Smart grid, compteur intelligent : enjeux, conditions de succès et opportunités de business

Le 24 février 2011

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compteur intelligent
Equilibrer production et consommation, gérer les pics, introduire de nouvelles énergies (éolienne, photovoltaïque), intégrer production d’électricité et stockage, fournir une énergie de qualité, intégrer le consommateur proactif, faire des économies d’énergies, sont les enjeux du réseau intelligent.

Smart meter et smart grid, smart home de quoi parle-t-on ?

Un « smart meter », ou compteur intelligent en français, est un compteur énergétique (électrique en général) capable de suivre en détail, et souvent en temps réel, la consommation électrique d’un bâtiment, d’une entreprise ou d’un foyer.

Ce compteur intelligent constitue l’ossature du réseau intelligent. Il est communicant et transmet par différents canaux (courant porteur, internet, téléphone) les informations recueillies. Le compteur peut aussi être piloté à distance par le fournisseur d’énergie pour ajuster l’offre tarifaire (de façon plus fine que la simple distinction heures pleines/ heures creuses) et transmettre des consignes de délestage (réduire le chauffage par ex…, lors d’un pic de consommation.) Il est pilotable à distance et donnera la possibilité au consommateur d’atténuer sa consommation de façon plus facile.

Le « smart grid » est un réseau de distribution d’électricité ”intelligent”. Il utilise des capteurs et des technologies informatiques pour surveiller et piloter les équipements du réseau (centrales électriques, sources décentralisées, ligne de transport, transformateurs) de manière à optimiser la production, le transport et la distribution. Son objectif est d’harmoniser la mise en relation de l’offre et de la demande entre les producteurs et les consommateurs.

La « smart home » ou maison intelligente est entièrement connectée et utilise ces technologies pour gérer en temps réel ses consommations, leurs variations, les coupures, le pilotage des appareils domestiques, la transmission de ses données à des afficheurs, à des sites internet, ou directement au consommateur via des messages sur son téléphone.

« Une vidéo qui explique les concepts de base des smart grid par IBM Innovation »

Intérêts de la mise en œuvre de ce réseau intelligent 

L’ambition du compteur communicant (smart meter), du réseau intelligent (smart grid) et de la maison intelligente (smart home) est de faire du réseau électrique monodirectionnel et peu instrumenté d’aujourd’hui, un réseau bidirectionnel qui allie intelligence et communication. Quels sont les résultats attendus par chacune des parties ?

Pour le fournisseur d’énergie

  • Faciliter l’optimisation et la gestion de son réseau
  • Permettre une intervention à distance sur le capteur
  • Améliorer  la réactivité  en cas d’incident

Pour le particulier, ou l’entreprise 

  • Disposer d’une information plus claire
  • Avoir des factures exactes sans réajustement
  • Choisir des offres tarifaires plus adaptées, aux habitudes de vie (forfait couche tard, offre famille, offre célibataire…), et aux besoins, que ce soit pour les particuliers mais également pour les entreprises.
  • Capacité à intervenir et à réguler sa consommation
  • Accéder à de nouvelles solutions d’efficacité énergétique

Pour le marché et le réseau 

  • Faciliter la dérégulation du marché de l’électricité (adapter le réglage du compteur au contrat souscrit par le consommateur).
  • Attribuer un surplus de puissance au besoin.
  • Réduire les consommations électriques, des particuliers, des entreprises, et rendre les matériels moins énergivores. De fait, les compteurs intelligents permettent d’indiquer en temps réel au consommateur particulier ou entreprise, le nombre de KWh consommé par chaque équipement et l’inciter à en rationaliser l’usage.
  • Pratiquer l’effacement diffus : c’est-à-dire arrêter ponctuellement la consommation en période de pointe, sur un grand nombre de consommateurs. L’information est reçue par le gestionnaire du réseau et celui-ci peut le cas échéant déconnecter momentanément (quelques minutes) certains appareils chez l’utilisateur quand il rencontre des difficultés à satisfaire la demande.
  • Intégrer de nouvelles sources d’énergies au réseau (éolien, photovoltaïque…)

Conditions de succès du réseau intelligent

Le réseau électrique français mesure 1,4 million de kilomètres, c’est environ trois fois la distance Terre-Lune. L’optimisation de ce  réseau nécessite impérativement l’union du monde de l’énergie et de celui des technologies de l’information.

