id de A à Z la chaine du système électrique intelligent est testé Intégrer les futurs usages de l électricité : le véhicule électrique et les bornes de recharge qui pourront servir de réserve d électricité Gérer les pics de consommation pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et aider à la sécurisation du système électrique. Piloter de manière à travers le compteu cant, le poste HTA / B solutions innovantes e d information.
Sommaire 1 Chapitre 1 L essentiel sur GreenLys Chapitre Vers un nouveau modèle énergétique 4 Un projet ambitieux 5 Des bénéfices pour tous 6 Deux plateformes de démonstrations complémentaires 7 Les finalités de GreenLys 8 2 Chapitre 3 Les premiers retours d expérience Qualité et sécurité des réseaux électriques modernes et innovants 10 Productions décentralisées et nouveaux usages : quel impact sur le réseau? 12 Faire du client un consomm acteur avisé et responsable 13 L agrégateur de flexibilité 16 Les champs d expérimentation à venir Chapitre Les étapes pour 2013-2014 18 ANNEXES Les partenaires 20
GreenLys, l énergie intelligente du futur CHAPITRE 1 : L essentiel sur GreenLys Vers un nouveau modèle énergétique La manière de produire et de consommer l électricité, en France et dans le monde, change. Ces évolutions vont engendrer de profondes mutations sur les réseaux de distribution d électricité. Elles résultent de trois principaux facteurs : l ouverture des marchés et les changements réglementaires ont multiplié le nombre, les rôles et les responsabilités des acteurs qui interviennent dans le paysage énergétique : fournisseurs, gestionnaires de réseaux, producteurs, collectivités locales et consommateurs. Ces changements ont suscité de nouvelles attentes des fournisseurs et renforcé les exigences des clients et des collectivités locales ; la prise de conscience environnementale liée au changement climatique a favorisé l émergence d une production décentralisée utilisant les énergies renouvelables (photovoltaïque, éolien, hydroélectricité, ) et la diffusion de politiques de maîtrise de l énergie (MDE) qui rendent le consommateur acteur de sa consommation d énergie ; l arrivée de nouveaux usages ou modes de consommation et des productions décentralisées d électricité d origine renouvelable (pompes à chaleur, véhicules électriques, unités de stockage d électricité ) peut impliquer de nouveaux défis techniques dans la gestion et la conduite des réseaux de distribution d électricité. Historiquement conçus pour transporter l énergie électrique d une production centralisée (centrales à forte puissance) jusqu au consommateur, les réseaux de distribution vont devoir s adapter et évoluer tout en conservant le même niveau de qualité et de sécurité. Le système «simple et centralisé» se transforme en système «complexe et décentralisé». Le projet GreenLys a été imaginé pour répondre à ces nouvelles tendances. L enjeu est d expérimenter des solutions innovantes dans le cadre d un démonstrateur en conditions réelles pour définir les bases de construction et de fonctionnement du système électrique intelligent du futur. 4
1 Chapitre Un projet ambitieux GreenLys est un projet de développement de réseaux, de systèmes électriques intelligents. Il a été retenu dans le cadre du premier programme d investissements d avenir, suite à l appel à manifestation d intérêts de l ADEME en 2009. 40 millions d euros seront investis dans le projet sur la période 2012-2016, dont 9, 6 millions d euros d aides de l ADEME au titre du Programme d investissements d avenir. GreenLys est mis en œuvre par un consortium de partenaires aux compétences complémentaires, représentatifs du système électrique français : ERDF, GEG, GDF Suez, Schneider Electric et Grenoble INP. Le projet associe des experts Smart Grid : Atos Worldgrid, le Cnrs EDDEN, Hespul, le CEA-LITEN, Alstom Grid, RAEE et RTE. Il bénéficie du soutien des Villes de Lyon et Grenoble qui, avec les éco-quartiers Confluence à Lyon, ZAC de Bonne et Presqu île scientifique à Grenoble, offrent un intéressant terrain d expérimentation. Lyon et Grenoble confirment ainsi leurs ambitions en matière d efficacité énergétique et de ville durable. Première vision globale Smart Grid GreenLys est le premier démonstrateur à tester le fonctionnement d un Smart Grid dans sa globalité, en mettant à contribution les différents acteurs du marché de l électricité, du producteur au consommateur final, en passant par le distributeur et le fournisseur d électricité. Son démonstrateur grandeur nature intègre le consommateur, les installations d énergies décentralisées (photovoltaïque, cogénération), les véhicules électriques, une structure communicante exploitant les ressources du compteur Linky d ERDF. Deux plateformes technologiques sont développées en zone urbaine, à Lyon et Grenoble. Au total, jusqu à 1000 clients résidentiels et 40 sites tertiaires participeront à l expérimentation. Cette vision systémique permet d appréhender la valeur ajoutée potentielle d un Smart Grid dans ses dimensions sociologique, environnementale, économique et technologique La référence Smart Grid GreenLys vise le déploiement généralisé de solutions innovantes expérimentées et validées : nouveaux modèles d affaires prenant en compte le consommateur actif ; stratégies d investissements pour les réseaux électriques français intégrant les récentes innovations technologiques ; scénarios de transitions pour faire évoluer le système actuel vers l état de Smart Grids ; prise en compte des résultats des études transverses sur les choix technologiques, économiques. GreenLys a l ambition de contribuer à la normalisation d un Smart Grid fonctionnel, d orienter les filières industrielles françaises en vue de développer un modèle de Smart Grids à la française, de renommée internationale. Les solutions expérimentées Un «réseau autocicatrisant». Un réseau toujours plus automatisé et communicant grâce aux ressources de la nouvelle génération de compteur Linky et aux nouvelles générations d équipements d automatisation situés dans les postes de distribution (RTU : Remote Terminal Unit). Un réseau qui accueille massivement des installations de production décentralisée (à base d énergies renouvelables et/ou de gaz naturel) et des véhicules électriques. Des équipements, des offres tarifaires innovantes et des services proposés à des consommateurs volontaires (résidentiels et tertiaires) pour mieux gérer leur énergie et participer à une consommation plus verte. Un modèle économique et réglementaire prenant en compte l ensemble des enjeux d avenir. Solutions de mesures, d observabilité et d analyse du réseau électrique rendues possibles par les NTIC. Un dispositif d agrégation de la flexibilité des consommations (via des effacements et du pilotage de la production décentralisée). 5
