « paysage concurrentiel » de l'industrie de l'énergie, avec une production
décentralisée et distribuée d'électricité et de nouveaux modes de gestion de la demande. Une
clé du succès sera selon ces cadres l'accès mondial aux compétences informatiques
nécessaires au déploiement de réseaux intelligents, mais seuls 25% de ces cadres estiment
qu'ils ont déjà ces compétences et les capacités analytiques nécessaires et plus de 80 % jugent
nécessaires de nouvelles "boîtes à outils" et une nouvelle gouvernance des données permettant
le fonctionnement de tels réseaux.
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Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
Les freins seront selon eux l'investissement, la réglementation et la technologie. Et la priorité
d'ici 2030 devrait être d'améliorer les outils d'analyse et d’exploration.des donnés
Une évaluation plus approfondie également faite par Accentuer (2013) estime que chaque
compteur nord-américain pourrait permettre une économie de 40 à 70 US$ par an [7].
Enjeux par rapport à l'énergie
À l’heure actuelle, les réseaux électriques doivent faire face à de nouveaux besoins en
énergie, avec notamment le développement de la climatisation, des appareils audio et vidéo ou
du chauffage électrique. Cette hausse devrait être amplifiée par des usages de consommation
inédits, tels que la voiture électrique ou les pompes à chaleur.
Les smart grids visent à apporter une réponse à ces contraintes.
I.10 Des avantages économiques et environnementaux
Les smart grids améliorent la sécurité des réseaux électriques. En équilibrant l’offre et
la demande, ils évitent le suréquipement des moyens de production et permettent une
utilisation plus adaptée des moyens de stockage de l’électricité, disponibles de manière
limitée.
Les réseaux intelligents augmentent aussi l’efficacité énergétique globale : ils
réduisent les pics de consommation, cequi atténue les risques de panne généralisée.
Enfin, ils limitent l’impact environnemental de la production d’électricité en réduisant les
pertes et en intégrant mieux les énergies renouvelables.
I.10.1 Les limites dans la mise en œuvre
Cependant, le coût d’investissement reste élevé. En effet, les smarts grids doivent être
implantés sur l’ensemble du réseau et impliquer tous les acteurs pour être efficaces.
L’autre obstacle est la diversité des acteurs, car ils doivent mettre au point des systèmes
communicants variés avec des logiques convergentes. De plus, les données recueillies sont
complexes à gérer et à stocker, compte tenu de l’importante quantité d’informations à traiter.
Enfin, les informations sur les horaires ou les activités des consommateurs et des producteurs
sont confidentielles. Des normes sur la protection des données doivent être appliquées.
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Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
I.10.2 Acteurs majeurs
Le développement des réseaux intelligents nécessite le concours de nombreux
acteurs : Les consommateurs, en régulant eux-mêmes leur consommation d’électricité,
participent à l’efficacité du système.
Les producteurs d’électricité comme ENEL ou EDF, alimentent les réseaux de
transport d’électricité et doivent être capables de répondre en temps réel à la demande. Le
développement des smart grids permet également aux producteurs décentralisés de petites
capacités (ex : les éoliennes ou les panneaux photovoltaïques appartenant à des particuliers)
d’être raccordés.
Les gestionnaires des réseaux de transport et de distribution, ainsi que les
constructeurs de matériel électrique gèrent et installent les équipements de mesure assurant la
sécurité et le fonctionnement des réseaux. Ils sont les acteurs techniques majeurs du
développement des smart grids.
Les gestionnaires de processeurs et de systèmes informatiques comme Info vista, Intel,
Google ou Cisco System, développent les technologies d’information indispensables au
fonctionnement des réseaux intelligents.
Les pouvoirs publics soutiennent et encadrent le développement des réseaux intelligents
notamment par la définition de normes de communication et la protection des systèmes contre
les intrusions ou détournements.
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Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
Figure (I.5) Fonctionnement des smart grids (© CRE, Rapport d’activité 2009)
I.11 Unités de mesure et chiffres clés
En Europe, les coûts de réalisation pourraient atteindre plusieurs dizaines de milliards
d’euros. Selon la Commission européenne, l’installation de 30 millions de compteurs
intelligents coûterait 4 milliards d’euros et durerait 8 ans [8]
Aux Etats-Unis, le département de l’Energie estime qu’une amélioration du réseau permettrait
d’économiser 46 à 117 milliards de dollars d’ici 2023[9]. En effet, les coupures de courant
actuelles provoquent une perte économique annuelle de 80 milliards de dollars.
I.11.1 Zone de présence ou d'application
À court et moyen termes, les réseaux intelligents seront essentiellement déployés dans
les pays développés car la modernisation du réseau nécessite d’importants investissements
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Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
Les Etats-Unis ont été précurseurs dans le développement des smart grids. De grands
investissements sont en effet consentis afin de moderniser un réseau électrique défaillant et
souvent obsolète.
En Europe, le niveau des avancées varie selon les pays. Les pays dont les réseaux sont
fragiles et dont la production est largement émettrice de CO2 sont les plus volontaires
(comme l’Italie et l’Espagne). De même ceux qui ont des préoccupations écologiques
anciennes comme la Suède. La France dont le réseau est plutôt de bonne qualité et dont le
parc de production est peu émetteur de CO2 affiche des objectifs plus lents.