Du début à la fin de la chaîne le respect d’un certain nombre de conditions techniques et la levée de certains freins, ou réticences humaines doivent être mise en œuvre et prise en compte pour atteindre le bon déploiement de ce réseau intelligent.

Sur le plan technique 

  • L’identification des données utiles et suffisantes : chacun doit avoir accès aux données qui lui sont strictement nécessaires et de façon confidentielle, des règles doivent être respectées pour les utilisateurs. Ainsi l’on peut crypter les informations comme dans le domaine de la santé pour quelles restent privées).
  • La précision de la mesure : l’intelligence du réseau réside dans la mesure précise, sans diagnostic précis, la possibilité de pilotage en temps réel ne sera pas possible.
  • La simplicité des données : pour être utiles, les informations échangées devront être compréhensibles, et facilement interprétables. Des outils de visualisation simples et adaptés à chaque acteur sont à développer).
  • La communication : le réseau doit devenir communiquant et l’information doit y circuler en toute confidentialité en suivant une norme commune à tous.
  • La gestion des données : identifier les données utiles, et suffisantes. Chacun doit avoir accès aux données qui lui sont strictement nécessaires, des règles doivent être respectées pour les utilisateurs. On peut crypter les informations comme dans le domaine de la santé).
  • La commande : il est nécessaire de pouvoir agir à distance sur le réseau pour accroître la puissance, stocker l’énergie,…. Ces décisions d’intervention seront automatisées ou non et devront être très rapides. 

Sur le plan humain 

  • La sensibilisation du consommateur : que ce soit le particulier ou l’entreprise, ils doivent  être sensibilisés à la prise en main de ces nouveaux outils, et des nouveaux services qui leurs seront attachés, mais de la façon la plus automatique possible, sans trop de contraintes et de points négatifs.Par exemple jusqu’où un particulier acceptera-t-il de modifier ses comportements ? Réduire la température de son logement, oui, mais jusqu’à quel point ? Recharger sa voiture électrique en différé, oui, mais elle devra être opérationnelle au moment du départ.
  • Le changement de comportement et le temps d’adaptation : le temps nécessaire aux changements des habitudes de consommation et aux comportements doivent être pris en compte.

Marché potentiel – opportunités de business 

En France le marché représente 35 millions de compteurs à remplacer  avant 2017.

ERDF prévoit d’investir plus de 4 milliards d’euros dans ce marché et la France se situe au 9ème rang mondial avec 265M $ d’investissements prévus pour la mise en place du réseau électrique intelligent.Particularité du réseau français, EDF est le principal fournisseur d’électricité. Le réseau de transport électrique très haute et haute tension est géré par RTE (filiale d’EDF, et le réseau de distribution de proximité est sous la responsabilité des communes, qui le délèguent en général à ERDF, autre filiale d’EDF), mais le marché du réseau intelligent ne se situe pas uniquement en France.

Le périmètre de ce marché est le résultat du croisement de l’informatique, de la gestion de l’énergie et des télécoms.

Il faut pouvoir capter et gérer les données, les partager si nécessaire et ensuite il faut disposer d’organes de commande et d’appareils électriques eux aussi intelligents, c’est-à-dire qui vont pouvoir réagir à l’information et piloter cette information via les télécoms. 

Zoom  et illustrations sur les grandes familles de ce marché 

La définition des données

  • Pilotage de l’énergie à la maison (Ijenko ex mobigard). Ici il s’agit de rassembler les informations de l’ensemble des capteurs.

