Contribution d'Olivier COTTET, Directeur marketing du programme HOMES présentée le 5 octobre à Paris, dans le cadre de la matinée débat organisée par Construction21, le Gimélec et j3e sur le thème Concevoir et gérer des bâtiments « smart grid compatibles ». Demain, les réseaux électriques intelligents, ou smart grids, vont profondément bouleverser notre manière de produire et de consommer l’énergie. Cette mutation ne se fera pas sans le bâtiment qui va devenir une pièce maîtresse au cœur de la gestion des réseaux de distribution d’énergie. Pour s’intégrer dans ce maillage gigantesque, où toutes les sources d’énergie vont converger pour s’équilibrer, le bâtiment va devoir se connecter avec l’environnement extérieur. Cette évolution pose un nombre impressionnant de challenges techniques et humains. Le bâtiment va devoir atteindre un niveau de maturité supérieur pour accéder au smart grid et interagir avec lui. Au-delà du bâtiment intelligent, il faut concevoir le bâtiment intelligent "connecté au smart grid", un concept qui n'existe pas encore en France et qu'il faut créer.

1. Le bâtiment intelligent
“connecté au smart grid” :
Un concept qui change tout
GIMELEC le 5 octobre 2012
Olivier Cottet Innovative & collaborative program led by
Directeur marketing et filières
programme HOMES
06 83 83 94 51
Olivier.cottet@schneider-electric.com

2. To be « smart grid ready »
ou être « connecté à la grille astucieuse »
● Définitions
● Smart grid
● Gestion de la demande
● Système énergétique
● Efficacité énergétique d’un système
● Demand response
● Building et smart building selon HOMES
● Les systèmes du bâtiment
● Solution d’efficacité énergétique
● Le concept « connecté à un smart grid »
● Finalités
● Exemples de fonctions
● Spécification techniques
Schneider Electric - Division - Name – Date 2

3. Du réseau électrique …
Géneration
centralisée
Résidentiel
Industry
Flux énergie
Building
Datacenter
Transmission Distribution Industriel & Tertiaire
1
Schneider Electric - Division - Name – Date 3

4. Du réseau électrique à la grille astucieuse
Smart city ou smart district
Equilibre Production
/ Consommation
3
Géneration 2. “Efficient Home”
centralisée Véhicule électrique
2 et stockage
Résidentiel
1. “smart factory”
Industry
Flux énergie 1. “smart building”
Building
Flux énergie
1. “smart cloud”
Datacenter
Transmission Distribution Industriel & Tertiaire
Centrales
D’Energie Generation
Renouvelable décentralisée &
1 Power Back up
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5. Agir sur la consommation
Demand Side Management (DSM) – gestion de la demande
Demand Response ( DR) – gestion des charges Maitrise de la consommation (MDE)
Dispatchable Non Dispatchable Eff. énergétique Sobriété Eff énergétique
Active énergétique Passive
Capacité/bidding urgence Tarification dynamique Contrôle et comportement Qualité
monitoring investissement
Gestion de charges Délestage Gestion temporelle Occupancy Econometre Enveloppe
selectif (TOU) Time of Use control occupant
Agrégation Black out Critical peak pricing Service and Infrastructures Machines
technique machine control
Virtual power plant Prix en temps réel Stakeholder
(VPP) dashoards
Grille de CO2
Pilotage d’un système énergétique
sur sollicitation extérieure Pilotage d’un système énergétique en fonction de
« Smart grid ready » son environnement
« Smart … » home , building, district, city,
Schneider Electric - Division - Name – Date 5

6. Définition d’un système énergétique
Consommation Services
d’énergie énergétiques
Performance énergétique
Energie/ service rendu
Bénéficiaires
Confort physique
Flexibilité et variabilité
Elec Confort psychologique
Quantitatives
Qualitatives
Activité efficace
Temporelles
Motorisation
Information
Electricité
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7. Définition d’un système énergétique
Consommation Services
d’énergie énergétiques
PMV, nb de repas, m²
kWh, €, eqkWHep, eqCO2 Performance énergétique shon RT, kWh, km…
Energie/ service rendu
Bénéficiaires
consomm Confort physique
Flexibilité et variabilité
ations
Elec Confort psychologique
Quantitatives
Qualitatives
Activité efficace
Temporelles
Motorisation
Productions Stockage Information
Electricité
Schneider Electric - Division - Name – Date 7

