Démonstrateurs smart grid, les retours d’expérience

Thierry Djahel, directeur Développement et Prospective au sein de Schneider Electric.

Les bâtiments tertiaires et collectifs sont des éléments clés du smart grid et sont impliqués de façon importante dans les démonstrateurs et différents projets. Plus d’une centaine de projets sont en cours sur le territoire français, sur tous les segments de la chaîne de valeur de l’énergie. Avec à la clé, des retours d’expérience pour préparer la transition énergétique et aider à définir les prochaines étapes à franchir.

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Rendre les réseaux électriques intelligents

Rendre les réseaux électriques intelligents consiste en grande partie à les instrumenter pour les rendre communicants. En particulier au niveau des réseaux de distribution qui sont faiblement dotés en technologies de la communication, en raison du nombre très important d’ouvrages (postes, lignes…) et des consommateurs qui y sont raccordés. L’enjeu des smart grids sur la partie réseaux se situe donc principalement à ce niveau. « Plusieurs projets ont été développés en ce sens, pour le télé-pilotage, le suivi des postes de distribution et la continuité des réseaux, mais aussi par exemple sur les prévisions de production d’énergies renouvelables ou encore autour de dispositifs de production solaire associés à du stockage », ajoute Thierry Djahel, directeur Développement et Prospective au sein de Schneider Electric.

Pour être encore plus performant dans l’équilibre offre/demande, le concept de micro-grid a également le vent en poupe. Selon le cabinet Navigant Research, plus de 400 projets représentant plus de 3,2 GWh d’électricité sont en cours de développement ou déjà opérationnels dans le monde avec un quadruplement, tant en volume que chiffres d’affaires, d’ici 2020. Les micro-grids sont des réseaux électriques qui sont déployés sur des territoires de petite taille, conçus pour fournir un approvisionnement électrique plus stable financièrement et de meilleure qualité à un nombre restreint de consommateurs à l’échelle d’un quartier ou d’une ZAC. « Ils agrègent ainsi de multiples installations de production locales et diffuses, des installations de consommation, des installations de stockage et des outils de supervision et de gestion de la demande. Ils peuvent être raccordés directement au réseau de distribution ou fonctionner en mode îloté », ajoute Thierry Djahel.

 

 

 

Entre transition énergétique et RBR 2020, tout semble concourir à un mouvement massif, notamment au niveau du renouvelable et des micro-grids. Bien qu’il y ait encore des freins, « l’énergie renouvelable solaire est rentable sans subvention, et c’est tout le sens de l’initiative SolaireFlex développé par Energy Pool, Hydronext, Saft et Schneider Electric », indique Thierry Djahel. L’objectif sous-tendu par cette initiative est clair, s’appuyer sur la chute des prix des panneaux, des batteries et des convertisseurs pour proposer des solutions de production décentralisées, incluant également des solutions de supervision, de prévision de la production, et répondant ainsi à l’autoconsommation, à la participation des centrales solaires à l’équilibrage du système électrique, ou bien encore à l’ajout de capacités de stockage pour le lissage de la production. On ne peut que souhaiter qu’elle soit également le moteur et exemple pour d’autres initiatives en ce sens.

Les projets smart grid orientés sur l’usage

On va retrouver des projets concernant l’amélioration de l’efficacité énergétique, notamment par la connaissance des consommations. Citons par exemple, parmi les projets présentés au récent salon SGParis 2015, le projet Zeus d’EPHORI qui permet, par prise électrique, une automatisation des heures d’allumage et d’extinction des appareils électriques, ou encore Netatmo qui en s’associant à EDF Luminus déploie en Belgique une solution de thermostat programmable sur smartphone.

En sus des projets d’efficacité énergétique, on peut distinguer trois volets importants concernant l’aval compteur. Avec tout d’abord les projets liés à l’effacement. « Nous avons développé une fonction et un boîtier particulier qui permet de gérer des ressources d’énergie distribuées pour l’effacement pilotable à distance. Reposant sur LON ou Bacnet, elle permet la conversion d’un message d’Automated Demand Response (selon l’OpenADR alliance) compréhensible pour les GTB des différents bâtiments interconnectés. »

Ce boîtier a été utilisé également sur d’autres projets tels que NiceGrid ou encore RennesGrid en cours d’étude de faisabilité. « Sur ce dernier projet, on insère et étudie de façon poussée l’autoconsommation et l’autoproduction à l’échelle d’une zone d’activité », précise Thierry Djahel. Seront mis en œuvre à la fois la production d’énergie renouvelable à base de solutions photovoltaïques (sol, toiture et ombrières de parking), la gestion active de la demande d’énergie (MDE) et la consommation de la production locale renouvelable, les dispositifs de stockage pour permettre l’utilisation aux heures de pointe de consommation de l’électricité issue des énergies renouvelables, et enfin des solutions de recharge de véhicules électriques. La rentabilité du projet, pour un investissement estimé à environ 10 millions d’euros, sera principalement assurée par la vente d’énergie verte aux entreprises et aux particuliers présents sur la ZAC, ainsi que par une offre élargie de services de gestion de l’énergie.

« Produire local, consommer local autour du bâtiment, Kergrid est un des premiers bâtiments complètement SmartGridReady », illustre encore Thierry Djahel. EDF R&D va d’ailleurs pouvoir analyser de façon très fine les données de plus d’un an et demi d’usage et déterminer des scénarios optimaux d’utilisation – économie et confort – grâce aux possibilités de stockage d’autoconsommation ou de réinjection sur le réseau du bâtiment.

