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Revue 172 - Smart-Grids : Qu'attendre de la convergence des réseaux électriques et de télécommunications?

Articles Revue TELECOM

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10/04/2014

Smart-Grids

Qu'attendre de la convergence des

réseaux électriques et de

télécommunications ?


par Patrice GEOFFRON dans la revue TELECOM n° 172
 

La transition énergétique suppose à la fois le déploiement de nouveaux types de capacités de production électrique (souvent décentralisés et intermittents), des gains en flexibilité et en efficacité, ainsi que le développement de nouveaux usages (comme le véhicule électrique).

Ces transformations requièrent un nouveau système d’information électrique, généralement qualifié de « smart grid ». Ces organisations nouvelles sont généralement encore au stade du démonstrateur, mais portent en germes des évolutions profondes des systèmes électriques, des services qui s’y rattachent et des modèles économiques afférents. L’Europe, compte tenu de ses engagements en termes de réduction des émissions de CO2 et de déploiement de renouvelables, sera placée au cœur de ce qui s’annonce comme une convergence des réseaux électriques et des réseaux de télécommunications.

 

Qu'est-ce qui conduit à rendre les réseaux électriques plus « smart » ?

Les smart-grids sont des réseaux dits « intelligents » qui transmettent en temps réel des informations sur les conditions de production et de consommation entre les différents acteurs d’un système électrique (ainsi que gazier). Cette évolution technologique est fondamentale car jusqu’alors l’information circulait sur un mode essentiellement unidirectionnel (des consommateurs vers les gestionnaires de réseau et les producteurs) et de façon généralement discontinue (le relevé manuel des compteurs chez les ménages reste la pratique très courante).

 


Les services électriques ont connu une très large diffusion dans les économies de l'OCDE sur ce modèle « unidirectionnel » avec, en particulier dans un pays comme la France, un niveau de performances très élevé (quant à la qualité de l'énergie finale délivrée et à son prix). Il est donc permis de s'interroger sur les raisons de cette transition des systèmes électriques vers des smart-grids qui ne constitue pas une évolution aussi logique (en raison de la fourniture d'un service à valeur ajoutée) que celle de la téléphonie fixe vers la téléphonie mobile par exemple.


Schématisation d’un smart grid (1)




Cette transformation est indispensable pour des raisons qui procèdent à la fois d'évolutions du côté de l’offre (en raison du déploiement massif de sources énergétiques renouvelables à caractère intermittent et décentralisé comme l’éolien ou le solaire), aussi bien que de la demande (développement de nouveaux usages comme le véhicule électrique, émergence d'un « Internet des objets » pilotables à distance, …), et s'inscrit dans la mouvance de la transition vers des modèles énergétiques sobres en carbone. Au-delà du strict périmètre énergétique, il s'agit de transformer en profondeur l’organisation de la vie en société (bâtiments intelligents et à énergie positive, smart cities, modes de transport individuels et collectifs,…), avec un impact économique potentiel très considérable.

Les consommateurs seront-ils au cœur de systèmes électriques 2.0 ?

Cette transition technologique ouvre sur de nouvelles organisations des systèmes électriques. En effet, les acteurs traditionnels (producteurs, gestionnaires de réseaux, fournisseurs et équipementiers) verront leurs fonctions modifiées par les évolutions technologiques (comptage évolué, effacement, stockage, …), tandis que des industriels issus d’autres champs apporteront également leurs compétences (télécommunications, logiciel, services informatiques, …) et que de nouveaux acteurs, des fonctions inédites, verront également le jour (agrégateurs d’effacement, fournisseurs de services en aval du compteur, gestionnaires de charge du véhicule électrique, …).

En outre, les réseaux intelligents impliqueront de nouvelles formes de coordination économique entre des « maillons » des chaînes de valeur plus interdépendants qu’auparavant. Par exemple, le développement des énergies renouvelables par des producteurs décentralisés provoquera des fluctuations de puissance qui complexifieront le travail des gestionnaires de réseau (de transport et plus encore de distribution) et mettront à l’épreuve leur capacité d’adaptation. Surtout, la place de l’utilisateur final sera recentrée, puisque l’équilibre du système électrique sera axé sur le contrôle et l'adaptation de la consommation, et non plus seulement sur celui de la production, selon le schéma prédominant jusqu’alors. Ce recentrage passera par une plus grande variabilité des prix, consistant à les infléchir en fonction des conditions de la production (afin de réduire le recours à des centrales thermiques pour couvrir les pics de demande et à éviter ainsi l’usage des ressources émettrices de CO2, comme le charbon ou le fioul, ou de puiser dans les barrages hydroélectriques). Dans les projets-pilotes, il s'avère que le comportement des consommateurs est réactif aux gains monétaires, mais également à l’intérêt de concourir à un effort collectif. Mais, au-delà des simples modulations de la consommation, il s'agit d'anticiper, comme avec le basculement dans l'Internet, l'émergence de services nouveaux, sortant du périmètre énergétique tel qu'on le conçoit à l’heure actuelle.
 