GreenLys, l énergie intelligente du futur CHAPITRE 1 : L essentiel sur GreenLys Des bénéfices pour tous GreenLys sera en mesure d apporter des bénéfices à tous les acteurs du système : en s intéressant au système électrique dans sa globalité, en mettant l accent sur la recherche systématique de gisements de valeurs à tous les niveaux du système, en proposant des solutions innovantes. Les gestionnaires de réseaux électriques Les solutions nouvelles d effacement et de report, avec des consommateurs informés et actifs, ainsi que les solutions de mesures et d observabilité du réseau autorisent une meilleure gestion des pointes de consommation, l intégration optimisée des productions décentralisées, et une meilleure gestion des investissements. La collectivité Création de valeur environnementale (réduction des gaz à effet de serre) et sociétale (création d emploi sur de nouvelles solutions technologiques et sur de nouveaux services). Le client final Grâce aux solutions de communication (interface web, pilotage et suivi, alerte consommation, offres d effacement ou de report, conseils), il va pouvoir mieux maîtriser ses consommations, réduire sa facture et aussi l empreinte environnementale de son mode de consommation. Les fournisseurs et producteurs d électricité Les technologies innovantes expérimentées dans GreenLys permettent une meilleure gestion du parc de production, une qualité d énergie améliorée, de nouveaux services et des tarifs adaptés à proposer aux clients. 6 Gestionnaire de réseaux
1 Chapitre Deux plateformes de démonstration complémentaires Le démonstrateur GreenLys est déployé en zone urbaine. Les sites expérimentaux sont équipés de compteurs communicants Linky et de Box Energie permettant le suivi et l optimisation des usages électriques en lien avec la production locale. Les deux plateformes partagent un même système d information afin de suivre et piloter l ensemble des sites. Cinq objectifs sont attendus de ces équipements : donner de la flexibilité au système grâce à des effacements courts ou des reports chez les clients incités à une gestion active ; diminuer les coûts d approvisionnement les jours de pointe par de l effacement programmé ; fournir des services au réseau de distribution et de transport comme le délestage ciblé en cas de congestion du réseau, ou d incidents ; interventions à distance, télérelève journalière avec Linky ; information sur les modes de consommation de l électricité, alerte consommation, offres tarifaires innovantes incitant à la MDE avec la Box Energie. La plateforme technologique de Lyon Couvre les 4 ème, 5 ème, 6 ème et 9 ème arrondissements et le nouveau quartier Lyon Confluence. Quelques 180 000 clients sont équipés par ERDF du compteur communicant Linky. En aval du compteur, déploiement d outils permettant de piloter la production intermittente (photovoltaïque, éolien, cogénération) et de fournir des services au système et aux clients pour diminuer les coûts d approvisionnement les jours de pointe. Équipements complémentaires sur les réseaux 20 000 Volts (HTA) et 400 Volts (BT) pour contrôler l état et le comportement du réseau en temps réel et différé : les fonctions avancées de conduite de réseaux permettent l autocicatrisation en HTA ; celles testées sur le réseau BT à partir de données relevées par les compteurs Linky et de capteurs innovants situés dans les postes de distribution améliorent la qualité d acheminement. Déploiement de box de gestion de l électricité chez le particulier permettant de réduire sa consommation électrique et de contribuer à un meilleur équilibre production d énergie verte/consommation. La plateforme technologique de Grenoble Couvre les sites de l éco-quartier ZAC de Bonne, d Europole, de la Presqu île scientifique. Bornes de recharge des véhicules électriques dont une station de recharge rapide. GEG équipe ses clients de compteurs communicants Linky couplés à un système de gestion informatique spécifique pouvant recevoir des compteurs communicants (eau, électricité, gaz). GEG, Schneider Electric et Grenoble INP testent une solution innovante de reconfiguration automatique de réseau Déploiement de box de gestion de l électricité chez le particulier permettant de réduire sa consommation électrique et de contribuer à un meilleur équilibre production d énergie verte / consommation. Test d une solution à base d électronique de puissance capable de compenser les contraintes de tension engendrées par l intégration des énergies renouvelables sur le réseau. Test sur le centre de recherche de Schneider Electric 38TEC d une solution de gestion des effacements à l échelle du bâtiment. Équipements complémentaires sur les réseaux HTA/BT pour contrôler l état et le comportement du réseau en temps réel et différé. 7
GreenLys, l énergie intelligente du futur CHAPITRE 1 : L essentiel sur GreenLys Les finalités 1 Le Smart Grid est-il viable, combien vat-il coûter et que va-t-il rapporter? La finalité est de savoir dans quelle mesure les coûts investis dans la création et le fonctionnement d un Smart Grid apporteront des bénéfices suffisants pour envisager son déploiement complet ou partiel. Mais aussi d identifier les avantages qu en retireront les producteurs d électricité, les gestionnaires de réseau de transport et de distribution, les fournisseurs d énergie, l agrégateur(définition p16), les consommateurs et plus globalement, la collectivité. 2 Qu apportent le Smart Grid aux consommateurs? Les Smart Grids permettent de garantir un approvisionnement sûr et de qualité en électricité, d offrir des moyens de pilotage et d informations de consommation en énergie plus précises, simplifier les interventions à domicile, réduire les temps de dépannage, faciliter la recharge des véhicules électriques et le développement des énergies renouvelables. 4 Comment exploiter l infrastructure communicante pour administrer des fonctionnalités Smart Grid? Une infrastructure communicante a commencé à se mettre en place à Lyon depuis déjà trois ans, avec l installation par ERDF de 180 000 compteurs Linky. Au cœur de la transition énergétique, ce nouveau système d information assurera l optimisation de la boucle locale d électricité, permettra à chaque client d être «éco-acteur» de sa consommation : un pas déterminant vers une meilleure sobriété énergétique dans les comportements. 3Pour un juste dimensionnement du réseau de demain La France compte plus de 1 300 000 km de lignes. Un réseau performant qui progresse d environ 10 000 km par an, mais qui connaît chaque année de très courtes périodes de surcharge. Faut-il pour autant dimensionner le réseau en fonction de ces quelques heures de «crêtes» ou repenser ses évolutions futures en tablant sur des changements de comportement de consommation? Le Smart Grid, les offres tarifaires innovantes participent à ces changements avec, à la clé, des économies à réaliser sur les extensions envisagées. Compteur communicant Linky 8
