Présentation Ademe

Les réseaux électriques intelligent, une

opportunité pour le service public local de

l’électricité ?

16-06-2011

Smart grid et territoires

Julien Robillard julien_robillard_fr@yahoo.fr

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SOMMAIRE

1. Introduction

2. Vers plus d’intelligence

3. Une vision du mécano smart grid

4. Conclusions

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Introduction Historique du réseau, centralisation et flux unidirectionnels

Gros producteurs

Domaine de responsabilité RTE100 000 km de lignes

Domaine de responsabilitéERDF et ELD

1 400 000 km de lignes

Contrôle de concession (syndicats d’énergie/FNCCR)

Petits et gros consommateurs

� Production centralisée non renouvelable

� Système hyper contraint :

� Équilibre temps réel production/consommation

� Plan de tension

� Contrôle simple (prévisible) et réseau de transport actif

� Réseau de distribution et consommateurs passifs

� Relative confiance AOD/EDF

� Infrastructures surdimensionnées pour gérer la pointe

� Dualité des aspects techniques et marché

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IntroductionBilan d’étape 1/2

� Processus enclenché depuis 2000 et continu depuis avec unbundling : création de RTE en 2000 + création d’ERDF en 2008

� Monopoles GRT/GRD reconnus par l’Europe

� État en conflit d’intérêt : garant de l’intérêt général vs valorisation de son capital pour palier à son endettement

� EDF

� investit à l’international pour palier les pertes de marché en France

� Amélioration du bilan financier pour renforcer ses capacités d’emprunt et pouvoir rémunérer ses actionnaires (État)

� Comptes EDF/ERDF cloisonnés mais GRD construit un bilan financier conforme aux besoins du groupe

� ERDF est une société saine non endetté alors qu’elle le devrait (TURPE)

� Baisse de l’investissement sur les réseaux => dégradation de la qualité

� Les collectivités forcées d’investir (entorse à la logique d’autofinancement du système électrique)

IntroductionBilan d’étape 2/2

� Réseau rural important (25% de la population, 50% de la longueur)

� Réseau optimisé

� Coût du réseau parmi les plus faibles d’Europe

� Bonne qualité moyenne nationale (31 min de coupures en 2010 selon critère B)

� Mais sous investissement qui présage une prochaine dégradation

� Tarifs bas car la France s’est reposée sur des résultats excellents obtenus les années précédentes

� Disparités géographiques de qualités considérables : 14 départements avec plus de 3 heures de coupures (Charente Maritime : 429 min, Indre : 543 min, Loir-et-Cher : 772 min en 2010)

� Besoin d’investir sur la HTA (80% des problèmes) et sur la BT (7% des problèmes) notamment en zones rurales (réduction des écarts types)

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SOMMAIRE

1. Introduction

2. Vers plus d’intelligence

3. Une vision du mécano smart grid

4. Conclusions

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Vers plus d’intelligenceLes raisons d’un bouleversement

Accès non discriminant au réseau

Accès non discriminant au réseau

Problématiques environnementales

Problématiques environnementales

LibéralisationLibéralisation

Paquet énergie climat (objectifs

2020)

Paquet énergie climat (objectifs

2020)

23% ENR dans le mix énergétique

français

23% ENR dans le mix énergétique

français

-20% sur les émissions de GES

(CO2)

-20% sur les émissions de GES

(CO2)

20% sur l’efficacité

énergétique

20% sur l’efficacité

énergétique

PDEPDE

Evolution

vers Smart

Grid

Evolution

vers Smart

Grid

Gestion de la

pointe

carbonée

Gestion de la

pointe

carbonée

Report

d’usages vers

l’électricité

Report

d’usages vers

l’électricité

MDE & pilotage de chargesMDE & pilotage de charges

Contraintes sur

le déploiement

de nouveaux

réseaux

Contraintes sur

le déploiement

de nouveaux

réseaux

StockageStockage

Démocratisation

des TIC

Démocratisation

des TIC Source : FNCCR7

Vers un aplanissement du réseauUn changement majeur de paradigme en cours !

