Réseaux électriques intelligents. Réunion lauréats PREBAT 2012

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1 Réseaux électriques intelligents Réunion lauréats PREBAT 2012

2 Avant c était simple Pourquoi le Grid doit être Smart? 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.

3 Le concept de Zones Smart-Grid Payssynchrones se décline à différentes Région Développement échelles d interconnexions spatiales Tendre vers l autonomie énergétique Développement d interconnections DC Limiter dans les la zone besoins synchrone d infrastructure Intégration Vers Sécuriser Europe des l approvisionnement ENR du fluctuantes nord et Maghreb Département Réduction de la crête

4 Commune Quartier Bâtiment

5 A chacun sa priorité Le but du jeu Réduire la facture et/ou kwh Améliorer l efficacité énergétique Faire du profit Intégrer la production décentralisée (ENR et autres) Décarboner le mix

6 Les joueurs GRT Transporteurs (RTE) GRD Distributeurs (ERDF et Régies) Union Européenne (Directives énergies) Régulateurs (CRE avis consultatif) Etat (légifère) Producteurs (EDF, Régies, particuliers) Collectivités / FNCCR (propriétaires des infrastructures de distribution) Consommateurs (Industriels/Particuliers) Fournisseurs (Energie et services)

7 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 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 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

8 L avantage Zones Non Interconnectées (ZNI) 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 ).

9 Le compteur! A la frontière du Grid Compteurs Liaison CPL Liaison télécom Data Center 35 millions Concentrateurs (Image ERDF)

10 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» SORTIE TIC Réseau COMPTAGE MEMOIRE AFFICHAGE Bâtiment

11 La vision de long terme Mais ou est le problème? 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?

12 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.

13 Chart Smart Grid Côte d Azur Aménagement d un écoquartier innovant

14 Charte Première approche des solutions qui devraient être déployées pour faire d un écoquartier 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

15 Schéma de fonctionnement d un éco-quartier «Smart grid ready»

16 Maîtrise des consommations électriques Pour chaque fonctionnalité : Périmètre Contraintes Enjeux État de l art des solutions existantes Spécifications relatives au pilotage

17 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

18 Réseaux électriques intelligents Démonstrateurs en cours

19 Localisation des Démonstrateurs Non régionalisés Postes Intelligents ENRPOOL MODELEC TBH ALLIANCE POST SOLENN SG VENDEE VENTEEA IPERD GREENLYS SMART ELECTRIC LYON SOGRID SMART ZAE REFLEXE NICEGRID Fonds Ecotechnologies MILLENER Ijenko Actility

20 Les problématiques visées par les projets 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 20 Insertion des ENR REFLEXE ENRPOOL IPERD VENTEEA Briques technologiques réseaux Postes intelligents SOGRID POST SMART ZAE MILLENER NICEGRID GREENLYS SG VENDEE Gestion de la demande en électricité (MDE / MDP) TBH ALLIANCE MODELEC SOLENN Smart Electric Lyon REFLEXE ENRPOOL

21 Les acteurs du marché Producteurs Agrégateurs GRT GRD Fournisseurs Consommateur Acteurs production transport distribution électricité Stockeurs Production Stockage Communication Traitement de données Equipements réseau Equipements aval compteur Services de conseil énergétique Fournisseurs

22 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

23 MODELEC : Quantifier les gisements de flexibilité de sites résidentiels Projets IA (en cours) 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

24 Feuille de route Systèmes électriques intelligents

25 Systèmes vs Réseaux Couvrir l ensemble des problématiques et enjeux inhérents au déploiement des technologies Les systèmes électriques intelligents couvrent : Sites de production d électricité Infrastructures de transport, de distribution, de stockage ainsi que les méthodes et services de gestion et de pilotage Usagers et consommateurs Le réseau électrique est une infrastructure du système

26 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

27 Visions prospectives (horizon 2050) Niveau d implication de la maille locale Faible participation Forte participation Déploiement ciblé VISION 1 Le développement du système électrique dans un objectif de mutualisation VISION 2 Le territoire à la recherche de son optimum énergétique Type de déploiement et rôle des NTE Déploiement étendu 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

28 Verrous / Priorités de recherche Technologiques Architecture et planification de réseaux apports d outils et de technologies innovantes déployées sur le système électrique pour anticiper l évolution de son environnement, notamment en termes d augmentation des capacités d accueil d énergies renouvelables, de dimensionnement ou bien d évaluation des gisements de valeurs Intégration des nouvelles technologies de l énergie faire évoluer le matériel électrique déjà existant sur le réseau électrique et le faire cohabiter avec un ensemble de nouvelles technologies numériques pour répondre à des enjeux environnementaux et d efficacité énergétique Réglementaires et économiques Tarification Modèles d affaire Aspects réglementaires Sociétaux Adhésion et adoption Utilisation Diffusion Exploitation des systèmes ensemble de moyens techniques et méthodologiques permettant de mieux observer le réseau électrique et améliorer sa conduite et son exploitation Activités transversales activités qui concernent la chaîne de valeur dans son ensemble

29 Architecture et planification de réseaux Verrous / Priorités de recherche TECHNOLOGIQUES - 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 sobres énergétiquement 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 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 environnementale global Outils de simulation technico-économique des systèmes électriques Complémentarité entre les différents réseaux urbains (gaz, froid, chaleur, électricité, eau) et les possibles synergies entre vecteurs énergétiques

30 Exploitation des réseaux Gestion et pilotage des réseaux Verrous / Priorités de recherche TECHNOLOGIQUES 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 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, fonctionnement en temps réel Interopérabilité des logiciels et des composants

31 Recommandations CRE Accompagner le développement des réseaux électriques intelligents Septembre 2014

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35 Appel à projets de recherche «ENERGIE DURABLE : Production, gestion et utilisation efficaces» Edition 2015 Date limite de dépôt des pré-projets : 5 décembre 2014

36 L enjeu 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 ).

37 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 consommations ; 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.

38 Les cibles Cet appel à projets cible les acteurs publics et privés de recherche. Sont également éligibles, les collectivités, les entreprises, les opérateurs (bailleurs, agence d urbanisme etc.), les pôles et/ou organisations professionnelles, les associations reconnues d'intérêt public ou bureaux d études, à la condition qu ils s inscrivent dans le cadre d un projet de recherche. La participation d une entreprise ou d un acteur/partenaire territorial est obligatoire Il est souhaité que l aide maximale sollicitée pour la réalisation d un projet ne dépasse pas

39 Le positionnement sur l échelle TRL Les recherches peuvent être de nature technologique ou méthodologique.

40 Thématiques éligibles La production d énergie La gestion / utilisation efficace de l énergie Intégration système et approches transversales

41 1. La production d énergie PRIORITES EDITION Energie solaire thermique 1.2 Energie solaire photovoltaïque 1.3 Valorisation énergétique des déchets

42 PRIORITES EDITION La gestion/utilisation efficace de l énergie 2.1 Performance énergétique dans l industrie 2.3 Stockage d énergie 2.2 Pompes à chaleur 2.4 Utilisation d EnR dans l industrie : le solaire thermique 2.5 MDE dans les réseaux intelligents

43 PRIORITES EDITION Intégration système et approches transversales 3.1 Conception/gestion de systèmes énergétiques et mutualisation d énergies à l échelle de l îlot, du quartier ou du territoire 3.2 Electromobilité et réseaux énergétiques

44 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

45 Contacts AUTRET Erwan TONNET Nicolas Service Recherche et Technologies Avancées ADEME Angers / :

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