8. Définition de l’efficacité énergétique active
Consommation Services
d’énergie énergétiques
PMV, nb de repas, m²
kWh, kWHep, €, CO2 Performance énergétique shon RT, kWh, km…
Energie/ service rendu
Variables endogènes
traitées Bénéficiaires
consomm
EFFICACITE - ENERGETIQUE: Confort physique
Flexibilité et variabilité
ations
Elec OPTIMISER la performance énergétique Confort psychologique
Quantitatives
d’un système sur un indicateur Qualitatives
Activité efficace
Temporelles
Motorisation
Productions Stockage
● sdf
Information
Electricité
Variables exogènes subies : grille temporelle
meteorologie
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9. Définition du demand response dispatchable
Consommation Services
d’énergie énergétiques
PMV, nb de repas, m²
kWh, kWHep, €, CO2 Performance énergétique shon RT, kWh, km…
Energie/ service rendu
Variables endogènes
traitées Bénéficiaires
consomm Confort physique
Flexibilité et variabilité
DEMAND –RESPONSE : ations
Elec Modifier la performance énergétique d’un Confort psychologique
Quantitatives
Qualitatives
système pour répondre à une contrainte de Activité efficace
Temporelles
modification du profil de la courbe de charge,
Motorisation
suite à une sollicitation externe venant d’un
système amont. Stockage
Productions
● sdf
Information
Electricité
Brique =P,T, H
Variables exogènes subies : Flexibilité et variablité :
grille temporelle quantitative
qualitative
Schneider Electric - Division - Name – Date
meteorologie 9
temporelle

10. Le « Demand response dispatchable »
Capacité d’un système à répondre à des sollicitations exogènes
- à identifier et faire proposition de modifications de sa courbe de charge à
destination d’un responsable d’équilibrage ou à un agrégateur intermédiaire.
- Et à mettre à disposition à ses frontières ces modifications
- dans le but de contribuer à satisfaire un équilibrage externe des réseaux
d’approvisionnement de cette énergie
Les modifications de sa courbe de charge énergétique
- Sont définies en puissance, durée et plages horaires (les briques d’énergie)
-Et mesurées dans une des 4 unités de mesure représentative de cette
consommation énergétique (EF, EP, € ,contribution CO2).
-Sont obtenues en jouant sur les flexibilités quantitatives, qualitatives et
temporelles du système et des services rendus par cette énergie
- En minimisant les impacts négatifs perçus par les bénéficiaires des
services, voire en maximisant les aspects positifs
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11. Les définitions utilisées:
● brique d’énergie
● la modification positive ou négative d’une courbe de charge par rapport à un référentiel ( ?)
. Cette brique se définit en quantité ( puissance P) , durée ( Temps T), et plage horaire (H)
● Aggrégation technique,
● la production ( et vente) élèmentaire d’une brique d’énergie à partir des flexibilités d’un
système dont les services rendus sont différents de la production d’énergie;
● Production délocalisée
● La production (et vente) élèmentaire d’une brique d’énergie positive à partir d’un système
dont c’est la finalité.( renouvelable ou non)
● Aggrégation commerciale ,
● la production et vente d’une brique d’énergie à partir de briques d’énergie élémentaires
● VPP virtual power plan :
● une composition quelconque de ces trois formes arrivant à une puissance suffisante pour
le gestionnaire de réseau.
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12. To be « smart grid ready »
ou être « connecté à la grille astucieuse »
● Définitions
● Smart grid
● Gestion de la demande
● Système énergétique
● Efficacité énergétique d’un système
● Demand response
● Building et smart building selon HOMES
● Les systèmes du bâtiment
● Solution d’efficacité énergétique
● Le concept « connecté à un smart grid »
● Finalités
● Exemples de fonctions
● Spécification technqiue
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13. Carte d’identité du Programme H.O.M.E.S.
13 partenaires - 7cooperateurs Labos :
4 ans – 09/2008 > 09/2012
26 projets – 120 équivalent chercheurs
88 M€ - soutenu par OSEO Technologies :
“Doter chaque bâtiment de solutions
Usages :
d’Efficacité énergétique active pour
atteindre sa meilleure performance
énergétique”
4 domaines de recherche :
- A quoi sert l’énergie ?
- Comment réduire pertes & gaspillages?
- Comment l’ information impacte les
comportements ?
Europe
Résidentiel and tertiaire
- Quels outils pour les professionnels ?
Neuf et existant
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14. Le bâtiment tertiaire vision classique
Système de mise à disposition
Energies
€ Systemes Vecteurs de Services
CO² techniques distribution énergétiques
kWh/m²/an
Eqpt de production OCCUPANT
Eqpt de distribution
Confort physique
Elec Tuyaux
Gaz Equpt de stockage Gaines Confort
fuel Fils psychologique
Eqpt de production Activité efficace
renouvelable
Système constructif
Qualité Bâti ( BIQ)
Meteo (température, vent, lumières)
Schneider Electric - Division - Name – Date 14

