L’expression anglaise "Smart Grid" désigne un réseau de distribution d’électricité dont la gestion est assurée par un système informatique associé à des moyens de communications numériques d’information et de télécommande. L’objectif de ce réseau vise à optimiser la production et la distribution d’énergie électrique en mettant en relation l’offre et la demande entre les producteurs et les consommateurs d’électricité.
Structure d’un réseau "Smart Grid"
Un réseau optimisé de distribution de puissance électrique (Smart Grid) comporte des capteurs qui relèvent la consommation électrique de la clientèle et en informent le système de gestion du producteur de courant. L’analyse de ces informations permet aux responsables de la société distributrice d’intervenir de façon à ajuster la production et la consommation. Les crêtes de consommation peuvent ainsi être réduites de façon économique. Les pannes liées à des surcharges éventuelles sont évitées. La production complémentaire d’énergie peut être introduite de façon plus aisée, soit avec des sources d’énergie "propres" (locales ou externes), soit grâce au concours d’autres sociétés productrices. Dans ce cadre, une incitation tarifaire permet, dans la mesure du possible, d’encourager les utilisateurs à consommer aux heures de moindre usage et d’éviter les heures de pointe. Le réseau de distribution doit donc disposer de compteurs communicants au domicile des usagers, de capteurs tout au long des arbres de distribution de puissance électrique, ainsi que d’un système de transmission fiable entre ces équipements et le système de gestion de la société distributrice. Ce système de transmission pourrait emprunter les supports de distribution électrique ou des voies plus directes (filaire ou radioélectrique), à condition de pouvoir être dupliqué pour assurer la sécurité. La question a été posée de savoir quels organismes pourraient être autorisés à transporter ces informations et quelle partie du spectre des fréquences pourraient leur être réservée.
Rentabilité
Les avis sur la rentabilité du Smart Grid sont assez partagés. On estime que le rajeunissement du réseau américain, assez disparate et vétuste, permettrait de récupérer 5 à 10 % de la puissance distribuée actuellement sous réserve d’un investissement massif. Une meilleure gestion porterait les économies d’énergie totale à environ 15 %. Quatre milliards et demi de dollars ont déjà été réservés à l’étude de ce programme, qui est censé réduire les désastres causés par les coupures de courant, dont le coût global représente chaque année près de 80 milliards de dollars. L’informatisation totale du réseau électrique américain et la rénovation de son réseau de distribution pourraient coûter entre 200 et 2 000 milliards de dollars sur vingt ans.
Respect de la vie privée et confidentialité
Un système de surveillance de la consommation électrique est également un ensemble qui contrôle vos activités et permet de détecter votre présence ou votre absence du domicile. La conservation de ces informations dans une grande base de données crée un domaine sensible pour lequel les accès doivent être contrôlés avec soin.
Premiers travaux sur le thème du "Smart Grid"
Le "Smart Grid" est un concept assez vague et plusieurs approches fragmentaires peuvent en être faites sur le plan national. D’autre part, aucune norme globale ne semble actuellement en mesure de recueillir l’unanimité. Comme le marché est très vaste, chaque acteur industriel entend se positionner sur l’un de ses points forts. Les technologies s’inspirent de la communication de machine à machine (M2M) et utilisent IPv6 pour l’adressage des équipements.
L’IEEE P2030 vient de définir 70 interfaces de connexion dans le cadre du Smart Grid (SG).
L’UIT-T a également ouvert une étude sur le thème du SG qui a été confiée à un "Focus Group". Un tutoriel d’informations a été produit par ce groupe, qui décrit les principales architectures de réseau, les paramètres et la mise en œuvre du SG sur la base des émetteurs récepteurs répondant aux normes G.9960/G.9961. Les principales innovations apportées par le SG concernent actuellement les compteurs de consommation communicants (Advanced Metering Infrastructure, AMI), les véhicules à énergie électrique (plug-in electrical vehicles, PEV), et des applications variées nécessitant la définition de plans de fréquences et des paramètres de couches de communication de niveau 2 (PHY et MAC).
De son côté, le NIST américain (National Institute of Standards and Technology) doit terminer en 2011 son plan d’action prioritaire et sa synthèse sur les interfaces (Smart Grid Interoperability Panel). Compte tenu du nombre d’organismes autoproclamés leaders en la matière, des industriels proposent leur propre solution (par exemple, Nissan, pour l’automobile). Des techniques de communication numériques déjà développées (3G, Zigbee, PCL, etc.) sont proposées en alternative à un système propre à un "Smart Grid" à caractère universel.