1 Chapitre 5 Comment anticiper le déploiement massif des nouvelles ressources et du véhicule électrique? La production d énergie d origine photovoltaïque et éolienne progresse actuellement très rapidement en France. Ce phénomène récent constitue une rupture dans l histoire de l infrastructure électrique. A cela se rajoute les nouveaux usages de l électricité, comme l émergence des véhicules électriques qui complexifie aussi la donne pour les gestionnaires de réseau. Hier, l électricité allait des centrales de production vers les foyers de consommation. Aujourd hui l électricité doit circuler dans les deux sens. Ce qui implique pour les gestionnaires de réseaux la nécessité de rendre ces réseaux plus «communicants». Par ailleurs, le réseau devra être capable d optimiser en temps réel l ensemble des productions locales et des consommations, en tout point du réseau et à chaque instant. Ceci nécessite d améliorer la prévisibilité de la production décentralisée et des consommations à la maille locale. C est l un des enjeux du Projet GreenLys! 7 8 Comment développer la participation des consommateurs Consommer mieux, consommer moins, conserver un haut niveau de confort tout en minimisant son empreinte environnementale et en maîtrisant sa demande énergétique. Il s agit de donner aux consommateurs les moyens de comprendre leur consommation et d en prendre le contrôle, grâce à une tarification innovante et à des services de pilotage et de suivi des consommations. Expérimenter les fonctions avancées de pilotage de réseaux et réaliser des tests «grandeur nature» avec des consommateurs. L expérience GreenLys s appuie notamment sur la combinaison d un réseau électrique, et d un réseau de données basé entre autres sur le système Linky et sur une chaîne de «contrôle commande» propre au système d information GreenLys. Cette infrastructure crée de la communication et de l information pour tous les utilisateurs du réseau, les producteurs, l agrégateur, les fournisseurs, les gestionnaires de réseau, et pour les collectivités. GreenLys dispose ainsi de deux plateformes de «démonstration» à Lyon et à Grenoble, pionnières de ce que seront les villes de demain, des villes durables et intelligentes. 6 Supervision d un parc de véhicules électriques Agrégateur, une fonction à modéliser, une nouvelle relation à construire Il existe un vaste gisement de valeurs exploitable en réalisant des effacements de consommation et en pilotant des systèmes de production décentralisés. Une fois agrégés, ces différents actifs seront valorisés sur les marchés. 9 plateforme Installer et tester les équipements de gestion de l énergie connectée à une de services Il s agit d un équipement composé de petits appareils reliés, par l intermédiaire d une box, au système d informations GreenLys via une connexion internet haut débit. Cet équipement pilotable sur place ou à distance depuis un smartphone, une tablette ou un ordinateur permet au client testeur d agir sur sa consommation électrique. 9
CHAPITRE 2 : Les premiers retours d expérience GreenLys, l énergie intelligente du futur Qualité et sécurité des réseaux modernes et innovants L un des enjeux de GreenLys est de constituer une structure de réseau électrique plus intelligente, plus automatisée, plus communicante et de mettre en œuvre un réseau auto-cicatrisant. Sur les zones expérimentales de Lyon et Grenoble, l infrastructure communicante est composée de compteurs Linky, de concentrateurs installés dans les postes HTA(20 000V) /BT(400V) et d un système de communication par courant porteur en ligne (CPL*). L ensemble permet de recueillir et remonter les informations enregistrées par les compteurs, mais aussi d interagir avec l aval compteur par ordres descendants. Les données sont relevées quotidiennement, pour tous les consommateurs et tous les producteurs de la zone équipée en compteurs Linky. Elles sont stockées dans les concentrateurs et remontées par GPRS* jusqu au système d information du distributeur. CPL : le courant porteur en ligne transmet des données numériques via le réseau électrique. GPRS : il permet la communication entre les concentrateurs et le système d information central. Les capacités innovantes d un réseau communicant Une telle infrastructure communicante améliore la connaissance de la courbe de charges (représentation de la consommation ou de la production, par pas de 10 minutes), donne une vision globale des consommations et productions d une zone géographique donnée. Le Smart Grid promet ainsi l accès à un volume inédit de données sur les consommations, les productions, l énergie des immeubles, sur les flux qui transitent sur les réseaux. Linky est capable de téléopérer par CPL et par GPRS, ce qui rend possible le pilotage à distance et en temps réel des effacements de pointes mobiles chez les clients, tout en évitant les surcharges du réseau. Des fonctions d interopération qui laissent envisager des modèles tarifaires bien plus sophistiqués que les actuels. Interconnectés et pilotés par un système intelligent, les réseaux profitent de la surveillance améliorée de la qualité de l alimentation électrique pour anticiper les défaillances. Ils sont capables de détecter les incidents, les isoler pour les corriger, traiter automatiquement la reconfiguration du réseau et réalimenter rapidement la clientèle (réseau auto-cicatrisant). 