15. Le bâtiment tertiaire en 3 sous-systemes quasi
indépendants
Système de mise à disposition Système d’usage
Energies
€ Systemes Vecteurs de Locaux Applications Services
CO² techniques distribution énergétiques
kWh/m²/an
Eqpt de
Eqpt de production OCCUPANT
Consommations
Eqpt de distribution chaleur
Confort physique
Elec Tuyaux Lumiere
Gaz Equpt de stockage Gaines Eau chaude Confort
fuel Fils Air psychologique
electricité
Eqpt de production Activité efficace
renouvelable
Apports
gratuits
Système constructif
Qualité Bâti ( BIQ)
Meteo (température, vent, lumières)
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16. Les solutions HOMES d’efficacité énergétique ACTIVE
Réduire les besoins énergétiques dans Optimiser l’approvisionnement
chaque local en prenant en compte énergétique dans chaque vecteur
confort et activité pour servir ces besoins
Agir
Adapter à la Optimiser par le Prendre en Améliorer les
présence et contrôle multi- compte les performances Gérer les sources
au type applicatif apports de génération d’énergie sous
d’activité gratuits et de contraintes du réseau
Mesurer distribution, (smart Grid)
Impliquer les personnes pour chaque profil :
sensibilisation, amélioration, maintenance dans le temps
Informer
Occupant Propriétaire Maintenance Energy Manager
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17. …qui changent la vision des systèmes de controle des
bâtiments….
Hier Aujourd’hui Demain
Applications indépendantes Top Intégration Intégration avale
RENEWABLES
Connectivity
EXTERIORS
FIRE
FIRE
IP TECHNOLOGIES
IP TECHNOLOGIES CEO OFFICE
VIDEO SECURITY
VIDEO SECURITY MEETING ROOM
ACCESS
ENTRANCE HALL
ACCESS
ENERGY
ENERGY OPEN SPACE
24/7 MONITORING
RESTAURANT
24/7 MONITORING
LIGHTING
AMPHITHEATER
LIGHTING
LIFTS
CORRIDOR
IT
HVAC
IT ROOM
HVAC
ARCHIVES
POWER
KITCHEN
DUCTS VECTOR
PIPES VECTOR POWER VECTOR
Smart grid ready
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18. …pour être intégrées dans un schéma global de
poupées russes.
● Au niveau LOCAL
R ● Consommateurs : les équipements applicatifs
● Room control : Réduire les besoins dans les locaux en prenant en compte confort et
P D conditions d’activité
S
● Au niveau BATIMENT: 3 “microgrids”
● Consommateurs: les différents locaux
● Energy control : Optimise l’approvisionnement énergétique sur les 3 vecteurs
● et gère les sources d”’énergie ( agrégation technique)
R
● Au niveau CAMPUS, BLOCK, QUARTIER, VILLE (smart block – smart cities)
P D
● Consommateurs: les différents bâtiments et sites
S ● District control : Mutualisation de la production ( exemple du réseau de chaleur),
transport, Renouvelable, Réseaux de fluides,
● Agrégation des besoins et des capacités
R ● Au niveau réseau régional ou national (smart GRID)
● Consommateurs: sites, villes, territoires
P D ● Grid control : Gère les protection, stabilité et disponibilité de la grille
S ● Fournit production en fonction de la consommation
● Gère l’équilibre par sollicitations de délestage ou production de “Negawatt”
P : Production
● Chaque niveau jouant son rôle pour intégrer
R : Renewables ● Les ambitions en injection de renouvelable
S : Storage ● Et le véhicule électrique et ses interactions à la maison , au travail et son impact sur les
D : Distribution réseaux
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19. To be « smart grid ready »
ou être « connecté à la grille astucieuse »
● Définitions
● Smart grid
● Gestion de la demande
● Système énergétique
● Efficacité énergétique d’un système
● Demand response
● Building et smart building selon HOMES
● Les systèmes du bâtiment
● Solution d’efficacité énergétique
● Le concept « connecté à un smart grid »
● Finalités
● Exemples de fonctions
● Spécification techniques
Schneider Electric - Division - Name – Date 19

