L influence des technologies de l information et de la communication au sein des réseaux électriques du futur. Arnaud Hinderickx

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1 L influence des technologies de l information et de la communication au sein des réseaux électriques du futur. Arnaud Hinderickx 30/12/2014

2 Résumé Nous pouvons remarquer que l usage des technologies de l information et de la communication se généralise et ce au sein de tous les secteurs d activités. Cependant, pour ma part j ai décidé de me concentrer sur celui de l énergie électrique. En effet, ce secteur évolue fortement et sera amené à introduire davantage de technologies afin de pouvoir répondre efficacement aux défis de demain. Dans un premier temps, je reviendrai sur l historique des réseaux électriques afin de mettre en évidence les différences que l on pourra retrouver entre un réseau de distribution classique et un smart grid. Dans un deuxième temps, il conviendra de comprendre le contexte d apparition et ce qu il soit économique, politique, écologique mais surtout technologique. Il s agit de comprendre l influence des TIC s sur le réseau et ce essentiellement en se concentrant sur l utilisation des objets connectés. Nous pourrons voir que le smart grid introduit un nouveau paradigme concernant la consommation, la production et plus globalement la gestion de l électricité Dans un dernier temps, il conviendra de voir si ce modèle est viable à long terme mais aussi quels sont les problèmes techniques et éthiques que nous sommes susceptibles de rencontrer suite à la généralisation des smart grids.

3 Table des matières 1 Introduction 2 2 Les réseaux électriques d hier à aujourd hui : La production décentralisée de la première moitié du 19ème siècle : La production centralisée de la deuxième moitié du 19ème siècle : Le smartgrid et sa production mixte : Smart grid : Le réseau du futur Contexte d apparition : Quels sont les constituants d un smart grid? La couche 1 des compteurs intelligents : Smart Meter Layer La couche 2 des concentrateurs : La couche 3 de la gestion des données : Le cockpit / simulateur : Internet Of Things : acteur majeur du smartgrid Comment se fait-t-il que l internet des objets arrive seulement maintenant? Le futur avec les objets coopérants : Le smart grid est-t-il plus qu une hypothèse? 11 6 Les problématiques engendrées par la mise en place d un smartgrid Techniques : Ethique/Vie privée : Conclusion : 16 1

4 Chapitre 1 Introduction J ai choisi d écrire un article sur l influence des TICs au sein du secteur de l énergie électrique étant donné, que dans un premier temps je suis un technophile qui de surcroît suit un cursus concernant les TIC s puis dans un deuxième temps, j ai l opportunité de travailler dans le secteur de l énergie. J aurais certainement pu choisir un autre sujet que l électricité cependant, il s agit pour moi d une énergie qui est étroitement liée à notre mode de vie Occidentale et d autant plus à la technologie (datacenters, ordinateurs, smartphones). Au travers de mon travail, j ai pu me rendre compte que la technologie était de plus en plus liée au réseau électrique et que celle-ci allait influencer l émergence des réseaux du futur (smart grid). De plus, ceux-ci reposent sur "l internet des objets" qui est un autre sujet qui me passionne et concernant lequel j avais envie d effectuer des recherches. Néanmoins, étant plus technophile que spécialiste du réseau électrique, il me semblait intéressant dans un premier temps de bien comprendre ce qu avait été le réseau électrique et puis par après ce qu il sera tout en me penchant sur les éléments qui permettent de passer d un type de réseau à un autre tout en nous concentrant davantage sur les objets connectés.. 2

5 Chapitre 2 Les réseaux électriques d hier à aujourd hui : Afin d introduire les réseaux de demain, il semble important dans un premier temps de comprendre le fonctionnement de ceux d aujourd hui. Pour ce faire, je vais commencer par dresser un bref historique de l évolution des réseaux électriques du XIXème siècle à nos jours. Cela me semble d autant plus important que la notion de réseau électrique est empirique, celle-ci ne cesse d évoluer au travers de plusieurs facteurs dont la technologie, l économie mais aussi le contexte societal. 2.1 La production décentralisée de la première moitié du 19ème siècle : Au tout début des réseaux électriques, le courant était continu et son utilisation était réservée essentiellement à l éclairage publique. L architecture était composée d un système de points de production décentralisés et disséminés au sein de la ville. En effet, suite à la difficulté de transporter du courant sur de longues distances, il n était pas possible d avoir un point de production centralisé qui allait alimenter tous les consommateurs. Ceux-ci ne pouvaient pas être situés à plus de quelques kilomètres du point de production.[10] 2.2 La production centralisée de la deuxième moitié du 19ème siècle : Lors de la seconde moitié du 19ème siècle, on a commencé à distribuer du courant alternatif à la place du courant continu. Celui-ci pouvait être distribué plus facilement et ce sur des distances plus importantes. Il était désormais possible de produire du courant aux abords des villes afin d alimenter les différents points de consommation. On passe donc d un système décentralisé avec une multitude de points de productions à un système complètement centralisé.[9, 10] 2.3 Le smartgrid et sa production mixte : Actuellement, on repasse vers une infrastructure décentralisée comme c était déjà le cas dans la première moitié du 19ème siècle. Cependant, le système est radicalement différent, nous ne faisons plus face au problème de distribution du courant sur des longues distances et il n est donc pas indispensable de mettre en place des systèmes de production qui sont situés à proximité des consommateurs. [1] 3

