Smart Energy ELVIRE LEBLANC. SMART ENERGY Key drivers & LIST Strategy. Elvire.Leblanc@cea.fr

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1 Direction de la Recherche Technologique 1 Smart Energy ELVIRE LEBLANC

2 Direction de la Recherche Technologique Maitrise de l énergie : les enjeux sur le plan national Social sécurité, équilibre offre/demande Sécurité d approvisionnement standardisation sensibiliser les consommateurs TIC nouveaux services Economique économies d énergie efficacité énergétique Mobilité élect. développement et intégration des ENR Environnement Pour un impact quantifiable : passage à l échelle Feuille de route sur les réseaux et systèmes électriques intelligents, ADEME, déc Groupe de travail sur la Maîtrise de la pointe électrique, Meddem, avril

3 Direction de la Recherche Technologique Répondre aux enjeux Européens Social Reliable Energy Demand response Security of supply Standards Customer participation ICT services that enable businesses Market Save Energy Efficient Energy management E-mobility Integration of DER sources Environnement European Strategic Energy Technology Plan SET-Plan 2010 to validate at scale technologies Strategic Research Agenda for Europe s electricity networks of the future, ETPS, EUR 22580, 2007 Impacts of ICT on Energy Efficiency, EU DG INFSO, 2008 The European Electricity Grid Initiative (EEGI), 2010 EUROPEAN ENERGY RESEARCH ALLIANCE EERA Joint Programme on Smart Grids,

4 Direction de la Recherche Technologique 4 Transmission Grid Problem : Production decreases Multi-scale Demand-Response Sharing Grid The price increases for the next 2 hours I sell what is stored. Smart Building Order economic incitement Distribution Grid Synthesis

5 Direction de la Recherche Technologique Ce qui implique des échanges d informations Transmission Grid Sharing Grid Distribution Grid Smart Building 5

6 Direction de la Recherche Technologique 6 Communications sûres et fiables Convergence Sûreté et sécurité de fonctionnement Energie des logiciels Telecoms Gestion de bases de données Interopérabilité et Normalisation Maitrise Demand de Response l énergie

7 Direction de la Recherche Technologique 7 Smart Grid challenges on smart protocols : secure and reliable communications Challenges Description Interoperability Interoperability of protocols and applications between different products and technologies Security Security of data (confidentiality / privacy) Security of the infrastructure Energy Efficiency Energy efficient path in the infrastructure Service Resilience Service resilience is maintained by self healing and fault tolerant system Scalability Scalability of a communication in a network with a high number of nodes and heterogeneous links 1. AAA: Authentification Authorization Accounting

8 Direction de la Recherche Technologique 8 Interopérabilité et Normalisation: contribuer aux choix des standards 3 Tasks Groups IEEE P2030 : Provide guidelines in defining smart grid interoperability Address interconnection and intra-facing frameworks and strategies with design definitions Stimulate the development of a Body of IEEE 2030 smart grid standards ETSI M2M

9 Direction de la Recherche Technologique 9 Intelligence des systèmes complexes Tools What we offer to smart Buildings and Smart Grid Data base synthetic information allowing automatic fast response Multi-scale fuzzy logic Real-time machine learning : forecasting human behavior Stochastic modelization Multi-parameter Forecast Signal analysis in sensor networks Neural network theory to anticipate defaults Predictive and Real Time Demand Response

10 Direction de la Recherche Technologique Reducing the cost of system and software design Facts System and software design is getting more complex New standards are emerging (SysML, MARTE). Challenges Lower the cost of system and software design Take into account: Requirement engineering Real time constraints Safety/reliability constraints Solutions A tool suite named PAPYRUS. Papyrus is based on the Eclipse platform. Papyrus properly implements standards like MARTE or SYSML. 10