70% des clients sont réalimentés en moins de 20 secondes à la suite d un incident (sur la zone de test de GreenLys). De nouvelles solutions de mesures et de contrôles du réseau électrique sont également déployées sur les réseaux de Lyon et Grenoble. Ces solutions permettent de connaître exactement la qualité du réseau électrique et des flux énergétiques. À partir de ces données mesurées au niveau du réseau et des données fournies par Linky, des algorithmes sont mis au point et testés afin de minimiser les pertes électriques. Cette solution permet aussi de mesurer en temps réel les contraintes engendrées sur le réseau par les énergies renouvelables. La solution «Smart Scan GreenLys» est un logiciel qui permet de localiser les pertes sur le réseau électrique de distribution. Ces pertes représentent de l ordre de 5 % de l énergie distribuée. Une fois ces pertes localisées, le distributeur d énergie peut apporter des actions correctives telles que le ré-équilibrage de phases ou la réparation du compteur défectueux. Le principe Smart Scan GreeenLys repose sur la mesure des capteurs intelligents sans fils et sans piles placés dans le poste de distribution et sur le compteur intelligent Linky. Le dispositif Smart Scan est actuellement testé sur une zone résidentielle du 4 ème arrondissement de Lyon avec une centaine de compteurs Linky connectés. 10
2Chapitre Qu est-ce que l auto-cicatrisation des réseaux? A quoi sert le compteur communicant? Ce procédé, connu sous le nom «d auto-cicatrisation» ou «fonctions avancées de conduite» permet de réalimenter automatiquement et à distance l électricité. Le terme «autocicatrisant» décrit de façon imagée les nouvelles qualités d un réseau électrique, capable de se reconfigurer en des temps records inférieurs à 20 secondes, souvent sans même que les clients ne s en aperçoivent, pour maintenir la qualité de distribution de l électricité. Aujourd hui, lorsqu'un incident comme un défaut de câble souterrain, survient sur le réseau basse tension, le client prévient ERDF qui envoie un véhicule d'intervention sur place. à l'aide de ses capteurs, le véhicule va pouvoir localiser précisément le lieu de l'incident. Une équipe d'intervention ERDF est alors envoyée pour réparer le câble souterrain. à l'issue de l'intervention, tous les clients seront réalimentés. Une partie du quartier aura été réalimentée en amont grâce au pilotage du réseau depuis l Agence de Conduite Régionale. Demain, lorsqu'un même incident surviendra sur le réseau basse tension, l'information précise sera automatiquement transmise via le système Linky à l Agence Centrale de Supervision d ERDF qui pourra alors envoyer un véhicule d'intervention sur place afin de réparer et remettre sous tension en un temps réduit. Demain, le réseau basse tension (400 volts) fonctionnera comme le réseau moyenne tension (20000 volts) aujourd'hui sur lequel des automates sont en mesure de rétablir le courant chez 2/3 des clients coupés en moins de 3 minutes et ce avant toute intervention humaine. GreenLys permet de tester l auto-cicatrisation du réseau : suite à un incident sur le réseau, le diagnostic est automatisé et l'intervention dépannage d ERDF permet la remise sous tension en un temps record. Linky est une brique essentielle des Smart Grids pour rendre chaque client acteur de sa consommation d électricité et gagner en efficacité énergétique. Développement croissant des énergies renouvelables, multiplication des sources décentralisées de production d énergie, nouveaux usages des consommateurs tout cela représente des défis majeurs pour les systèmes électriques et les territoires. Ainsi ERDF doit adapter les réseaux électriques à ces évolutions technologiques. Les producteurs décentralisés sont appelés à se multiplier, introduisant toujours plus de complexité. Conçus pour transporter l énergie d une production centralisée jusqu au consommateur, les réseaux de distribution doivent désormais être en capacité d intégrer les flux entrants d électricité intermittente issus des énergies renouvelables. La réponse passe par le développement des «réseaux intelligents» ou Smart Grids, capables d assurer l optimisation de l équilibre entre production et consommation d électricité au niveau local. Expérimenté par ERDF entre 2009 et 2011, Linky peut recevoir des informations classiques pour le comptage et sera aussi capable de compiler des informations sur l état du réseau et de donner des instructions aux autres compteurs. De par cette capacité «bi-directionnelle», Linky est bien la première étape des réseaux de demain. Il offrira par ailleurs de véritables avancées pour les clients et tous les acteurs de la chaîne de l énergie et la collectivité toute entière : Des factures calculées sur la base de la consommation réelle et non sur une estimation, Des interventions réalisées à distance qui ne nécessitent plus la présence du consommateur (relevé de compteurs, changement de puissance, mise en service, etc.), Un diagnostic facilité et une réalimentation en électricité plus rapide, Un accès sécurisé aux informations de consommation électrique et donc une meilleure maîtrise des dépenses en énergie, Une intégration facilitée et fiabilisée des nouveaux usages (véhicules électriques, énergies renouvelables), Le pilotage à distance de certains équipements électriques énergivores (chauffage, chauffe-eau, lave-linge, etc.), De nouvelles offres pour les clients et une gestion optimisée du réseau grâce aux solutions d effacement que pourra proposer l agrégateur. Pour en savoir plus sur le nouveau compteur communicant Linky, consultez le site : http://linky.erdfdistribution.fr et cliquez sur le compteur Linky! 11
CHAPITRE 2 : Les premiers retours d expérience GreenLys, l énergie intelligente du futur Productions décentralisées et nouveaux usages : quel impact sur le réseau? Les gestionnaires de réseaux sont aujourd hui confrontés à de nouveaux enjeux : l insertion massive des productions d énergies renouvelables intermittentes éoliennes et photovoltaïques raccordées au réseau basse/moyenne tension et dont l exploitation est peu prévisible ; les vrais débuts de la voiture électrique avec les conséquences de son usage sur les courbes de charge. L impact d un accueil massif, sur le réseau, de productions décentralisées peut s avérer négatif perturbations de tension, déséquilibres entre phases et il s agira alors de définir comment les limiter grâce à une gestion et un pilotage optimisés de ces ressources, et contrôler leur déploiement. Il peut aussi s avérer positif dans la mesure où ces ressources contribuent au pilotage du réseau de distribution. Borne de recharge pour véhicule électrique Première en France! Dans le cadre de l expérimentation, une cogénération de 50 kwe a été installée dans un immeuble d habitations sur le site de Bouchayer-Viallet à