6 On pourrait donc se demander, pourquoi utiliser un modèle de distribution décentralisé? Ce modèle s impose à nous suite à l apparition de nouveaux moeurs. Les consommateurs ne se cantonnent plus à un rôle passif mais deviennent dorénavant des acteurs passifs/actifs (prosumers 1 ) ce qui introduit une forme de bidirectionnalité dans le réseau et par conséquent un réseau décentralisé. Cependant, le système ne repose pas que sur une infrastructure décentralisée, nous faisons désormais face à la coexistence des systèmes de production. D une part, nous avons des systèmes de production qui sont externalisés en-dehors des villes telles que les centrales électriques/parcs éoliens/solaires et d une autre part, des utilisateurs actifs (prosumers) qui sont dispersés au sein du maillage. Le réseau est dorénavant plus complexe.[1, 10] 1. http ://ieeexplore.ieee.org/xpl/articledetails.jsp?tp=&arnumber= : consulté le 30/12/2014 4

7 Chapitre 3 Smart grid : Le réseau du futur Le smart grid est une sorte de "buzzword" dans lequel on va pouvoir placer beaucoup de concepts. Cependant, nous pouvons remarquer qu il y a une forme de dénominateur commun avec lequel tout le monde semble être d accord. Dans un premier temps et de manière générale, il faut voir le smart grid comme le réseau du futur. Celui-ci va nous permettre d appréhender les complexités de demain (prosumers, gestion efficiente, les énergies renouvelables, robustesse du réseau, auto-gestion et etc.) au travers d un réseau "intelligent". Bien entendu, il ne faut pas prendre l intelligence au sens propre du terme. Mais plus via l introduction de nouvelles technologies qui vont permettre une meilleure connaissance du réseau, ce qui impliquera une meilleure gestion et ce de manière plus ou moins automatique et à plus ou moins grande échelle. (smarthome, entreprises, smartcities, le réseau électrique complet). [1, 9] 3.1 Contexte d apparition : Il me semble important de comprendre le contexte qui a donné naissance au smart grid. Pour ma part je vois quelques éléments déclencheurs : 1. Technologie : En effet, le smart grid repose essentiellement sur l introduction de nouvelles technologies au sein du réseau électrique. Néanmoins, cette technologie doit être comprise comme comportant deux éléments. (a) D une part, nous avons besoin d un certain niveau d innovation technologique (b) De l autre part, nous devons avoir une généralisation de celle-ci. Si on peut surveiller/interagir avec deux entités, cela ne forme pas pour autant un smart grid! Il faut pouvoir superviser et agir sur un ensemble d éléments. Ceci est souvent possible grâce à la diminution des coûts. 2. Ecologie : Les Etats s engagent dans des politiques environnementales qui visent à améliorer l efficience énergétique et par la même occasion réduire la consommation. Dans ce contexte, le smart grid trouve parfaitement sa place. Nous pouvons voir qu au niveau de l Europe, il y a une volonté de diminuer de manière significative le rejet de gaz à effet de serre et améliorer l efficience énergétique. [1, 5] Cette volonté ne semble pas compatible avec l accroissement des centrales qui reposent sur l utilisation d énergies fossiles. A côté de cela, nous avons une émergence des énergies renouvelables et en particulier des fermes solaires, parcs éoliens. Ces nouveaux moyens de productions ont un impact sur la façon dont on va gérer le réseau électrique. Ceux-ci ne produisent pas en permanence une même quantité d énergie (voir même rien du tout, on peut y voir un parallèle avec le risque de black out concernant la Belgique en décembre 2014)[4]. Il faut donc pouvoir adapter la production des centrales ainsi que la consommation des consommateurs en fonction de la météo à venir ainsi que de la production générée à 5