En 2010, les investissements entrepris et les avancées réalisées concernent
principalement l’installation de compteurs intelligents. On estime à 80% le nombre de foyers
qui seront équipés de compteurs intelligents d’ici 2020 en Europe. Il s’agit d’une condition
indispensable mais non suffisante pour avoir des réseaux intelligents réellement efficaces.
L’effort devra être conduit en parallèle sur les autres composants du réseau, notamment son
système d’information.
I.12.Passé présent et futur
Apparue dans les années 1980, la lecture automatique des compteurs (pour surveiller
les charges électriques chez le consommateur) est une première étape dans l’émergence des
smart grids.
Elle évolue dans les années 1990 vers le principe du compteur communicant, qui renseigne
sur
la
variation
de
consommation
électrique
au
cours
de
la
journée.
En 2000, le projet italien Telegestore est le premier exemple de smart grid. Par l’intermédiaire
de ces compteurs, il relie au réseau un grand nombre de foyers (27 millions).
Le suivi et la synchronisation des réseaux sont été améliorés dans les années 1990 par la mise
en place de capteurs analysant rapidement et à longue distance les anomalies électriques. Le
premier système de mesure utilisant ce type de capteurs est opérationnel en 2000, aux EtatsUnis.
Aujourd’hui, les réseaux intelligents se développent progressivement. L’expression smart
grids se généralise en 2005 avec la mise en place par la Commission Européenne de la
plateforme technologique Smart Grids.
Les préoccupations environnementales et les attentes concernant la continuité de la fourniture
d’électricité contribuent au déploiement de cette technologie. Les nombreux blackouts,
17
Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
notamment aux Etats-Unis ou en Italie, rappellent le besoin de moderniser des réseaux
électriques très vieillissants.
Actuellement, malgré l’engouement des pouvoirs publics et des industriels, les implantations
restent locales et parfois expérimentales. Le développement est progressif et l’adaptation des
infrastructures prend du temps. En définitive, le développement des smart grids relève
davantage d’une évolution dans l’optimisation des réseaux que d’une révolution
technologique.
Futur
À long terme, le développement des smart grids devrait s’étendre à l’ensemble des
réseaux interconnectés. Toutefois, l’implantation des réseaux intelligents dépend de
l’efficacité des dispositifs techniques et de l’implication des parties prenantes.
Parmi elles, les consommateurs auront un rôle clé. En effet, l’équilibre du système électrique
sera davantage géré par l’utilisateur final. Une sensibilisation du public sur les enjeux du
système sera alors nécessaire pour en comprendre l’utilité. Cela exigera aussi un accès aisé
aux informations via des interfaces multiples et simples (Smartphones, ordinateurs, etc.).
Au niveau politique, la Plateforme Technologique de l’Union Européenne finance le
développement des réseaux intelligents jusqu’en 2013. Aux Etats-Unis, M. Barack Obama a
décidé d’un investissementde 3,4 milliards de dollars dans le développement des smart grids
[10]
I.13.Concrètement
Les smart grids devraient changer les habitudes de consommation et la relation des
consommateurs avec le système de production. Ils devraient favoriser une modération de la
demande tout en contribuant à la protection de l’environnement.
Se voulant pionnière en Europe, l’Italie a installé depuis 2001 près de 30 millions de
compteurs intelligents dans plusieurs régions. À l’origine, ce pays souhaitait surtout
moderniser ses réseaux pour éviter les pannes récurrentes. De fait, il a vu les pics de
consommation diminuer de 5% [11] dans les régions concernées, tandis que les coûts annuels
de gestion des réseaux de distribution baissaient de 5%(3). L’évolution progressive vers les
smart grids a amélioré l’efficacité énergétique en Italie.
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Chapitre I
Réseaux intelligent (Smart grid)
I.14.Le saviez-vous ?
Aux Etats-Unis, la ville de Miami va servir de laboratoire géant aux smart grids. En
2010, le projet « Energy Smart Miami » prévoit d’installer au cours de ces deux prochaines
années 1 million de compteurs intelligents et de moderniser l’ensemble des réseaux
électriques pour leur permettre d’intégrer un grand pourcentage d’énergie renouvelable.
Le budget initial de ce projet est de 200 millions de dollars.
Et A Paris, l'architecte belge Vincent Callebaut a remis une étude « Paris Smart City 2050 »
sur demande de la mairie en janvier 2015. Il y présente différentes infrastructures possibles
dans la ville de Paris à l'horizon 2050 telles que les « Bridge Towers» [12]
I.15.Conclusion
Dans ce chapitre nous avons donné une idée générale sur les réseaux intelligents (smart
grid). Sont principes de fonctionnement les avantages les inconvénients, Ce premier chapitre
nous a aidés à présenter les principales approches considérées dans le cadre de nos études, et
de donner l’état de l’art sur les réseaux intelligents. Le réseau intelligent est largement utilisé
dans les réseaux fixes et mobiles pour l'introduction des nouveaux services, et presque tous
les opérateurs ont construit l'architecture de réseau intelligent de base sur le réseau d'origine
pour fournir le service de carte prépayé.
Au cours de l'évolution de réseau sans fil et mobile, plusieurs technologies ont été
développées. Dans cet environnement, l'utilisateur choisit la technologie d'accès la plus
adaptée en réseaux intelligents. Nous avons défini les différents facteurs qui peuvent être
considérés lors de la sélection du réseau. Enfin, nous avons présenté les modèles de mobilité
qui peuvent être utilisés afin de représenter les déplacements des utilisateurs dans cet
environnement.
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