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LES RÉSEAUX ÉLECTRIQUES EN MILIEU RURAL : PRODUIRE ET CONSOMMER ; MINI ET SMART GRID Quelles sont les possibilités pour les collectivités locales de faire évoluer leurs réseaux de transports et de distribution d’électricité afin de gérer et mettre en adéquation à chaque instant la demande en énergie d’une part et la production locale d’électricité à partir des renouvelables d’autre part ? La maîtrise de la demande, le stockage de l’énergie et l’intelligence des réseaux sont des thèmes qui seront évoqués à partir d’expériences réelles. Animé par Yvon Basset, directeur régional adjoint de l’ADEME Bretagne Intervenants : > Les réseaux électriques intelligents, une opportunité pour le service public local de l'électricité ? > Et en France, où en sommes-nous sur la prédiction, le stockage de l'énergie et les réseaux intelligents ? Julien Robillard, consultant > Virvolt - Pays de Saint Brieuc Roger Rouillé, vice-président du Pays de Saint Brieuc en charge de l’énergie, et Sébastien Fassy, directeur de l’agence locale de l’énergie du Pays de Saint-Brieuc > Le projet "KombiKraftwerk" Undine ZILLER, de l’Agence pour les énergies renouvelables de Berlin > Projet "smart grid" en cours de développement à Montdidier Laurent Morelle, directeur de la Régie Communale de Montdidier, et Nicolas Houdant, Énergies Demain Cet atelier s'est déroulé le jeudi 16 juin 2011 dans le Mené, dans le cadre des 1ères rencontres nationales "énergie et territoires ruraux, vers des territoires à énergie positive". Plus d'informations: www.territoires-energie-positive.fr
Citation preview
Présentation Ademe
Les réseaux électriques intelligent, une
opportunité pour le service public local de
l’électricité ?
16-06-2011
Smart grid et territoires
Julien Robillard [email protected]
1
SOMMAIRE
1. Introduction
2. Vers plus d’intelligence
3. Une vision du mécano smart grid
4. Conclusions
2
Introduction Historique du réseau, centralisation et flux unidirectionnels
Gros producteurs
Domaine de responsabilité RTE100 000 km de lignes
Domaine de responsabilitéERDF et ELD
1 400 000 km de lignes
Contrôle de concession (syndicats d’énergie/FNCCR)
Petits et gros consommateurs
� Production centralisée non renouvelable
� Système hyper contraint :
� Équilibre temps réel production/consommation
� Plan de tension
� Contrôle simple (prévisible) et réseau de transport actif
� Réseau de distribution et consommateurs passifs
� Relative confiance AOD/EDF
� Infrastructures surdimensionnées pour gérer la pointe
� Dualité des aspects techniques et marché
3
4
IntroductionBilan d’étape 1/2
� Processus enclenché depuis 2000 et continu depuis avec unbundling : création de RTE en 2000 + création d’ERDF en 2008
� Monopoles GRT/GRD reconnus par l’Europe
� État en conflit d’intérêt : garant de l’intérêt général vs valorisation de son capital pour palier à son endettement
� EDF
� investit à l’international pour palier les pertes de marché en France
� Amélioration du bilan financier pour renforcer ses capacités d’emprunt et pouvoir rémunérer ses actionnaires (État)
� Comptes EDF/ERDF cloisonnés mais GRD construit un bilan financier conforme aux besoins du groupe
� ERDF est une société saine non endetté alors qu’elle le devrait (TURPE)
� Baisse de l’investissement sur les réseaux => dégradation de la qualité
� Les collectivités forcées d’investir (entorse à la logique d’autofinancement du système électrique)
IntroductionBilan d’étape 2/2
� Réseau rural important (25% de la population, 50% de la longueur)
� Réseau optimisé
� Coût du réseau parmi les plus faibles d’Europe
� Bonne qualité moyenne nationale (31 min de coupures en 2010 selon critère B)
� Mais sous investissement qui présage une prochaine dégradation
� Tarifs bas car la France s’est reposée sur des résultats excellents obtenus les années précédentes
� Disparités géographiques de qualités considérables : 14 départements avec plus de 3 heures de coupures (Charente Maritime : 429 min, Indre : 543 min, Loir-et-Cher : 772 min en 2010)
� Besoin d’investir sur la HTA (80% des problèmes) et sur la BT (7% des problèmes) notamment en zones rurales (réduction des écarts types)
5
SOMMAIRE
1. Introduction
2. Vers plus d’intelligence
3. Une vision du mécano smart grid
4. Conclusions
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Vers plus d’intelligenceLes raisons d’un bouleversement
Accès non discriminant au réseau
Accès non discriminant au réseau
Problématiques environnementales
Problématiques environnementales
LibéralisationLibéralisation
Paquet énergie climat (objectifs
2020)
Paquet énergie climat (objectifs
2020)
23% ENR dans le mix énergétique
français
23% ENR dans le mix énergétique
français
-20% sur les émissions de GES
(CO2)
-20% sur les émissions de GES
(CO2)
20% sur l’efficacité
énergétique
20% sur l’efficacité
énergétique
PDEPDE
Evolution
vers Smart
Grid
Evolution
vers Smart
Grid
Gestion de la
pointe
carbonée
Gestion de la
pointe
carbonée
Report
d’usages vers
l’électricité
Report
d’usages vers
l’électricité
MDE & pilotage de chargesMDE & pilotage de charges
Contraintes sur
le déploiement
de nouveaux
réseaux
Contraintes sur
le déploiement
de nouveaux
réseaux
StockageStockage
Démocratisation
des TIC
Démocratisation
des TIC Source : FNCCR7
Vers un aplanissement du réseauUn changement majeur de paradigme en cours !