8 un instant t. C est quelque-chose qui est difficilement possible de mettre en place avec le réseau que l on a connu par le passé. 3. Politique : Il y a une volonté d abandonner la technologie nucléaire, ce qui nous prive d une puissance colossale. Bien entendu, nous retrouvons des principes écologiques (efficience, énergies renouvelables). 4. Economique : Il semble intéressant de gérer de manière plus efficiente les ressources. C est ce qui nous permet de faire plus avec la même chose. [1]Par ailleurs nous devrons peut-être faire face à des risques de "Blackout", ce risque est de surcroit présent au sein de notre pays. [4] Jusqu à présent, la solution préconisée pour éviter ce genre de problème est de déconnecter un ensemble d utilisateurs du réseau en tentant de respecter une certaine équité [4]. C est que nous appelons des plans de délestages. Cependant, cette technique est fort contraignante pour les utilisateurs touchés étant donné qu ils se retrouvent complètement privés d électricité. Le smart grid apporte deux solutions au problème, dans un premier temps il permet de faire prendre conscience de la consommation électrique en temps réel et donc sensibiliser les consommateurs lors de pics de consommation sur le réseau. Dans un deuxième temps, les équipements énergivores peuvent être tenus au courant de la situation préoccupante et par la même occasion différer leur consommation ou tenter de la réduire. Ces solutions permettent de toucher moins fortement les utilisateurs et éviter un délestage pur et dur d un ensemble de clients. Nous sommes donc face à un système plus flexible qu autrefois. J ai trouvé par la même occasion qu il était intéressant de voir que l on pouvait faire un parallèle entre les intérêts économiques et écologiques. En effet, nous pouvons souvent constater que l écologie est plus souvent vue comme un frein à l économie alors que le smart grid permet d allier les deux. 3.2 Quels sont les constituants d un smart grid? La mise en place d un smart grid repose sur l utilisation de nouvelles technologies. Je propose de passer en revue les différents points de l architecture d un smart grid conventionnel. Pourquoi conventionnel? Le smart grid reste un concept, il n y a pas une architecture normalisée. J ai donc essayé de reprendre les caractéristiques invariables que j ai pu retrouver au travers de mes différentes lectures. Dans un premier temps, nous allons pouvoir découper notre réseau en différentes "couches" [3, 10, 11] : 1. Couche 1 des compteurs intelligents (Smart meters), il s agit de l extrémité du réseau. 2. Couche 2 des concentrateurs. 3. Couche 3 de la gestion de données La couche 1 des compteurs intelligents : Smart Meter Layer Ceci est la couche la plus externe mais aussi la plus importante, en effet sans celle-ci, le concept de smart grid n a plus aucun sens. Il semble évident qu une bonne gestion du réseau nécessite des informations précises et presque en temps réel. Au sein de cette couche, nous allons retrouver les systèmes d analyse des utilisateurs lambdas mais aussi des petits producteurs. 1. Consommateur 2. Prosumer Nous allons retrouver au sein de ces entités, une AMI 1 [1, 7]. Cet environnement comprend : les compteurs intelligents (smart meters), un système de gestion de données et de réseau afin de 1. Advanced Metering Infrastructure 6

9 communiquer de manière bidirectionnelle avec le prestataire de services. Nous reviendrons plus en profondeur sur les smart meters mais retenons pour l instant qu ils sont bien plus que de simple compteurs et ils reposent sur l iot 2. Le point commun des éléments de cette couche est la surveillance de la consommation/production d électricité et la transmission de ces données vers les concentrateurs de la deuxième couche La couche 2 des concentrateurs : Il s agit d une couche intermédiaire entre la couche 1 et la couche 3 applicative. Il s agit de correctement dimensionner les concentrateurs sous peine de créer un goulot d étranglement qui pourrait nuire au bon fonctionnement du réseau. Dans le cas de périphérique mobile, nous pouvons assister à une agrégation de l information directement au niveau de la 3ème couche (Exemple : voiture électrique).[10, 11] La couche 3 de la gestion des données : Dans la troisième couche, nous allons retrouver le coeur même du smart grid qui est une couche applicative dans laquelle on va assurer la gestion et le bon fonctionnement du réseau.[10, 11] Le cockpit / simulateur : Nous allons retrouver un cockpit qui permet de surveiller en temps réel (dépend du temps de rafraîchissement des smart meters) mais aussi d interagir avec certaines parties du réseau. La composition du cockpit n est pas quelque chose d universelle et variera en fonction du domaine d activité (entreprise, gestionnaire d un réseau électrique). En effet, chaque secteur à ses besoins spécifiques. [10, 11] Afin de rendre notre cockpit efficace, nous aurons fait au préalable des simulations à l aide d un simulateur. Celui-ci permet de définir les performances souhaitées et d évaluer les coûts et le niveau d utilisation du réseau. Néanmoins, le simulateur n étant pas aboutit dans les premiers temps, ce qui fait que la majorité d entre-eux n était pas capable d appréhender les nouveaux éléments introduits au travers des smart grids (la partie ICT mais aussi la gestion des paiements).[14] Néanmoins, cela semble se corriger petit à petit. Si notre cockpit référence des informations qui semblent anormalement hautes ou basses, il peut sembler utile de déclencher des alarmes afin de prendre des actions/mesures. C est une petite révolution en soi car jusqu à il y a peu, le prestataire de service ne se rendait souvent compte d un soucis qu à partir du moment où il recevait des appels provenant des clients touchés. [2] En outre le simulateur permet aussi de tester des nouveaux éléments ou des nouvelles conditions avant que celles-ci soient mises en pratique. Je propose de passer au point suivant afin de revenir de manière plus approfondie sur les extrémités du réseau. De prime abord, il semble peut-être plus intéressant de porter son attention sur le noyau, le coeur du système. Cependant, sans l extrémité, le concept même de smart grid ne serait pas possible ou du moins serait radicalement moins performant. 2. Internet Of Things 7