� Passage d’un réseau arborescent unidirectionnel avec une production centralisée vers un réseau en cellule avec une production décentralisée

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� Apparition de réseaux ou micro réseaux à flux nuls ou presque (à l’extrême, logique d’autoconsommation pour une maison avec PV)

� Réseau vu telle une batterie parfaite (stockage illimité + disponibilité proche de 100% + puissance soutirée toujours adaptée aux besoins)

� Quelques caractéristiques clefs :� Favoriser l’autoconsommation territoriale

� Gestion mutualiste des écarts Prod/Conso

� Flux de puissance bidirectionnels

� Cellules îlotables (PACA?) ou dépendantes (IdF)

� Itinérance/nomadisme? (conso VE)

SOMMAIRE

1. Introduction

2. Vers plus d’intelligence

3. Une vision du mécano smart grid

4. Conclusions

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Vers un aplanissement du réseauPrévision, stockage, pilotage, intégration multi énergie…

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CVC (Chauffage, ventilation, climatisation)

Équipements tournants

Froid ou chaud industriel

Charges combinées (PAC + stockage…)

Éclairage (hors LED ou EP)

ECS (bine pilotable mais déjàbeaucoup utilisé)

Stockage d’énergie

Équipements informatiques, audio,

vidéoCharges non pilotables

(conso trop faible, critiques tels hôpitaux…)

Charges les plus pilotables

Charges les moins pilotables

Qualité et fiabilité de

la puissance

Gestion de l’énergie

Gestion planifiable à court ou long

terme

Gestion temps réel du réseau

Condensateur

Supercondensateur

SMES (stockage magnétique)

Volant d’inertie

Batteries (Lithium ion)

Station de Transfert d’Énergie par Pompage (STEP)

Stockage air comprimé (CAES)

Batterie de grande puissance (>MW)

Pile à combustible

Stockage thermique (TES – Thermal Energy Storage)

� Le système électrique est le royaume de la statistique

Une vision du mécano smart gridLes centrales virtuelles, pilotes de la dualité

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Source : PowerMatcher

� L’importance des agrégateurs

� La prévision et l’adaptation des stratégies

� Négociations décentralisées fines entre les opérateurs techniques et de marché

Smart Grids et territoiresQualité territoriale – réseaux auto-cicatrisants, microgrids

� “Peer to peer” et “plug and play”

� Renforcement potentiel de la qualité en fonction de besoins locaux spécifiques (hôpitaux, data centers, etc.)

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Source : ABB

Détection d’un poste source surchargé => redistribution de

charges dans les cellules adjacentes

Panne dans le réseau => Les parties non endommagées du réseau sont

basculées dans les cellules mitoyennes du réseau

Charge du réseau

Normal Surcharge

Cellule du réseau = grappe de milliers de bureaux/domiciles/etc. rattaché à

un poste source nominalL’ensemble des cellules = réseau

� Renforcer le réseau + prédiction/prévention des défauts => Éviter les black out

� Agents intelligents autonomes pour

� Isoler les défauts

� Reparamétrer le réseau

� Retour à la normale

Smart Grids et territoiresDéveloppement territorial MDE et PDE

� Consommation locale de la PDE pour limiter les pertes

� Planification et cohérence de la politique énergétique locale

� Connaissance du réseau, des contraintes

� Développement et suivi de politiques PDE/MDE

� Vers l’apparition d’une autorité organisatrice de la MDE? (QoS, social…)

� Avantage économique à la consommation locale (moyen/long terme)

� Coût fossiles et nucléaire (énergies centralisées) sont à la hausse

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� Bénéfices pour les usagers, collectivités et investisseurs locaux ?

� Tarification en fonction de la distance + quelle péréquation ?

� Territorialisation des flux économiques ?

SOMMAIRE

1. Introduction

2. Vers plus d’intelligence

3. Une vision du mécano smart grid

4. Conclusions

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ConclusionsLa résilience du modèle centralisé

� Culture d’entreprise ouvrière et technicienne qui doit évoluer vers des métiers d’ingénieurs pointus (gestion difficile du changement)

� Résistance d’ERDF sur les ENR (éolien puis photovoltaique)

� La vision défendue par EDF (70% nucléaire en 2040, ENR à la marge)

� 30% d’ENR électrique en 2020 (27% annoncé par le gouvernement) => ratio d’ENR figé par la suite ? Va-t-on brider les ENR (remise en cause depuis Fukushima) ?

