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
Un peu d histoire 2
Les «blackouts» Pertes: 61 800 MW Personnes: 50 millions Durée: jusqu à 2 jours USA / 14 Aout 2003 Pertes: 20 000 MW Personnes: 57 millions Durée: 2 heures Italie / 28 Septembre 2003 Source CRE 3
Les «blackouts» 4 novembre 2006 51 Hz 49 Hz 49.7 Hz Pertes: 17 000 MW Personnes: 10 millions Durée: 2 heures Source UCTE 4
Besoin de capteurs 5 Courtesy of UCTE
Securité d approvisionnement Rapport de 2007 6
Absence de blackout national MAIS Blackout massif en Inde : 30-31 juillet 2012 / 01 août 2012 Photo NASA : 30 juillet 2012 Photo NASA : 31 juillet 2012 - Plus de 300 millions de personnes touchées - 60 états privés d électricité - 300 trains affectés
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
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
«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
DEFINITION? 11 Source CRE
DEFINITION? Source: AREVA 12 T&D
DEFINITION? Courtesy of SmartGrids EU 13
Les types de réseaux Structure maillée Structure étoilée P P TRANSPORT DISTRIBUTION 14
Le réseau de transport 15
Le réseau de distribution purement passif Structure étoilée P DISTRIBUTION 16
Smart Grids : La nécessaire mutation du réseau électrique Source : ERDF 17
Un peu d histoire The War of Currents Nikola Tesla (1856 1943) Source Wikipedia Edison and Tesla Fight Over How To Power the World DC or AC? Source Wikipedia George Westinghouse (1846 1914) Source Wikipedia 18
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
«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
«Les réseaux électriques du futur» - DC et / ou AC? Les technologies - Comité de Domaine Ministère - Diplôme ingénieur Son évolution - Expérimentation territoriale Les enjeux 21
Le comptage évolué 22
Compteur évolué Réseau WAN (GPRS, RTC / Internet ) Système d information centralisé (GRD) SI comptage + SI réseau Concentrateur CPL Source CRE 23
Compteur évolué Source CRE 24
Source CRE 25
Compteur évolué Source CRE Exemple d intervention: Changement du calibre de puissance 26
Source CRE 27
Effacement diffus - Principe Source ADEME 28
Effacement diffus Principe «effet report» Source ADEME 29
Effacement diffus Résultats Campagne test de Janvier 2012 à Mars 2012 Source ADEME 30
Effacement et Linky 31
Les bâtiments intelligents 32
Bâtiment «intelligent» Source CRE 33
Source CRE 34
L électronique de puissance 35
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
AC ou DC? 37
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
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
Liaisons à courant continu un exemple récemment dramatique 40
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Le transformateur DC! 42
Les Nano-Grids! 43
Les Nano-Grids! 44
Les «Super grids» 45
Courtesy of Leonardo-energy 46
Courtesy of Leonardo-energy 47
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Super Grids «Smart Super Grids» 49
Le véhicule électrique 50
Les solutions? 51
Les Nano-Grids! 52
La révolution dans les TIC Internet des objets M2M (Machine-to-Machine) 53
Transmission Grid Sharing Grid Building Distribution Grid Information exchange Power electronics static converter 54
Transmission Grid Sharing Grid Smart Building Distribution Grid Information exchange Power electronics static converter Internet des objets 55
«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
Dimension sociétale 57
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L Electricien est un métier d avenir, il s en trouve désormais renforcé par les nouveaux besoins résultant de l économie verte. Création de 225 000 emplois sur une période de 5 ans (2010 2015) Urgence de formations en matière de: Gestion technique du bâtiment Réseaux électriques intelligents Eclairage / Eco-éclairage Augmenter les formations en Electrochimie ( stockage ) 61
Les démonstrateurs 62
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
STABILITE? Courtesy of PJM 64
Le projet «Smart Grids» Vendée 65
Source : ERDF Smart Grid Vendée : un démonstrateur Smart Grid
Merci pour votre attention 67