10 Chapitre 4 Internet Of Things : acteur majeur du smartgrid Mais qu est ce que L «Internet Of Things» ou «l internet des objets» en français? Il s agit d un "buzzword" de plus en plus utilisé au sein d une pluralité de secteurs et qui fait référence à un concept. Il peut se présenter comme l extension de l internet au monde des objets.[12] Certains le voient comme le web 3.0 au côté du web sémantique. (ces notions de versions ne sont pas toujours claires, je ne m étendrai pas là dessus étant donné que ce n est pas le but de l article) D un point de vue historique, on souhaitait dans un premier temps raccorder des capteurs (filaires ou non) à internet. Par après, nous avons eu l émergence des RFID 1 mais on restait toujours dans un système passif [15]. Dans un deuxième temps, on est passé d un modèle passif à un modèle actif. Les objets sont dorénavant munis de capteurs mais aussi d un processeur qui permet de traiter les données et d agir en conséquence ainsi qu un système de communication réseau. Dorénavant, les objets sont dotés d une forme d intelligence et d une capacité de communication importante (interopérabilité). [7, 12] Malgré l engouement et les nombreuses utilisations, il n est pas évident de trouver une définition précise du concept. Je vais donc tenter de compiler les différentes définitions que j ai trouvées afin de saisir les caractéristiques essentielles. D un point de vue technique, il semblerait que l internet des objets soit une compilation de 3 éléments : 1. "Un objet physique 2. Un contrôleur, capteur, témoin 3. Internet"[12] Le rôle essentiel de l internet des objets peut-être vu comme la réduction de la frontière entre le monde physique et le monde virtuel. Le concept peut paraitre simple en apparence, cependant il regorge de complexité techniques. Nous sommes face à une miniaturisation extrême ce qui amène des limitations en terme de communication réseau, ressource énergétique et gestion de l information en provenance des capteurs. Le point fondamental est l aspect communication, les protocoles ip sont relativement lourds. Il a donc fallu trouver des moyens plus léger pour communiquer avec des réseaux ips. Un groupe de 1. Radio-Frequency Identification 8