Grenoble. L innovation : avoir réussi à raccorder une cogénération à une installation collective de chauffage (chaudière à gaz) existante en s affranchissant des contraintes techniques. L originalité et la performance : être capable de piloter la demande en chauffage du bâtiment et la demande en électricité du modèle agrégateur. Comment GreenLys aborde ces questions Intégration massive d énergies renouvelables décentralisées sur le réseau : GreenLys a effectué un point sur l état de l art, suivi d une étude des flux d informations entre acteurs, des services de gestion dans chaque filière (photovoltaïque, mini et micro cogénération, stockage batterie, chaudière hybride électricité/gaz ). Après avoir identifié les contraintes, intérêts et apports potentiels, réfléchi à la façon de les piloter ensemble, des scénarios ont été fixés, pour envisager des solutions techniques de pilotage. Au final, plusieurs modèles de gestion d un parc de production décentralisée seront évalués. Intégration du véhicule électrique au système : GreenLys s est avant tout intéressé au résidentiel : quels services de gestion et de pilotage implémentés pour répondre aux besoins des fournisseurs, de l agrégateur, et des clients? Comment calculer l impact en CO 2 de la charge et en informer le consommateur. Quelle architecture pour le contrôle de la charge? Comment optimiser le tarif de souscription avec des variations tarifaires selon les heures de charge Telles sont les questions étudiées en préalable à l installation de cinq bornes, financées par le projet. L aspect bornes en parking collectif est également traité, ainsi que l opportunité d exploiter la décharge des véhicules électriques garés pour alimenter d autres usages. Cogénération au gaz naturel 12
2 Chapitre Faire du client un consomm acteur avisé et responsable GreenLys développe et teste, avec des clients testeurs, des téléservices nouveaux et autres offres tarifaires incitatives. L objectif, en sollicitant leur participation active, est de mieux comprendre leur rapport à l électricité, de contribuer à la maîtrise d énergie et à la réduction de leur facture (levier tarifaire)... mais aussi les accompagner dans une prise de conscience sociétale et environnementale pour en faire des consommateurs avisés et responsables. Les clients expérimentateurs de Greenlys sont des consomm acteurs! Qui peut participer à l expérimentation? Les consommateurs chauffés à l électricité, installés dans l une des zones expérimentales de Grenoble ou Lyon, équipés d une Box Internet, et volontaires pour tenter l expérience. Quel est le matériel installé chez le client expérimentateur? Un compteur Linky, une Box Energie, une interface de pilotage installée sur l ordinateur. Chez le client «tertiaire» est installé un équipement spécifique appelé «prosumer». Qui réalise l installation? Des installateurs agréés GreenLys à Grenoble et à Lyon. Combien ça coûte? L installation de ces équipements chez le client est totalement gratuite. Quels sont les services et tarifs proposés? Les signaux tarifaires : il s agit d offres tarifaires simulées qui incitent le client à modifier ses habitudes de consommation en acceptant des effacements et des reports de consommation. Les services de maîtrise de la consommation : ils permettent au client de piloter ses usages électriques afin de réduire sa facture. Comment le client expérimentateur est-il accompagné? Il dispose de conseils personnalisés sur le portail GreenLys et d une hotline téléphonique avec des conseillers dédiés. Effacer sa consommation, à quoi ça sert? C est une façon responsable de réduire les pointes de consommation avec pour effets d éviter des incidents de réseaux dus à la surcharge, de réduire sa facture énergétique, et d émettre moins de CO 2. C est réaliser des économies d énergie grâce au pilotage «au plus juste» de la consommation. Chacun peut contribuer à optimiser la consommation électrique globale et à limiter les pics de consommation quotidiens. Pour cela, dans le cadre de l expérimentation GreenLys, l alimentation électrique des radiateurs et/ou du chauffe-eau peut être interrompue sur de courtes périodes, tout en préservant le confort : c est l effacement. Le client testeur peut bien sûr déroger en annulant l ordre. Lorsque la production d électricité n est pas suffisante, l effacement permet d éviter de faire appel à des moyens de production supplémentaires, plus forts émetteurs de CO 2 (centrales au fioul et turbines à combustion), principalement lors des heures de pointe. Au lieu de produire plus, la consommation est «déplacée». Cela permet de limiter l impact des consommations électriques sur l environnement et de contribuer à préserver l équilibre consommation/production de manière globale. Courbe de consommation avec périodes de pointe 13
CHAPITRE 2 : Les premiers retours d expérience GreenLys, l énergie intelligente du futur Les équipements et installations chez les clients résidentiels Schneider Electric a développé la solution innovante Wiser installée chez les clients testeurs résidentiels volontaires de Lyon et de Grenoble et testée dans le cadre de GreenLys. Il s agit d un équipement composé de petits appareils reliés, par l intermédiaire d une box, au système d informations GreenLys via une connexion internet haut débit. Avec cet équipement pilotable sur place ou à distance depuis un smartphone, une tablette ou un ordinateur, le client testeur peut : 1. Visualiser la consommation électrique de l habitation en totalité ou de chaque appareil électrique par zone (chambre, salon ) ou par usage (chauffage, eau chaude ). 