� Passage d’un réseau arborescent unidirectionnel avec une production centralisée vers un réseau en cellule avec une production décentralisée
8
� Apparition de réseaux ou micro réseaux à flux nuls ou presque (à l’extrême, logique d’autoconsommation pour une maison avec PV)
� Réseau vu telle une batterie parfaite (stockage illimité + disponibilité proche de 100% + puissance soutirée toujours adaptée aux besoins)
� Quelques caractéristiques clefs :� Favoriser l’autoconsommation territoriale
� Gestion mutualiste des écarts Prod/Conso
� Flux de puissance bidirectionnels
� Cellules îlotables (PACA?) ou dépendantes (IdF)
� Itinérance/nomadisme? (conso VE)
SOMMAIRE
1. Introduction
2. Vers plus d’intelligence
3. Une vision du mécano smart grid
4. Conclusions
9
Vers un aplanissement du réseauPrévision, stockage, pilotage, intégration multi énergie…
10
CVC (Chauffage, ventilation, climatisation)
Équipements tournants
Froid ou chaud industriel
Charges combinées (PAC + stockage…)
Éclairage (hors LED ou EP)
ECS (bine pilotable mais déjàbeaucoup utilisé)
Stockage d’énergie
Équipements informatiques, audio,
vidéoCharges non pilotables
(conso trop faible, critiques tels hôpitaux…)
Charges les plus pilotables
Charges les moins pilotables
Qualité et fiabilité de
la puissance
Gestion de l’énergie
Gestion planifiable à court ou long
terme
Gestion temps réel du réseau
Condensateur
Supercondensateur
SMES (stockage magnétique)
Volant d’inertie
Batteries (Lithium ion)
Station de Transfert d’Énergie par Pompage (STEP)
Stockage air comprimé (CAES)
Batterie de grande puissance (>MW)
Pile à combustible
Stockage thermique (TES – Thermal Energy Storage)
� Le système électrique est le royaume de la statistique
Une vision du mécano smart gridLes centrales virtuelles, pilotes de la dualité
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Source : PowerMatcher
� L’importance des agrégateurs
� La prévision et l’adaptation des stratégies
� Négociations décentralisées fines entre les opérateurs techniques et de marché
Smart Grids et territoiresQualité territoriale – réseaux auto-cicatrisants, microgrids
� “Peer to peer” et “plug and play”
� Renforcement potentiel de la qualité en fonction de besoins locaux spécifiques (hôpitaux, data centers, etc.)
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Source : ABB
Détection d’un poste source surchargé => redistribution de
charges dans les cellules adjacentes
Panne dans le réseau => Les parties non endommagées du réseau sont
basculées dans les cellules mitoyennes du réseau
Charge du réseau
Normal Surcharge
Cellule du réseau = grappe de milliers de bureaux/domiciles/etc. rattaché à
un poste source nominalL’ensemble des cellules = réseau
� Renforcer le réseau + prédiction/prévention des défauts => Éviter les black out
� Agents intelligents autonomes pour
� Isoler les défauts
� Reparamétrer le réseau
� Retour à la normale
Smart Grids et territoiresDéveloppement territorial MDE et PDE
� Consommation locale de la PDE pour limiter les pertes
� Planification et cohérence de la politique énergétique locale
� Connaissance du réseau, des contraintes
� Développement et suivi de politiques PDE/MDE
� Vers l’apparition d’une autorité organisatrice de la MDE? (QoS, social…)
� Avantage économique à la consommation locale (moyen/long terme)
� Coût fossiles et nucléaire (énergies centralisées) sont à la hausse
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� Bénéfices pour les usagers, collectivités et investisseurs locaux ?