11 travail (6LoWPAN) 2 de l IETF 3 a défini des mécanismes visant à alléger la communication pour nos objets connectés.[13]? Nous pouvons donc communiquer avec un routeur qui lui est raccordé au net. L impact des IoT peut être énorme pour les citoyens mais aussi pour l ensemble de la société dont le secteur de l énergie. En effet, celui-ci est la condition de possibilité du smart grid néanmoins ceux-ci ne se cantonneront pas à un rôle de "smart meters". Nous découvrirons déjà quelques autres possibilités au travers des objets coopérants. [11] Mais gardons en vue que les technologies résolvent autant de problèmes quelles en apportent. L IoT soulève des questions concernant la sécurité, la confiance par rapport aux automatisations. 4.1 Comment se fait-t-il que l internet des objets arrive seulement maintenant? L internet des objets a su se développer grâce à un contexte favorable. Celui-ci comprend d une part, l évolution technologique qui a permis la miniaturisation des éléments et d une autre part, la démocratisation des micro-processeurs grâce à leur utilisation fréquente au sein du secteur de l automobile mais aussi de l électroménager. Cette démocratisation est aussi importante que l évolution technologique elle-même. En effet, celle-ci permet de généraliser l utilisation de l IoT au sein de tous les secteurs d activités. D ailleurs, ces plateformes se sont démocratisées à tel point que même les amateurs peuvent s adonner à la création d objets connectés. Prenons comme exemple raspberry pi, Arduino ainsi que tous les autres acteurs moins connus. [12] D un point de vue réseau, on peut aussi voir que l on passe tout doucement de l ipv4 à l ipv6 4 qui nous permet de palier au nombre limité d adresse ip s et permettre ainsi à chaque objet de posséder sa propre adresse ip.[9, 13] Dernièrement, on a pu voir qu il y avait une certaine volonté de standardisation entre les différents périphériques. C est à dire que l on tend de plus en plus vers une harmonisation des systèmes d informations et de communication, ce qui nous permet de passer d une échelle très localisée à une échelle plus globale (interopérabilité). "La clé est de séparer les fonctionnalités de l implémentation technique" [7] 4.2 Le futur avec les objets coopérants : Comme on a pu le voir au sein des paragraphes précédents, le monitoring ou surveillance de la consommation est un point clé du smart grid. C est fort intéressant pour le gestionnaire de réseau ainsi que le prosumers de pouvoir évaluer finement ce qui est produit et consommé. Cependant, il serait intéressant d aller plus loin en favorisant des interactions entre les différentes entités. [9] Ces interactions pourraient avoir lieu au sein d une maison suite à la mise en place d un profil de basse consommation. Dès lors toutes les entités pourraient réduire leur consommation ou certaines se couper complètement. Néanmoins, cela serait sans doute peu utile à l échelle d une maison, il serait plus judicieux de mettre en place le système au sein d une ville de type "smart city". Celle-ci pourrait être prévenue d un risque d un black out imminent et donc demander à l ensemble des 2. IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Network 3. Internet Engineering Task Force 4. http ://www.ipv6forum.com/iot/index.php/publications/9-uncategorised/84-ioe-positionpaper : consulté le 30/12/2014 9

12 entités qui la composent de s allier pour réduire la consommation de manière globale. [9, 11] Nous ne sommes pas en pleine science-fiction, les objets ont des capacités de communication et de calcul qui augmentent de jour en jour et cela leur permet d effectuer de nombreuses tâches. C est ce qui va permettre d échanger des informations entre objets mais aussi de communiquer avec des services webs. Ceux-ci pourraient apporter des fonctionnalités en plus ainsi que servir de couche d abstraction. Le principal intérêt est de mettre en place un système modulaire qui permet d appréhender une très grande complexité via une certaine modularité. En effet, la communication avec des web services permet de mettre en place un standard de haut niveau qui permet d accroître le nombre d entités avec lesquelles une coopération est possible et ce sans ce soucier de la constitution propre de chaque objet/entité. [9] A titre d exemple, il serait intéressant que des objets puissent coopérer avec un service web qui fournit le cours du courant électrique. Si celui-ci atteint une certaine valeur, certains services pourraient consommer davantage ou à l inverse si le cours est haut, pourquoi ne pas utiliser le courant qu on aurait stocké sur des batteries lors d un cours intéressant. Cet exemple peut être appliqué à des entreprises ou des économies d échelle peuvent être réalisées assez facilement. On retrouve l idée du compteur bi-horaire avec cette fois-ci un système qui est complètement automatisé. On peut aussi retrouver un système de maintenance, si certains objets ont des écarts de consommation par rapport à une simulation/prédiction, ceux-ci peuvent signaler le problème à un service défini et donc demander une maintenance/assistance. [9, 11] 10

13 Chapitre 5 Le smart grid est-t-il plus qu une hypothèse? Est ce que le smart grid est plus qu un grand rêve? Le smart grid n est pas une notion nouvelle et pourtant bon nombre d entre nous ne se sentent pas encore concernés. Cette idée semble renforcée par l actualité Belge avec le "Blackout" et le plan de délestage prévu par le gestionnaire du réseau (Elia).[4] Il est aussi vrai que nous n avons pas encore de grands exemples de smart grids. Souvent il s agit de projets isolés et locaux. Toujours est-t-il que la réussite de grands projets repose essentiellement sur la rentabilité économique ainsi que sur la qualité et l importance des acteurs qui y participent. Sans être exhaustif, voici quelques exemples : 1. France, Greenlys qui mobilise 1 (a) GDF, Alstom, ERDF, Schneider, Alstom, Atos, GEG 2. Belgique, Linear (Local Intelligent Networks and Energy Active Regions) 2 (a) Vaste soutien du gouvernement flamand (b) Laborelec 3. USA, EnergyWise 3 (a) Duke-energy 4. Google qui investit dans NEST (Home Smart Metering) 4 Pour de plus amples informations concernant les projets Européens, je vous invite à vous rendre sur le site smartgridsprojects.eu 5. Cependant, nous faisons souvent face à des projets de démonstration ou de la recherche et de développement. Aucun projet ne semble être utilisé à une large échelle pour le moment. Cependant, tout n est pas parfait dans le petit monde du smart grid. Malgré des chiffres encourageants et des investissements provenant de grands acteurs, nous pouvons constater que des obstacles subsistent. 1. http ://www.gdfsuez.com/engagements/recherche-et-technologies/smart-energy-environment/ : consulté le 30/12/ http ://www.gdfsuez.com/engagements/recherche-et-technologies/smart-energy-environment/ : consulté le 30/12/ http ://www.duke-energy.com/about-us/energywise-initiatives.asp : consulté le 30/12/ http ://www.forbes.com/sites/parmyolson/2014/06/24/google-nest-smart-home-internet-of-things/ : consulté le 30/12/ https ://portal.smartgridsprojects.eu/pages/map.aspx : consulté le 30/12/