2. Agir sur sa consommation électrique : moduler la température pièce par pièce sur place ou à distance piloter chacun de ses appareils électriques programmer leur allumage ou extinction selon des scénarios à programmer passer en mode économie pour minimiser sa facture 3. Consulter la facture prévisionnelle en fin de mois et voir les économies réalisées. L objectif est d aider chacun à réaliser des économies d énergie en adaptant au plus juste sa consommation d électricité. La Box Wiser est le cerveau du système, et pilote les autres équipements installés dans la maison. Elle est également connectée à la box ADSL, et transfère les données de consommation afin que ces dernières soient restituées dans le portail expérimentateur www.mongreenlys.fr Le Wiser S-Meter mesure la consommation globale directement dans le tableau électrique, ainsi que deux de vos principaux usages (exemple : plaques de cuisson, machine à laver, réfrigérateur ). Le Wiser L-Relay est un actionneur de charge qui permet de piloter le ballon d eau chaude, en fonction de l utilisation ou de paramètres tarifaires. Un équipement spécifique pour les clients tertiaires La solution «Prosumer GreenLys» fournit aux clients tertiaires, des services et technologies pour leur permettre de participer à l'équilibrage du réseau électrique. Ils seront sollicités par l agrégateur, pour consommer mieux et au bon moment afin de minimiser les pics de consommations et de compenser les fluctuations de production des énergies renouvelables. Cette solution va permettre aux gestionnaires de sites, de mettre en place toutes les stratégies de gestion de l énergie pour répondre à ces sollicitations: effacements, autoconsommation des énergies renouvelables produites localement, stockage, gestion tarifaire. Les effacements seront gérés de façon intelligente afin de perturber le moins possibles les activités du site (chauffage, refroidissement, process...). Les bénéfices pour le client seront à la fois financiers (être rémunéré pour décaler certaines consommations) et sociétaux (limiter les émissions de CO ² ). Exemple du site 38TEC de Schneider Electric qui teste la solution. La Wiser Smart Plug est une prise intelligente qui permet de piloter tout équipement branché sur une prise électrique et de mesurer sa consommation propre (lampes, télévision, etc.). La prise intelligente peut être programmée jour par jour ou avec répétition hebdomadaire. Les actionneurs de charge Wiser H-Relay sont des boîtiers connectés aux radiateurs. Couplés à des thermostats, ils constituent des zones de chauffage distinctes. Chaque thermostat en régule la température à 0,5 C près. Toutes les zones peuvent êtres contrôlées et programmées depuis un PC. Le Wiser Thermostat (thermostat de zone) affiche la température de la pièce. Par simple pression sur + ou -, le client peut visualiser et / ou modifier la température de consigne. Il est possible d arrêter un effacement. 14
2 Chapitre Exemple d offres et services proposés aux clients-testeurs résidentiels Visualisation des consommations Le client-testeur a la possibilité de consulter, grâce un compte personnel sur www.greenlys.fr, ses consommations d électricité en euros, en kwh et de les comparer sur différentes périodes et connaître les coûts estimés de consommations par usage (chauffage, eau chaude sanitaire ). Optim Conso : une offre tarifaire innovante simulée Les offres innovantes sont les offres tarifaires d électricité auxquelles le client-testeur pourrait avoir accès dans quelques années pour sa facture d électricité. Dans le cadre du projet GreenLys, il peut les tester grâce à une facture simulée. Dans un premier temps, il accède à une offre horo-saisonnière (Optim Conso) fonctionnant avec des prix de kwh différents selon le jour, la semaine ou la saison. Dans un second temps, le client-expérimentateur pourra tester la tarification progressive par paliers et la pointe mobile : prix du kwh élevé lors des périodes de pointe sur le réseau. Sans impact sur son contrat mensuel d électricité, cette facture simulée est accessible sur son espace perso GreenLys, lui permettant de la comparer à sa facture réelle. Le client-testeur peut repérer les postes de dépenses sur lesquels il peut agir en priorité. Alertes sur les consommations Pour suivre de près ses consommations, le client-testeur paramètre des alertes : il définit un seuil à ne pas dépasser en kwh ou en, sur une semaine, un mois, ou l année et le service GreenLys le lui notifie par mail lorsqu il approche ce seuil. 15
CHAPITRE 2 : Les premiers retours d expérience GreenLys, l énergie intelligente du futur Agrégateur de flexibilité Qu est-ce qu un agrégateur de flexibilité? C est un opérateur qui met en œuvre et exploite une «centrale électrique virtuelle» constituée, d une part, de sources de productions réparties sur l ensemble du territoire et, d autre part, de gisements d effacements de consommation. Pris individuellement, ces gisements sont généralement trop faibles pour être valorisés sur le marché de l électricité. Le rôle de l agrégateur est de les assembler pour atteindre la taille nécessaire. Il existe un vaste gisement de valeurs, parfaitement exploitable, dans l accumulation des effacements potentiels. Dans certains pays où les offres d effacements sont de plus en plus répandues, les agrégateurs parviennent à mobiliser de très intéressants blocs valorisables : 38 GW en 2009 et 82 GW prévus pour 2015 aux USA. Cette fonction existe en France, sous des formes encore sommaires. Gérer la complexité des relations entre acteurs L un des enjeux est de contribuer à l élaboration d offres évoluées, adaptées au marché français et permettant aux clients de tirer le maximum de profit de leur flexibilité. L agrégateur aura à optimiser le fonctionnement de la «centrale virtuelle» avec le concours des gestionaires des réseaux électriques en prenant en compte : les contraintes d impact sur les réseaux de transport et de distribution ; les contraintes de marché ; les contraintes géographiques ; les contraintes des clients définies par un contrat. La valeur de la «centrale virtuelle» dépend en grande partie de sa réactivité, et donc de sa capacité à mobiliser rapidement les gisements. Il s agira de mettre en œuvre une infrastructure de contrôle-commande capable de communiquer rapidement avec les sites clients et de manière sécurisée. La gestion de cette complexité et des relations entre acteurs est un enjeu fort de GreenLys. Le rôle de l agrégateur L agrégateur coordonne et optimise la flexibilité du système électrique en lien avec les gestionnaires de réseaux de transports, de distribution, les producteurs et les consommateurs. Il réalise les effacements et pilote les productions décentralisées, en fonction des besoins du réseau électrique. En récupérant les données de consommation globales, chauffage et eau chaude, l agrégateur évalue le gisement de flexibilité de chaque expérimentateur GreenLys, le confronte aux besoins du réseau et décide ainsi des effacements à réaliser de manière optimale, du jour pour le lendemain. Ces effacements sont réalisés durant la saison de chauffe (entre octobre et avril). 16