� Tarification en fonction de la distance + quelle péréquation ?
� Territorialisation des flux économiques ?
SOMMAIRE
1. Introduction
2. Vers plus d’intelligence
3. Une vision du mécano smart grid
4. Conclusions
14
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ConclusionsLa résilience du modèle centralisé
� Culture d’entreprise ouvrière et technicienne qui doit évoluer vers des métiers d’ingénieurs pointus (gestion difficile du changement)
� Résistance d’ERDF sur les ENR (éolien puis photovoltaique)
� La vision défendue par EDF (70% nucléaire en 2040, ENR à la marge)
� 30% d’ENR électrique en 2020 (27% annoncé par le gouvernement) => ratio d’ENR figé par la suite ? Va-t-on brider les ENR (remise en cause depuis Fukushima) ?
� Équilibre des rapports de force entre acteurs du système électrique serait impacté par la généralisation de la PDE
� Décentralisation technique et politique semblent aller de pair dans ce cas de figure
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ConclusionsLa décentralisation comme enjeu
� Collectivités toujours présentes dans les projets de réseaux électriques intelligents => Jamais mises en avant mais toujours là
� L’organisation du secteur est politique (PCET, renforcement du vecteur électrique…)
� Contrainte des cartels qui se régénèrent encouragés par une vision internationale soutenue par l’État => travail de fond pour sortir du mythe d’EDF garant du service public
� Matérialisation du service public local de l’électricité (microgrids, MDE) ? Le smart grid pourrait permettre la rénovation du service public local (plus visible et concret pour les usagers)
� Responsabilité d’un territoire vers les autres ?
� Pas de production dans tous les jardins (arrangements entre voisins) => des réflexions au niveau des territoires avec le soutien des syndicats d’énergie, de la région ? BEPOS prend son sens dans un quartier et un territoire à énergie positive ? Création d’un service public régional de l’énergie ?
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Des questions ?
Annexes
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Annexe – 1Développement territorial des VE
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Effet charge libre en 2020Effet pilotage charge en 2020
Points de charge à domicileet sur le lieu de travail
Points de charge à domicileet sur le lieu de travail
Points de charge publics :• sur le domaine public (voirie…)• sur le domaine concédé (parkings publics, gares, ports…)• sur le domaine privé recevant du public (commerces…)
Points de charge publics :• sur le domaine public (voirie…)• sur le domaine concédé (parkings publics, gares, ports…)• sur le domaine privé recevant du public (commerces…)
Stations servicesParkings publicsStations servicesParkings publics
Charge normale
•pointe de 3 KW•Recharge complète en 8 à 10h
Solution principale
Charge normale
•pointe de 3 KW•Recharge complète en 8 à 10h
Solution principale
Charge semi rapide
•pointe de 24 KW•Recharge d’appoint (10km) en 5 min
Solution d’appoint
Charge semi rapide
•pointe de 24 KW•Recharge d’appoint (10km) en 5 min
Solution d’appoint
Charge rapide
•Pointe > 43 KW•Recharge de secours
Solution spéciale
Charge rapide
•Pointe > 43 KW•Recharge de secours
Solution spéciale
Échange de batteries
•Échange mécanique de batterie en 5 min•Recharge des batteries en stock
Solution spéciale
Échange de batteries
•Échange mécanique de batterie en 5 min•Recharge des batteries en stock
Solution spéciale
Pointe locale – poste source de Megève au 28 janvier 2009 : pointe à minuit au lieu de 19hPointe nationale à 19h
Annexe – 2Les enjeux du réseau
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� Qualité et coût de l’électricité fournie aux usagers
� Equilibre production/consommation
� Pointe nationale = émissions de GES
� Pointe locale = congestion du réseau de distribution et besoin coûteux de renforcements
� Efficacité du système électrique (limitation des pertes techniques)
� Accompagnement du développement des ENR
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Annexe – 3Les clefs d’un réseau intelligent bien conçu
� Favoriser la MDE (consommer moins et mieux)
� Implication du consommateur
� Etre flexible pour s’adapter aux contraintes de la PDE ou des VE/VEHR (aspects techniques et marché)
� L’intelligence doit devenir diffuse et décentralisée dans le réseau de distribution du futur
� Le réseau de distribution ne peut plus se contenter d’être simple et passif, il doit entrer dans l’ère de la complexité
� Gestion des flux de puissance dans le réseau de distribution lui-même
� Taux d’utilisation du réseau conséquent
� Écrêtage et lissage de la consommation
� Mécanismes de protection décentralisés
� Garantir la qualité et la sécurité (auto cicatrisation), être interopérable, optimiser les investissements