14 1. Il y a un manque de standardisation (malgré des évolutions dans la domaine) qui ne permet pas ou du moins pas facilement de gérer l interopérabilité entre les différents éléments du réseau. 2. On ne sait pas encore comment gérer ce nouveau business model. (Quelles vont être les nouveaux rôles et responsabilités, comment vont être partagés les coûts mais aussi les bénéfices) 3. Il ne semble pas toujours évident de convaincre les consommateurs de participer. On rencontre une certaine frilosité. (intérêt pour les consommateurs, coût, inquiétude par rapport à la sécurité/vie privée). 4. Les règlementations différentes d un pays à l autre. 5. L absence d un centre de connaissance généralisé mais ceci semble être résolu par la mise en place d une base donnée par le JRC 6 Pour ma part je pense qu il n y a pas d inquiétude à avoir, le smart grid semble s imposer à terme! Il faut juste laisser le temps aux acteurs/consommateurs de trouver leurs marques et tirer des leçons des PoCs 7. Il est à noter que de nombreux pays Européens dont la France et la Belgique n ont que peu de réserve en terme de production électrique. Si on n est pas capable d avoir des réserves, il faut pouvoir exploiter au mieux ce que l on possède et le smart grid s inscrit parfaitement dans ce rôle. 6. http ://ses.jrc.ec.europa.eu/ : consulté le 30/12/ Proof of concept 12

15 Chapitre 6 Les problématiques engendrées par la mise en place d un smartgrid Bien entendu, il n est pas question au travers de cet article de dresser un visage positif ni de vendre un concept. Je dois cependant admettre que mon enthousiasme pour la technologie peut amener une certaine part de subjectivité néanmoins je suis conscient que les smart grids risquent d amener autant voir si pas plus de problèmes qu ils ne vont apporter de solutions. D ailleurs, je pense que c est un peu le cas pour toutes les technologies qui ont pu voir le jour. Cependant, on se rend souvent compte plus aisément des problèmes après avoir utilisé et testé la technologie pendant un certain laps de temps. Dès lors, je pense pouvoir affirmer que je suis sans doute très loin de l exhaustivité et ce que cela soit en terme de problèmes techniques mais aussi éthiques. L avenir nous apportera sans doute pas mal de réponses. Néanmoins, pour le moment, je me concentre sur ces quelques points que je vois comme essentiels même si ceux-ci ne seront sans doute pas suffisants. 6.1 Techniques : Dans un premier temps, il est important de prendre conscience que nous dépendons fortement de l électricité. Ce qui signifie qu il faut en prendre soin et mettre en place les mesures nécessaires pour protéger l infrastructure. De plus, si ce bien est précieux pour nous, il l est encore plus pour nos ennemis qui ne se priveront pas d exploiter les moindres failles. Dans un deuxième temps, le smart grid propose de faire transiter des informations qui sont cruciales par le biais d un réseau de type publique "internet". C est un peu comme envoyer son galion rempli d or en plein de milieu de l océan. Dès lors il semble important de mettre en place des procédures qui garantiront une série de 6 valeurs : 1. "Confidentialité : qui doit assurer la protection des données contre les attaques non autorisées. 2. Authentification : qui doit permettre de s assurer que celui qui se connecte est bien celui qui correspond au nom indiqué. 3. Intégrité : qui garantit que les données reçues sont exactement celles qui ont été émises par l émetteur autorisé. 4. Non-répudiation : qui assure qu un message a bien été envoyé par une source spécifiée et reçu par un récepteur spécifié. 5. Le contrôle d accès : qui a pour fonction de prévenir l accès à des ressources sous des conditions définies et par des utilisateurs spécifiés." [13] 6. "Disponibilité : Prévenir les DOS (Denial of Service) ainsi que l intrusion" [16] 13

