Smart Grids : un enjeu majeur pour la transition énergétique

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1 Les Jeudis de l environnement Smart Grids : un enjeu majeur pour la transition énergétique Jeudi 12 décembre 2013 Jean-Luc THOMAS Professeur du Cnam Directeur du département Ingénierie des systèmes mécaniques et électriques Conférence organisée avec le soutien de l Union des ingénieurs Cnam (Unicnam) 1

2 Un peu d histoire 2

3 Les «blackouts» Pertes: MW Personnes: 50 millions Durée: jusqu à 2 jours USA / 14 Aout 2003 Pertes: MW Personnes: 57 millions Durée: 2 heures Italie / 28 Septembre 2003 Source CRE 3

4 Les «blackouts» 4 novembre Hz 49 Hz 49.7 Hz Pertes: MW Personnes: 10 millions Durée: 2 heures Source UCTE 4

5 Besoin de capteurs 5 Courtesy of UCTE

6 Securité d approvisionnement Rapport de

7 Absence de blackout national MAIS Blackout massif en Inde : juillet 2012 / 01 août 2012 Photo NASA : 30 juillet 2012 Photo NASA : 31 juillet Plus de 300 millions de personnes touchées - 60 états privés d électricité trains affectés

8 Le Blackout le plus important de l histoire de l humanité! Les raisons? Déséquilibre production / consommation «Vol» d électricité Météo caniculaire Barrages à sec 8

9 Transition Energétique = Système énergétique adapté aux Enjeux du XXIème siècle Echanges flexibles entre : Production décentralisée EnR Poste de consommation énergétique Systèmes de stockage distribués 9

10 «Révolution industrielle du XXIème siècle» Les Enjeux - Accroissement de la demande en électricité - Plus d énergies renouvelables (EnR) - Ouverture des marchés de l électricité - Emergence de réseaux de transmission locaux - Gestion de la pointe 10

11 DEFINITION? 11 Source CRE

12 DEFINITION? Source: AREVA 12 T&D

13 DEFINITION? Courtesy of SmartGrids EU 13

14 Les types de réseaux Structure maillée Structure étoilée P P TRANSPORT DISTRIBUTION 14

15 Le réseau de transport 15

16 Le réseau de distribution purement passif Structure étoilée P DISTRIBUTION 16

17 Smart Grids : La nécessaire mutation du réseau électrique Source : ERDF 17

18 Un peu d histoire The War of Currents Nikola Tesla ( ) Source Wikipedia Edison and Tesla Fight Over How To Power the World DC or AC? Source Wikipedia George Westinghouse ( ) Source Wikipedia 18

19 Un peu d histoire Electro-magnetic cut-out Rectifying commutator (Rectifier) AC Generator Alternate-current electric motor DC Storage battery Switch SYSTEM OF ELECTRICAL DISTRIBUTION 1887 Main line Incandescent lights AC / DC Secondary line Converter (Transformer) AC Generator 19

20 «Les réseaux électriques du futur» Smart Grids - Dimension TECHNOLOGIQUE - Dimension ECONOMIQUE - Dimension SOCIETALE - Dimension REGLEMENTAIRE - Dimensions INTERNATIONALE, NATIONALE, REGIONALE - Système «multi-échelles» espace / temps 20

21 «Les réseaux électriques du futur» - DC et / ou AC? Les technologies - Comité de Domaine Ministère - Diplôme ingénieur Son évolution - Expérimentation territoriale Les enjeux 21

22 Le comptage évolué 22

23 Compteur évolué Réseau WAN (GPRS, RTC / Internet ) Système d information centralisé (GRD) SI comptage + SI réseau Concentrateur CPL Source CRE 23

24 Compteur évolué Source CRE 24

25 Source CRE 25

26 Compteur évolué Source CRE Exemple d intervention: Changement du calibre de puissance 26

27 Source CRE 27

28 Effacement diffus - Principe Source ADEME 28

29 Effacement diffus Principe «effet report» Source ADEME 29

30 Effacement diffus Résultats Campagne test de Janvier 2012 à Mars 2012 Source ADEME 30

31 Effacement et Linky 31

32 Les bâtiments intelligents 32

33 Bâtiment «intelligent» Source CRE 33

34 Source CRE 34

35 L électronique de puissance 35

36 Electronique de puissance HVDC Association Série / Parallèle AC AC Ligne à courant continu Serie SSSC TCSC Ligne à courant continu Parallèle STATCOM SVC F.A.C.T.S. 36

37 AC ou DC? 37

38 DC et / ou AC? Les technologies Les liaisons à courant continu Type VSC-HVDC Eolien «Off-Shore» Technologies de type F.A.C.T.S. Source ABB revue 1/10 38

39 La liaison VSC-HVDC - Maîtrise des transits de puissance - Contrôle de la puissance réactive - Régulation de la tension - Amortissement des oscillations de puissance - Minimisation du Flicker - Prise en compte de charges intermittentes - Optimisation de la «qualité» du réseau 39

40 Liaisons à courant continu un exemple récemment dramatique 40

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42 Le transformateur DC! 42

43 Les Nano-Grids! 43

44 Les Nano-Grids! 44

45 Les «Super grids» 45

46 Courtesy of Leonardo-energy 46

47 Courtesy of Leonardo-energy 47

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49 Super Grids «Smart Super Grids» 49

50 Le véhicule électrique 50

51 Les solutions? 51

52 Les Nano-Grids! 52

53 La révolution dans les TIC Internet des objets M2M (Machine-to-Machine) 53

54 Transmission Grid Sharing Grid Building Distribution Grid Information exchange Power electronics static converter 54

55 Transmission Grid Sharing Grid Smart Building Distribution Grid Information exchange Power electronics static converter Internet des objets 55

56 «Apps Store» pour l énergie.. - Utilisation d un «smartphone» - Applications dédiées au «Smart Home» - Gestion de la pointe - Management de la demande - Fort impact sociétal 56

57 Dimension sociétale 57

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61 L Electricien est un métier d avenir, il s en trouve désormais renforcé par les nouveaux besoins résultant de l économie verte. Création de emplois sur une période de 5 ans ( ) Urgence de formations en matière de: Gestion technique du bâtiment Réseaux électriques intelligents Eclairage / Eco-éclairage Augmenter les formations en Electrochimie ( stockage ) 61

62 Les démonstrateurs 62

63 Expérimentation territoriale Les enjeux techniques - Stabilité du réseau - Sureté de fonctionnement du réseau - Economie expérimentale - Comportement des «consom acteurs» - Infrastructures pour véhicule électrique - Objets communicants 63

64 STABILITE? Courtesy of PJM 64

65 Le projet «Smart Grids» Vendée 65

66 Source : ERDF Smart Grid Vendée : un démonstrateur Smart Grid

67 Merci pour votre attention 67