11 Direction de la Recherche Technologique Reducing the cost of system and software design Facts Smart grid requires high availability equipments Software plays a stronger role in the grid equipments. Challenges Some parts of the software are critical and should be bug free and cyber attack protected Solutions We propose a framework named Frama-C. It is currently in use for critical aeronautical software. It enables a validation of software and not on product which eases the integration of COTS software. 11

12 Direction de la Recherche Technologique 13 Prédiction et explication des prix de l électricité Besoins industriels Prédiction des prix de l électricité Explication du rôle des multiples variables Prédiction des pics de prix Verrou Modèles multiparamétriques 2008 : signature d un accord de partenariat scientifique pluriannuel Consommation Météo Moyens de production Cours fuel, gaz, CO 2 Identification SMART des situations ENERGYà fort risque Extraction de Key l information drivers & LIST pertinente Strategy

13 Direction de la Recherche Technologique 14 Efficacité énergétique bâtiments Energie solaire Besoins industriels Optimisation de l utilisation de l énergie solaire Contrôle-commande Supervision Verrou Prise en compte du problème dans son ensemble PA C CH AU DI ER E Modèle de prévision météo à 24h Disponibilité énergétique clim clim Expertise Superviseur Prédiction paramètres météo locaux Optimisation du stockage Supervision par systèmes experts à logique floue

14 Direction de la Recherche Technologique 15 Optimization of the energy management Challenges Interoperability Real time, multi-parameter, distributed, scalable Security Cyber Attack resistance Service Resilience Generic Energy Efficiency Scalability Energy Efficient Building Intelligent management of energy production units, storage units, consumption units AI AI AI AI AI AI Distributed intelligence Human Behavior Learning and Prediction

15 Direction de la Recherche Technologique 16 Présentation Projet FP7 recherche en TIC sur recharge du véhicule électrique Début du projet : Mars 2010 Durée du projet : 3 ans. Le consortium : 11 partenaires issus de 5 pays Objectif = Assurer le conducteur de la facilité et de la sureté de recharge Courts de l énergie Météo Circulation routière Calendrier

16 Direction de la Recherche Technologique 17 Project : Green Mobility on Saclay Campus Demonstrators 1) Cybercar on dedicated site (no driver vehicle) 2) Autolib with automatic return 3) Automatic electricity reload for Cybercar & Autolib 4) Energy Optimization for Electric Vehicle Infrastructure 1) Dedicated road + smart cross roads 2) Electric reload spot 3) Storage / soft energy production

17 Direction de la Recherche Technologique 1.2 Différentes familles de mobilité innovante ACC (Advanced City Cars) Cybergo VIPA Cristal - Mobilité individuelle ou semi collective - Réseau banalisé /plateau piétonnier - Conduite manuelle ou automatisée GRT (Group Rapid Transit) - Navettes urbaines semi collectives (capacité de 6 à 20 personnes) - Réseau site propre protégé - Véhicules automatisés Parkshuttle Robosoft Numexia PRT (Personal Rapid Transit) - Navettes urbaines individuelles (capacité de 4 personnes) - Réseau site propre intégral - Véhicules automatisés 2Getthere Vectus Ultra 18

18 Direction de la Recherche Technologique 19 Communications sûres et fiables Intelligence des systèmes complexes Sûreté et sécurité de fonctionnement temps réel Interopérabilité et Normalisation Utilisateur de services Acteur Plateforme logicielle Interopérable, Évolutive, Temps réel et sûreté logicielle

19 Direction de la Recherche Technologique Smart Sensors (intelligent vision, ) 12. Smart Interface (IHM Tactile, Audio) 3. Reconnaissance sémantique pour 2 systèmes experts 34. Multi parameters Expert Systems Decision making Data Mining Intelligent Business - Business model Local Demand Response 78. High level Demand Response 89. Software reliability and security 910.Interoperability and standards 1011.Reliable and secure communication Utilisateur de services 0 Acteur 6 Demand Demand Response Response smoothing the peaks Data privacy

20 Direction de la Recherche Technologique 21 P A CC H A U D I E R E Maitrise de l énergie +... Health