16 Je suis loin d être un spécialiste concernant la sécurité de la transmission d information, je me réfère donc à ce que j ai pu trouver dans le livre de Guy Pujolle. De plus, mon but n est pas de basculer dans un niveau très technique, j ai donc cherché à faire ressortir les 6 points conceptuels sans tenir compte de leur implémentation technique au sein d un smart grid. Cependant, les règles énoncées permettent un transport relativement sécurisé de l information néanmoins, celles-ci ne tiennent pas compte d une entité qui pourrait être compromise et que cela soit physiquement ou virtuellement. Voici deux points dont je pense qu il est important de tenir compte : 1. La manipulation des données émises par les capteurs pourraient se faire sans trop de problème étant donné que ceux-ci risquent de se retrouver en très grand nombre et dans plein d endroits où il n est pas forcément possible de mettre en place une surveillance. Ce qui laisse le loisir de les analyser / modifier.[16] 2. Une altération pourrait arriver entre deux machines qui communiquent et serait difficilement détectable étant donné le peu d interventions humaines. (Stuxnet 1 ) Je n ai pas envie de tomber dans la théorie du complot, néanmoins, comme je l ai mentionné plus haut, les réseaux électriques sont sensibles et précieux! C est ce qui en fait une cible de choix pour nos ennemis. Bien entendu, il ne faut pas forcément imaginer qu un individu ou groupe d individus ait envie de s en prendre à notre réseau électrique dans la mesure où cela ne représente pas un intérêt majeur pour des personnes isolées. Cependant, des gouvernements ont les moyens, les informations mais surtout l intérêt de le faire! [6] Il faut se rendre compte que paralyser un ou plusieurs smart grids pourrait faire stopper l économie entière d une zone géographique. De plus, ce n est pas de la fiction si on se penche sur le cas de Stuxnet 2, nous pouvons voir qu il y a une volonté de s attaquer à des systèmes industriels et plus particulièrement au secteur de l énergie (centrale hydro-électrique/nucléaire dans notre cas). Après il faut relativiser les risques, notre réseau électrique est sensible sans pour autant être un smart grid. A côté de cela, on peut noter que le smart grid a une volonté de résilience au travers de la mise en place d un système de self-healing. On peut donc imaginer qu il y a une volonté de construire un réseau plus robuste et que celui-ci pourrait éviter des blackouts généralisés. Il convient donc de nuancer les risques.[1] 6.2 Ethique/Vie privée : Le smart grid apporte son lot de questions concernant la vie privée des individus. En effet, le concept de smart grid repose sur une quantité d informations et de plus très précises concernant l utilisation énergétique. Ces informations pourraient dès lors être utilisées pour réaliser ceci : 1. Déterminer le nombre d occupants de la maison. 2. Déterminer les horaires de ceux-ci. 3. Utilisation d une alarme ou pas. 4. Fréquences d utilisation de l ensemble des appareils. 5. Kill Switch 6. Utilisation de système sans fil (polémique concernant l utilisation d ondes radios) 1. http ://smartgridnews.com/artman/publish/technologies_security/smart-grid-the-internet-of-things-andsecurity-an-inside-look-6188.html#.vffeoecxyu : consulté le 30/12/ http ://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2010/10/01/ar html : consulté le 30/12/

17 Quand on voit les polémiques que suscite la vie privée sur les réseaux sociaux, on peut facilement imaginer les débordements qu il pourrait y avoir si certains des grands acteurs du web pouvaient agréger les informations provenant des smart grids. L exemple qui me vient à l esprit est le rachat de la société Nest 3 par Google. D un côté c est génial car cela permet de donner un gros coup de boost à la technologie via le marketing et les investissements néanmoins cela permet aussi à Google de toujours en savoir plus sur nous et ce jusqu au sein de notre chambre à coucher. Concernant les kill switchs, on peut être amené à se demander si certaines personnes ne seront pas délestées du réseau tout simplement car elles n auront pas souscrit à une offre de type premium alors que d autres auront toujours du courant au sein de la même rue. Je ne sais pas exactement si un choix arbitraire est mieux mais finalement nous serons encore moins égaux par rapport à des besoins vitaux. Je concède tout à fait que mon voisin puisse surfer plus rapidement si il paie plus cher, néanmoins, ce n est pas un besoin qui me semble vital. Je pense qu il faut sensibiliser les pouvoirs en place et ne surtout pas laisser ce genre de décisions à des acteurs privés qui risquent de prendre des choix qui ne correspondent pas au bien de la majorité. 3. http ://www.forbes.com/sites/rakeshsharma/2014/01/13/googles-acquisition-of-nest-and-your-privacy/ : consulté le 30/12/