2 Chapitre Les actions réalisées dans le cadre du projet GreenLys GDF SUEZ a développé dans GreenLys un dispositif opérationnel pour le secteur résidentiel. En s appuyant sur sa connaissance du marché et des clients, GDF SUEZ a en effet pu concevoir une chaîne de commande dédiée au projet, c est-à-dire un outil permettant aux différents acteurs d accéder à des services de gestion de l énergie. Les clients disposent d une interface GreenLys et accèdent ainsi à des services pour les aider à maîtriser leurs consommations d électricité. ne chaîne de contrôle commande : e GreenLys ur les aider Aujourd hui GreenLys dispose d une chaîne de contrôle commande électricité opérationnelle pour le secteur B2C : Les clients disposent d une interface GreenLys chaîne de et accèdent contrôle L agrégateur commande ainsi à des dispose services d une pour les aider interface pour gérer les à maîtriser leurs consommations d électricité effacements reenlys es aider t ectricité d une L agrégateur dispose d une interface pour gérer les effacements. Depuis le début de l expérimentation, l agrégateur a envoyé plusieurs dizaines de milliers d ordres d effacements chez les expérimentateurs GreenLys (en moyenne 9 effacements par site par semaine). Ces effacements durent 1 heure ou 2 heures. D après les premiers retours d expérience, ces effacements n ont pas d impact sur le confort des expérimentateurs : la variation de température constatée au cours d un effacement est faible (0,1 à 0,2 C en moyenne). Les expérimentateurs utilisent peu la possibilité de déroger aux effacements en cours : moins de 5% de dérogations effectives sur les effacements exécutés. Ce premier retour d expérience est à confirmer dans la durée et sera aussi validé avec des enquêtes sociologiques réalisées auprès des expérimentateurs. L agrégateur dispose d une interface pour gérer les effacements L agrégateur dispose d une Les conseillers interface clientèles pour gérer disposent les d une base de effacements données client Les conseillers clientèles disposent d une base de données client. une 17
CHAPITRE 3 : GreenLys, l énergie intelligente du futur Les champs d expérimentation à venir Les étapes pour 2013-2014 L analyse coûts/bénéfices Il s agit d acquérir une vision «système», plus globale qu une vision «acteur par acteur». L étude s appuie sur des scénarios réalisés à partir des données du démonstrateur. Un choix de scénarios ou «paysages énergétiques» a été proposé en 2012 et un premier exercice de recherche de gisements de valeurs s est conclu par une première quantification «coûts/ bénéfices» concernant le système électrique français. Une nouvelle phase de calcul «coûts/bénéfices» pour une quantification par acteurs est au programme de 2013. Les résultats sont attendus au printemps 2014 et le rapport de synthèse est prévu en fin d expérimentation GreenLys. Solutions innovantes pour le réseau Les premiers modèles de prévision pour l éolien et le photovoltaïque en ville seront disponibles en 2013. Une nouvelle phase d étude est en cours sur la façon d optimiser localement et en temps réel la gestion des flux sur les réseaux électriques, afin de faire face à l intégration des énergies renouvelables et du véhicule électrique. L étude s intéresse à l optimisation, grâce à Linky, des flux de consommation et de production sur les réseaux grenoblois et lyonnais. Elle sera livrée en 2014. L étude en cours sur la qualité d alimentation et le réseau autocicatrisant se conclura fin 2013 et délivrera des spécifications fonctionnelles de ces systèmes. Intégration massives des ressources décentralisées et nouveaux usages autour du véhicule électrique Une phase d études et de simulations pilotée par Grenoble-INP et le CEA INES a été réalisée à partir de données réelles, remontées des territoires expérimentaux de Grenoble et Lyon, transmises par ERDF et GEG. Elle donne au gestionnaire de réseau des outils précieux pour planifier ses besoins de développement de lignes, envisager des reports d investissement. Elle permet également de mieux contrôler la montée en puissance de la production décentralisée en fixant des limites acceptables, et d anticiper ce que seront les futures structures de recharge pour les véhicules électriques. Le démonstrateur et ses deux plateformes technologiques À Lyon : Les postes asservis du 9 ème arrondissement de Lyon ont reçus des matériels spécifiques pour mener à bien les tests de fonctions avancées de pilotage de réseaux : AccuSine, équipement qui corrige les dérives de tension détectées sur un départ ; Smart Scan, qui utilise les données du compteur Linky pour détecter et localiser les pertes d énergies sur le réseau. Des tests d impact des productions photovoltaïques sur le réseau sont programmés à Lyon Confluence (nouveau quartier bien équipé en énergies renouvelables) et dans le 9 ème arrondissement. D autres tests d impact sur les recharges de véhicules électriques sont également en prévision sur un parc d auto-partage. Une centaine de clients expérimentateurs étaient recrutés fin avril 2013 ; ils ont reçu leur Box Energie avec interface communicante et les premiers tests d effacements ont été réalisés. Le recrutement de clients testeurs se poursuit en résidentiel et va démarrer dans le domaine du tertiaire. À Grenoble : Quelques 180 compteurs Linky étaient installés fin 2012 sur le réseau grenoblois, et 20 concentrateurs équipaient les postes asservis, dont 5 avec des systèmes de mesure complémentaires. Une centaine de clients expérimentateurs étaient recrutés fin avril 2013 ; ils ont reçu leur Box Energie avec interface communicante et les premiers tests d effacements ont été réalisés. La première borne de recharge rapide pour véhicule électrique était opérationnelle en mars 2013. La micro-cogénération au gaz naturel d une copropriété du quartier Bouchayer-Viallet est prête pour des essais de pilotage de productions décentralisées. Un nouveau modèle de concentrateur «deux-en-un» devrait être bientôt disponible et la fonction auto-cicatrisante sera opérationnelle sur le réseau GEG en 2013. En 2013, la pose de compteurs Linky et de concentrateurs de postes asservis va s intensifier. Le recrutement de clients testeurs se poursuit en résidentiel et va démarrer dans le domaine du tertiaire. 18