L’industrie américaine, soutenue par l’administration fédérale, a proposé l’emploi de "synchrophaseurs" (ou Phase Measurement Units, PMU). Ces PMU sont des équipements expérimentaux placés à l’intersection des lignes de transmissions et du réseau de distribution, afin de mesurer la phase du courant. A l’aide d’un système GPS, les informations récoltées permettent de tracer une carte en temps réel des phases du réseau électrique. Une synchronisation effective des lignes de transmissions évite les coupures de courant à grande échelle et améliore la sécurité de la distribution.
Le "Home Networking", la norme G.hn et le SG
La norme G.hn (home networking) de l’UIT-T, relative aux réseaux domestiques de communications numériques concerne toutes les liaisons internes à la résidence de toute nature. Cette nouvelle norme à trois volets, repose sur la couche de liaison de données (Data Link Layer, G.9961), la couche physique (G.9960) et sur le protocole de coexistence (G.9972). Ces règles permettent de distribuer la télévision sur IP à l’intérieur de la résidence (IPTV), mais également, d’assurer la télésurveillance, l’automation à domicile et les applications de distribution électrique intelligente (Smart Grid), telles que les commandes pour le chauffage, l’éclairage, la mesure de la consommation, etc. www.homegridforum.org
Les programmes nationaux projetés
La Chine et les Etats-Unis devraient investir massivement dans le SG en 2010 dans le cadre de leurs plans de relance économique (environ 7,3 milliards de dollars chacun). La Chine pourrait dépenser jusqu’à 10 milliards de dollars par an d’ici à 2020 pour bâtir un réseau électrique moderne (étude du cabinet Essence Securities). Le Japon arrive en troisième position avec 849 millions de dollars, devant la Corée du sud avec 824 millions de dollars. Le premier pays européen serait l’Espagne (807 millions de dollars), la France se situant au huitième rang mondial (265 millions de dollars d’investissements prévus). L’Europe devrait équiper 80 % des foyers avant 2020. En Italie, 31 millions de compteurs ont été remplacés par des terminaux communicants (investissement de l’ordre de 2 milliards d’Euros).
La France aborde actuellement les projets pilotes avec 300 000 appareils Linky à installer à Lyon et à Tours. Il est prévu d’ici 2015 de rénover les 35 millions de compteurs mécaniques (un investissement de 5 milliards d’Euros), sans compter l’aménagement de la totalité du réseau haute et basse tension, qui pourrait coûter au moins 30 milliards d’Euros. D’autre part, une expérimentation, baptisée Premio, initiée par le pôle de compétitivité Capénergies, est lancée à Lambesc (Bouches-du-Rhône) afin d’étudier le pilotage des ressources et des besoins en énergie d’une collectivité. Neuf sociétés sont partenaires : Cristophia, filiale du groupe CIAT, CyXplus, une filiale du groupe Cynernétix, EDF, ERDF, Giordano Industries, la jeune pousse Sophia Antipolis Energie Développement (SAED), le bureau d’études Transénergie, Verdesis (filiale d’EDF EN) et Watteco.
Outre GE, les grands groupes se sont positionnés sur ce marché mondial du SG : des géants des infrastructures d’électricité, comme le français Areva T&D, des groupes d’informatique comme IBM ou Google et des spécialistes des réseaux tels Cisco et Alcatel. Intel participe à un projet de trois années en Chine et IBM travaille sur un projet de service baptisé "Smart Water" dédié aux réseaux d’eau. Le fabricant d’électroménager Whirlpool envisage convertir l’ensemble de ses appareils au "Smart Grid" d’ici à 2015. Doté d’un budget de 200 millions de dollars, l’opération "Energy Smart Miami" s’appuie sur le savoir-faire de General Electric, Cisco Systems, Florida Power & Light Silver Spring Networks, etc. Elle vise principalement au déploiement d’un million de compteurs intelligents, de systèmes d’énergie solaire, de thermostats intelligents, etc. dans une même cité.
Un stimulant économique dans un climat de crise ?
Le marché du SG s’annonce particulièrement intéressant. Les projets de "Smart Grid" tendent à relancer les investissements tout en cherchant à répondre aux désirs exprimés par les mouvements écologistes sur le thème des économies d’énergie. Cisco estime ce marché à 20 milliards de dollars par an pour les cinq années à venir. www.greenunivers.com/2010/
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