18 Chapitre 7 Conclusion : Les réseaux électriques que nous connaissons sont entrain d évoluer vers les smart grids de demain. Je suis bien conscient que le changement est lent et qu il n est pas toujours perceptible par les personnes lambdas néanmoins il y a une réelle nécessité de changement pour pourvoir aux défis que nous allons rencontrer. A côté de cela, je suis passionné par les technologies, celles-ci m intriguent et je suis généralement content de voir qu elles nous apportent du confort même si celui-ci n est pas toujours essentiel. Cependant la thématique du smart grid est bien plus qu une nième technologie sans grand intérêt, celle-ci permettra non seulement de garantir notre modèle de consommation tout en étant rentable et écologique. En effet, on peut souvent constater que l écologie implique des coûts voir freine les ambitions de notre société cependant les smart grids démontrent qu il est possible d allier l écologie avec la rentabilité économique. Malgré tout, je reste conscient que la technologie apporte autant de problème qu elle n en résout. Il serait bien entendu naïf de croire que les informations générées par les smart grids ne serviront qu à la stricte utilité du système. Dans un premier temps cela sera sans doute le cas, premièrement pour ne pas effrayer le futur consommateur mais quand le système sera généralisé, les tentations seront bien trop grandes pour ne pas monétiser les informations. J espère que le législateur ainsi que des collectifs pourront surveiller et garantir une certaine confidentialité des données. Cependant, il n est pas possible de lutter contre le changement. Dès lors je pense qu il faut anticiper, prendre conscience des risques puis trouver des solutions innovantes. Dans un dernier temps, il ne faut pas oublier que nous sommes plus que dépendants de l électricité et pourtant ce réseau est fragile. Il est important de penser le smart grid comme quelque chose de sécurisé et ne pas développer la technologie sans en envisager les failles. 16

19 Bibliographie [1] A. B. M. Shawkat Ali. Smart Grids : Opportunities, Developments, and Trends. Green Energy and Technology. Springer London, Dordrecht, [2] Anonymous. Accenture global services limited : Patent issued for smart grid deployment simulator. Energy Weekly News, November [3] Shengli Bao. The research of smart grid applications based on IOT. In David Jin and Sally Lin, editors, Advances in Electronic Engineering, Communication and Management Vol.1, number 139 in Lecture Notes in Electrical Engineering, pages Springer Berlin Heidelberg, January [4] Damien Ernst. Tribunes de l ULB : Blackout, des vérités qui dérangent, November [5] European Commission : Eu action on climate. brief/eu/. Accessed : [6] Michael Grotenhoff and Marcel Kolvenbach. Netwars : La guerre sur le net, August [7] Stephan Haller, Stamatis Karnouskos, and Christoph Schroth. The internet of things in an enterprise context. In John Domingue, Dieter Fensel, and Paolo Traverso, editors, Future Internet FIS 2008, number 5468 in Lecture Notes in Computer Science, pages Springer Berlin Heidelberg, January [8] Olivier Hersent, David Boswarthick, and Omar Elloumi. The Internet of Things : Key Applications and Protocols. Wiley-Blackwell, Chichester, West Sussex, edition : 2nd edition edition, January [9] Stamatis Karnouskos. The cooperative internet of things enabled smart grid, [10] Stamatis Karnouskos. Asset monitoring in the service-oriented internet of things empowered smartgrid. Service Oriented Computing and Applications, 6(3) : , September [11] Stamatis Karnouskos. The cloud of things empowered smart grid cities. In Giancarlo Fortino and Paolo Trunfio, editors, Internet of Things Based on Smart Objects, Internet of Things, pages Springer International Publishing, January [12] Adrian McEwen and Hakim Cassimally. Designing the Internet of Things. John Wiley & Sons, Chichester, West Sussex, United Kingdom, November [13] Guy Pujolle and Olivier Salvatori. Les réseaux. Eyrolles, edition : 7th edtion 2011 edition, [14] Manfred Pöchacker, Anita Sobe, and Wilfried Elmenreich. Simulating the smart grid. arxiv : [cs], pages 1 6, June arxiv : [15] Jeremy Rifkin. The Zero Marginal Cost Society : The Internet of Things, the Collaborative Commons, and the Eclipse of Capitalism. Palgrave Macmillan Trade, New York, April [16] Vishwapathi Rao Tadinada and Kwok Wu. Scalable extensible secured and safe smart gateway platform solution for smart grid/ energy and IoT. In Maristella Matera and Gustavo Rossi, editors, Trends in Mobile Web Information Systems, number 183 in Communications in Computer and Information Science, pages Springer International Publishing, January

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