Au-delà des démonstrateurs, quels modèles économiques ?

L’essentiel des projets de smart-grids sont au stade du démonstrateur, de sorte que les « modèles économiques » propices à leur développement sont encore indéterminés. Les smart-grids laissent pourtant entrevoir de nombreux bénéfices, à commencer par la capacité des réseaux à être « auto-cicatrisants » et « résilients », avec une réduction des coupures et des pertes en ligne, ainsi qu’une amélioration de la qualité desservie (caractéristique importante pour la demande industrielle). Combinées aux progrès de la domotique, les infrastructures de smart-grids permettront le pilotage à distance d’équipements ménagers et l’adaptation des consommations en fonction d’offres valorisant l’effacement. Au-delà du logement, les smart-grids sont des outils propices à l’émergence de systèmes énergétiques locaux (des éco-quartiers aux smart-cities).

En termes concurrentiels, l’information transportée par les réseaux intelligents autorisera un meilleur partage de l’information sur le fonctionnement des marchés de l'énergie. Tous ces éléments combinés réduiront directement les émissions de CO2 (par des gains efficacité) – l’Agence Internationale de l’Énergie considère que le déploiement des smart-grids pourrait réduire la demande d’électricité de pointe d’un quart à l’horizon 2050 – ou indirectement (par l’intégration d’énergies renouvelables et de véhicules électriques).

Cependant, la valorisation économique de ces bénéfices potentiels est très incertaine à ce stade. Un réseau intelligent assemble des technologies (ingénierie électrique, télécommunications, logiciel, …) qui sont à des degrés de maturité différents et parfois non standardisés. De surcroît, des variables essentielles à l’élaboration de « business plans » sont très fluctuantes (prix des énergies fossiles, prix du CO2, …). Idem pour ce qui est de l’adoption par les consommateurs des services d’effacement ou de leur disposition à payer pour des biens d’équipement énergétiquement performants et commandés à distance. Beaucoup tiendra à la capacité à rénover la boîte à outils des régulateurs et à allouer les coûts et les risques entre les acteurs des nouveaux écosystèmes de l’électricité.

 

 




Investissements en smart grids (R&D et démonstrateurs) en Europe (2)








L'Europe comme cœur de la révolution smart ?

Pour les raisons qui viennent d'être évoquées, il est à l'évidence très tôt pour anticiper le rythme de développement de ces réseaux dotés d'une intelligence nouvelle et pour avoir une intuition des effets induits par cette transformation. Comme les smart grids accompagneront la transition énergétique, processus dont le parcours est assez sinueux, il est délicat de tracer des perspectives. Observons toutefois que l'Europe est la partie du monde où les engagements politiques dans la transition sont les plus manifestes : -20 % d'émissions de CO2 en 2020, -40 % en 2030, -80 % 2050. Si le cap est maintenu, l'Europe sera également la zone du monde où se posera avec le plus d'acuité la question de l'intégration par les réseaux des innovations accompagnant cette transition. Pour juger des enjeux économiques, citons simplement l'ordre de grandeur donné par la Commission européenne selon laquelle 270 milliards d'euros devront être investis, chaque année, jusqu'en 2050 pour réaliser le « Facteur 4 » (réduire les émissions de CO2 de 80 %) . L’ensemble de ces investissements ne relèveront pas, naturellement, des seuls smart grids. Mais le déploiement de ces derniers sera une condition de réalisation de cette grande transition et, probablement pour l’Europe, une clé pour refonder un modèle économique compétitif et soutenable à long terme. Ce qui se joue dépasse, on l'a compris, les limites de la sphère énergétique.


(1) Source : Eurelectric
(2) Source : JRC, Smart Grid projects in Europe : Lessons learned and current developments, 2013.



 

L’auteur
 


Patrice Geoffron

Patrice Geoffron est Professeur d’Economie à l’Université Paris-Dauphine où il dirige le Centre de Géopolitique de l’Energie et des Matières Premières. Il dirige le programme « réseaux » dans la Chaire European Electricity Markets ? Il a récemment publié Energie : cartes sur table (Folio-Gallimard, 2012, avec Jean-Marie Chevalier et Michel Derdevet), The New Energy Crisis (Palgrave McMillan, 2013).

patrice.geoffron@dauphine.fr



 

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