La mesure

  • La mesure du courant (Neelogy ex billanco) spécialisée dans les capteurs magnétiques pour la mesure électrique

La transmission/communication

  • Le machine to machine (Le concept de machine to machine, abrégé par le signe M2M utilise les télécommunications  et l'informatique pour permettre des communications entre machines, et ceci sans intervention humaine.) L’exemple d’Actility va développer une plate-forme appelée « ThingPark », un outil de communication M2M qui comportera plusieurs applications destinées à améliorer la gestion de la demande d'énergie électrique. ThingPark devrait être opérationnel en 2011. www.actility.com
  • Les réseaux de communication
  • La sécurisation des données  

Le pilotage, l’effacement, la commande 

  • Pilotage de la consommation : l’exemple de Watteco. Cette entreprise a développé un micro-modem sous forme d’une puce électronique qui s’installe entre les nœuds énergétiques et numériques de la maison : appareils électriques, compteurs intelligents, ou encore routeurs internet. Avec cette technologie de communication innovante Watteco donne un langage aux équipements qui peuvent communiquer avec le réseau et être contrôlés depuis l’extérieur.  Pilotage à distance et effacement sont possibles.
  • Systèmes d’effacement diffus (Voltalis) Voltalis a mis au point une technologie radicalement nouvelle pour répondre au besoin d’équilibre du réseau électrique selon un principe simple.
    Faire appel à la solidarité de nombreux consommateurs, et leur proposer de mettre en pause pendant quelques minutes certains de leurs équipements dont la consommation est flexible : radiateurs, ballon d’eau chaude, climatisation qui peuvent s’arrêter ponctuellement sans que le confort s’en ressente. Ce faisant, chacun peut offrir quelques kilowatts de puissance flexible, et un grand nombre de consommateurs agissant ensemble peuvent apporter les 10, 30 ou 100 MW nécessaires pour assurer l’équilibre du réseau.

Les applications 

  • Services liés à l’énergie (grid pocket) : « réseau électrique dans la poche ».Grid Pocket développe des applications permettant de maîtriser sa consommation d’énergie  à partir de son mobile. L’objectif est d’offrir des services pour maîtriser la consommation d’énergie. La solution logicielle se télécharge gratuitement sur un téléphone portable. De nombreux services interactifs sont proposés à l’utilisateur comme la  lecture de sa consommation d’énergie, l’envoi d’alertes en cas de surconsommation ou encore la comparaison des données sur les réseaux sociaux. « A terme, cette plateforme permettra de prendre des décisions à distance, comme de débrancher un équipement électrique ou mettre sa maison en mode basse consommation »

L’analyse des données et le contrôle

  • L’expertise en diagnostic de la consommation d’énergie (Fludia). Cette entreprise propose une solution pour mesurer et analyser en détail  la courbe de puissance électrique d’un logement.

L’agrégation et la gestion active des bâtiments 

  • L’exemple de Dalkia (filiale énergie de Veolia) avec sa première expérience dirigée à Nice : il s’agit de relier entre eux un ensemble de bâtiments tertiaires et industriels qui seront chacun, selon les périodes, consommateurs ou producteurs d’électricité, afin de former une centrale électrique virtuelle.  

Les outils, équipements 

  • Fabricants de compteurs : Landis+Gyr, Itron  et Iskra.Itron propose dans le domaine de l’électricité par exemple une gamme complète de compteurs électromécaniques ou électroniques pour des applications domestiques, commerciales ou industrielles, avec gestion de tarifs multiples ainsi que des systèmes de relevé à distance et de gestion de la charge.
  • Pour la généralisation : sagemcom conçoit, développe et fabrique une gamme complète de produits dans les domaines du haut-débit professionnel et résidentiel, de l'impression et du management de l'énergie.
  • Spécialistes des capteurs, des télécoms
  • Logiciels de gestion des compteurs
  • Fabricants d’équipements (notamment d’électroménager) intelligents, tous les objets communicants. (exemple : la machine à laver intelligente d’Indesit)
  • Les talkings plugs (la prise électrique communicante)
  • On peut même aller jusqu’aux fabricants de batteries pour remplacer les abonnements d’électricité (Les entreprises vont en période de pic, se brancher sur des batteries indépendantes qui leur permettent d’assurer leur production d’énergie)

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