« La centrale photovoltaïque de Kergrid produit en 126 kWc alors que les besoins d’usages du b ( ???) ne dépassent que rarement les 45 kW. Il faut veiller à ce que la réinjection sur le réseau ne génère pas de perturbations, par ailleurs le traçage et la facturation du surplus vendu aux bâtiments voisins sont les deux points cruciaux de la problématique financière pour le déploiement à grande échelle des micro-grids », précise l’expert.

Écran du système PMS qui gère les charges et les arbitrages entre autoconsommation, stockage, effacement et réinjection du bâtiment Kergrid. (source Morbihan Énergies)

Écran du système PMS qui gère les charges et les arbitrages entre autoconsommation, stockage, effacement et réinjection du bâtiment Kergrid. (source Morbihan Énergies)

Dispositif de stockage de Kergrid. (source Schneider Electric)

Dispositif de stockage de Kergrid. (source Schneider Electric)

Toujours dans la logique de surplus de production, notamment en été, il y a aussi des essais technologiques pour effectuer du stockage en hydrogène, stockage qui serait alors utilisable en hiver. Sur ce type de technologies non matures économiquement, la présence d’aides publiques reste clé.

Le troisième point d’attention de certains démonstrateurs smart grid est lié à la tarification dynamique. Le recensement de toutes les charges, mais aussi des créneaux où il sera possible de les effacer, ainsi que la mesure de puissance et le préavis acceptable pour exécuter un ordre d’effacement seront des points clés dans la mécanique de communication et d’adaptation notamment vis-à-vis des agrégateurs et opérateurs d’effacement d’énergie.

Zoom : le projet collaboratif SmartElectric Lyon (SEL)

Lancé en 2012 à l’initiative du groupe EDF dans le cadre d’un consortium réunissant 21 partenaires, industriels des filières de l’électricité et des télécoms et acteurs de la recherche et du monde universitaire, le projet vise la sensibilisation des consommateurs et acteurs du Grand Lyon à la sobriété énergétique, mais aussi le développement de services interactifs, de contrats adaptés et d’équipements conçus pour optimiser le confort et mieux gérer le budget électricité des consommateurs.

Pour les clients particuliers, les premiers retours semblent plutôt positifs avec une bonne participation des 25 000 foyers, qui ont particulièrement apprécié la compréhension de leur consommation domestique et la possibilité de comparaison par rapport à des logements similaires dans leurs quartiers. Cette décomposition des usages est effectuée avec des algorithmes particuliers et sur la base de questionnaires sur les équipements présents dans le foyer. Mais il reste cependant à continuer à tirer des enseignements pertinents de SEL, par la participation massive des consommateurs et par un programme de recherche mixant sciences humaines, techniques et mathématiques. Notamment pour la mise en place d’un tarif expérimental dont l’objectif est de réduire la pointe de 18 à 20 heures, quelques jours par an. Sur ces dates et créneaux, le tarif serait doublé ou fortement majoré, avec en compensation un bonus en heures normales.

SmartElectric Lyon a par ailleurs déployé plus de 30 bâtiments de collectivités et d’entreprises. « L’un des objectifs est, avec ces éléments, de pouvoir cartographier par type de bâtiment, type d’effacement, les puissances espérées et sur quels usages », précise Mathilde Peyrat, chef de projet R&D de EDF. 80 sites tertiaires et industriels seront intégrés en 2015 dans cette logique.


La communication amont-aval de Linky

L’émetteur radio Linky « ERL » est la passerelle de communication qui permettra l’accès sans fil des équipements des locaux résidentiels ou tertiaires (commerces et bureaux) aux données du compteur Linky. L’ERL a été défini dans le cadre du projet SmartElectric Lyon en étroite collaboration avec les acteurs de la filière énergétique et notamment le syndicat IGNES.

En 2015, l’émetteur Radio Linky (ERL) entre en prototypage et tests, avec, en 2016, un lancement des préseries et de la fabrication industrielle. (source SmartElectricLyon)

En 2015, l’émetteur Radio Linky (ERL) entre en prototypage et tests, avec, en 2016, un lancement des préseries et de la fabrication industrielle. (source SmartElectricLyon)

Son premier objectif est de permettre de faire du management tarifaire avec les équipements du bâtiment qui vont ainsi moduler leur fonctionnement selon le tarif du moment et à venir. Il peut également, via un dispositif de traitement des données, diffuser et afficher les données de consommation et de confort sur la tablette ou smartphone de l’usager. « Enfin, il est le maillon support des échanges pour gérer l’équilibre offre/demande du réseau et participer à la maîtrise de la demande : arrêt, réduction de la demande par pilotage de certains équipements gros consommateurs », ajoute Mathilde Peyrat de EDF. L’ERL a été conçu pour être le plus ouvert possible, transparent sur les données issues du compteur qu’il ne stocke pas mais transmet aux équipements via des échanges sécurisés.

Deux protocoles de communication radio avec les équipements aval sont disponibles : ZigBee et KNX RF. « D’autres protocoles pourraient également être à terme supportés », note Sylvie Perrin, chef de projet SmartElectricLyon à EDF R&D. Les spécifications, en accès libre, seront peut-être le standard des équipements d’un futur label « Linky Ready » à l’étude. L’ERL pourrait être ensuite acquis avec l’équipement proprement « Linky Ready » ou bien acheté de façon séparé pour être installé dans son emplacement réservé au sein de Linky.

 


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