� Équilibre des rapports de force entre acteurs du système électrique serait impacté par la généralisation de la PDE

� Décentralisation technique et politique semblent aller de pair dans ce cas de figure

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ConclusionsLa décentralisation comme enjeu

� Collectivités toujours présentes dans les projets de réseaux électriques intelligents => Jamais mises en avant mais toujours là

� L’organisation du secteur est politique (PCET, renforcement du vecteur électrique…)

� Contrainte des cartels qui se régénèrent encouragés par une vision internationale soutenue par l’État => travail de fond pour sortir du mythe d’EDF garant du service public

� Matérialisation du service public local de l’électricité (microgrids, MDE) ? Le smart grid pourrait permettre la rénovation du service public local (plus visible et concret pour les usagers)

� Responsabilité d’un territoire vers les autres ?

� Pas de production dans tous les jardins (arrangements entre voisins) => des réflexions au niveau des territoires avec le soutien des syndicats d’énergie, de la région ? BEPOS prend son sens dans un quartier et un territoire à énergie positive ? Création d’un service public régional de l’énergie ?

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Des questions ?

Annexes

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Annexe – 1Développement territorial des VE

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Effet charge libre en 2020Effet pilotage charge en 2020

Points de charge à domicileet sur le lieu de travail

Points de charge à domicileet sur le lieu de travail

Points de charge publics :• sur le domaine public (voirie…)• sur le domaine concédé (parkings publics, gares, ports…)• sur le domaine privé recevant du public (commerces…)

Points de charge publics :• sur le domaine public (voirie…)• sur le domaine concédé (parkings publics, gares, ports…)• sur le domaine privé recevant du public (commerces…)

Stations servicesParkings publicsStations servicesParkings publics

Charge normale

•pointe de 3 KW•Recharge complète en 8 à 10h

Solution principale

Charge normale

•pointe de 3 KW•Recharge complète en 8 à 10h

Solution principale

Charge semi rapide

•pointe de 24 KW•Recharge d’appoint (10km) en 5 min

Solution d’appoint

Charge semi rapide

•pointe de 24 KW•Recharge d’appoint (10km) en 5 min

Solution d’appoint

Charge rapide

•Pointe > 43 KW•Recharge de secours

Solution spéciale

Charge rapide

•Pointe > 43 KW•Recharge de secours

Solution spéciale

Échange de batteries

•Échange mécanique de batterie en 5 min•Recharge des batteries en stock

Solution spéciale

Échange de batteries

•Échange mécanique de batterie en 5 min•Recharge des batteries en stock

Solution spéciale

Pointe locale – poste source de Megève au 28 janvier 2009 : pointe à minuit au lieu de 19hPointe nationale à 19h

Annexe – 2Les enjeux du réseau

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� Qualité et coût de l’électricité fournie aux usagers

� Equilibre production/consommation

� Pointe nationale = émissions de GES

� Pointe locale = congestion du réseau de distribution et besoin coûteux de renforcements

� Efficacité du système électrique (limitation des pertes techniques)

� Accompagnement du développement des ENR

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Annexe – 3Les clefs d’un réseau intelligent bien conçu

� Favoriser la MDE (consommer moins et mieux)

� Implication du consommateur

� Etre flexible pour s’adapter aux contraintes de la PDE ou des VE/VEHR (aspects techniques et marché)

� L’intelligence doit devenir diffuse et décentralisée dans le réseau de distribution du futur

� Le réseau de distribution ne peut plus se contenter d’être simple et passif, il doit entrer dans l’ère de la complexité

� Gestion des flux de puissance dans le réseau de distribution lui-même

� Taux d’utilisation du réseau conséquent

� Écrêtage et lissage de la consommation

� Mécanismes de protection décentralisés

� Garantir la qualité et la sécurité (auto cicatrisation), être interopérable, optimiser les investissements