3 Chapitre Des offres innovantes pour les consomm acteurs Fin 2012, GreenLys avait déjà mis en place tous les outils de maîtrise de la dépense d énergie et plus d une centaine de clients expérimentateurs avaient déjà rejoint le projet. Développée par GDF SUEZ et GEG, l expérimentation des offres tarifaires incitatives a débuté en avril 2013, à l issue de la saison de chauffe 2012-2013, afin de bénéficier d une saison de référence. Elle propose des offres tarifaires simulées permettant au consommateur de faire des choix par comparaison : «quelle serait ma consommation et le montant de ma facture en appliquant cette offre?» D ici la fin de l expérience, une étude sociologique sera menée pour savoir qui sont les expérimentateurs ; pourquoi ils ont accepté l expérience ; s ils ont changé d habitudes en cours d expérience ; s ils auraient pris des décisions d eux-mêmes sans alerte et conseil ; ce qui leur a plu ; comment améliorer le système ; et s ils seraient prêts à utiliser ce type de services innovants en dehors de l expérimentation. La synthèse des travaux exprimera les attentes, les coûts, les gains pour les consommateurs, pour les fournisseurs d énergie, pour l environnement, et la répartition possible des bénéfices. Agrégation de flexibilité - Les tests d effacements vont se poursuivre lors de la prochaine saison de chauffe. L objectif est de continuer Pour animer l expérimentation et favoriser l utilisation des offres GreenLys, il est prévu de mettre en place à l automne 2013, un challenge Conso qui récompensera chaque trimestre les efforts de D autres D autres D autres offres offres offres tarifaires tarifaires seront seront proposées proposées aux aux expérimentateurs aux expérimentateurs dans les dans mois les et mois années et et années à venir à : venir à venir : : Offres Offres Offres progressives progressives : : Offres Offres Horo Horo - saisonnières - -saisonnières : : 3 niveaux 3 niveaux 3 niveaux de deprix de prix différents différents en différents différents niveaux niveaux de de prix prix en en fonction fonction fonctiondede delala la quantité quantité fonction fonction de de l heure, del heure, du jour du jour et de et de d électricité d électricité consommée consommée.. la lasaison saison de de consommation. de consommation. Offres progressives : 3 niveaux de prix différents en fonction de la quantité d électricité consommée Offres Horo - saisonnières : différents niveaux de prix en fonction de l heure, du jour et de la saison de consommation GreenLys permettra également de tester ces offres tarifaires en y ajoutant une variable dynamique : une offre d effacement simple une offre d effacement avec pointe mobile un tarif spécifique s applique lors des heures théoriques d effacement, qu ils soient dérogés ou non. à recueillir des données de consommation, d étudier l impact des effacements sur la GreenLys courbe de permettra charge des également de tester ces offres tarifaires en y ajoutant une variable expérimentateurs et d observer dynamique leurs comportements. : une offre d effacement simple Pour animer l expérimentation et favoriser l utilisation une offre d effacement avec pointe mobile des offres un tarif GreenLys, spécifique il est s applique prévu de lors mettre des heures en place à Après avoir expérimenté sur les 2 précédentes saisons théoriques d effacement, qu ils soient dérogés l automne ou non. 2013, un challenge Conso qui récompensera de chauffe des plannings d effacements «statiques» chaque trimestre les efforts de comportements réalisés. (selon un rythme pré-défini), il sera intéressant de tester des plannings d effacements «dynamiques» (en fonction des prévisions du prix de l énergie et de la température). L enjeu sera également d analyser l optimisation financière des effacements : mécanisme de valorisation moment propice pour atteindre comportements l optimum financier réalisés. durée optimale des effacements selon les types de sites. - L agrégateur va également piloter les différentes productions locales disponibles pour gérer la flexibilité. Offres mixtes : application d un tarif progressif dans des plages d heures pleines/heures creuses 19
GreenLys, l énergie intelligente du futur ANNEXES : les partenaires GreenLys, porté par des partenaires aux compétences complémentaires Les partenaires : Un partenariat représentatif du marché de l électricité Pour développer un démonstrateur Smart Grid complet et représentatif du système électrique futur, GreenLys rassemble les compétences clés et complémentaires des différentes catégories d acteurs du marché de l électricité : entreprises privées et régulées, industriels, collectivités locales, associations et académies. Coordinateur du projet GreenLys, ERDF intervient en tant que gestionnaire de la distribution publique d électricité et apporte son expérience dans le développement de solutions intelligentes pour les réseaux électriques, avec notamment son nouveau compteur communicant Linky. GEG, Entreprise Locale de Distribution, arbore un savoir-faire transversal et intégré dans la production, la commercialisation et la distribution d électricité à Grenoble. GDF SUEZ, fournisseur d énergie, s appuie sur ses compétences terrain en matière d offres et services aux clients et sur son savoir technique en matière de production d énergie décentralisée à partir du gaz naturel. Schneider Electric, spécialiste de la gestion de l énergie, propose son savoir-faire technologique et ses solutions dans les domaines de management de l énergie résidentielle et tertiaire, l observabilité du réseau de distribution et son pilotage, ainsi que l intégration des énergies renouvelables et des véhicules électriques. Enfin, Grenoble-INP, investi dans la recherche académique autour des réseaux intelligents, confortera avec GreenLys ses connaissances théoriques sur la production décentralisée, la maîtrise d énergie dans les bâtiments, les véhicules électriques et les outils de simulation Smart Grids. GreenLys bénéficie également de l engagement et le soutien des villes de Lyon et Grenoble. Ces deux collectivités locales offrent une terre d expérimentation exceptionnelle avec la présence d éco-quartiers à Lyon et Grenoble (quartier Confluence à Lyon et quartiers Zac de Bonne et Presqu île Scientifique à Grenoble). Enfin, à ces acteurs principaux, s ajoute l expertise d un certain nombre d acteurs : Atos Origin et ses nouvelles technologies de l information et de la communication, RTE et sa pratique du réseau et du transport d électricité, ALSTOM Power et son expertise en système électronique puissant, le CEALITEN et ses recherches sur les énergies solaires, le CNRS-EDDEN et son expertise en sciences économiques et régulatrices appliquées à l énergie, RAEE et son engagement auprès des collectivités locales en matière d énergie et d environnement, et enfin HESPUL et sa connaissance internationale du photovoltaïque. 20