20. 4 fonctionnalités de base pour être un
« bâtiment smart grid ready »
● Optimiser la « performance » énergétique du bâtiment en fonction
d’un critère : kWh, et/ou ses équivalences €, CO2, primaire
● Nécessite d’avoir les grilles temporelles de conversion.
● Fournir à tout instant , les informations (P,T,H) des briques de
contributions à un marché de capacité ( agrégation technique)
● Nécessite de prédire les consommations et les usages,
● et les flexibilités sur cette prédiction
● Exécuter une demande de délestage quantifiée ( P,T)
● Nécessite de connaitre les usages pour minimiser les impacts.
● Exécuter une demande de brique d’énergie ( P,T,H)
● Anticiper, déstocker, stocker, négocier les services avec pour
contrainte de minimiser les impacts négatifs perçus par les
bénéficiaires des services, voire en maximisant les aspects positifs
Schneider Electric - Division - Name – Date 20

21. Exemples de fonctions d’optimisation.
● Négociation du confort : la Lumière :
● 10% de flux lumineux ( de nuit) sont inobservables
● 20% si apport extérieur ( de jour)
● 30% si préparation par passage en douceur.
●Source LCA Lighting control association – Craig Délouie – mars 2010
● Destockage de qualité d’air :
● Fonction inertielle : de constante de temps brève 20mn à 2h
● Un stop de la ventilation laisse une qualité d’air acceptable
● Gains :consommation des ventilateurs,( France 350MW en tertiaire)
●besoin de chauffage , besoin de rafraichissement
● Stockage , destockage électrique :
● Utilisation de la batterie VE en bidirectionnel
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22. La performance d’effacement dépend du
niveau d’échanges
● Signaux instantanés : réactivité , délestage
● Coupure d’alimentation sélective.
Interaction croissant SGSB
● Négociation de cibles de confort.
● Consommation de stock
● Information sur un horizon temporel : anticipation
● Stockage ( thermique, aéraulique, chimique)
● Report/Interruption/Anticipation de l’usage de
charges.
● Echanges interactifs des prévisions: cogestion
● Profils personnalisés de prix et consommation
prévus.
● Lestage, délestage – stockage déstockage.
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23. Impacts sur les spécifications techniques
● Les réseaux des systèmes techniques doivent être topologiquement
structurés par les usages du bâtiment : par locaux
● =>Minimisation des impacts négatifs perçus des services rendus.
● Le bâtiment doit être équipé de systèmes techniques « commandables »
● Et télécommandables : avec une réactivité suffisante.
● avec une granulométrie suffisante
● Le bâtiment doit être smart avec un contrôle actif des zones d’usages.
● Mesure de la qualité des services rendus
● Pilotage spatial et temporel des applications
● Le contrôle actif doit avoir un point d’entrée externe
● Recevoir les grilles temporelles d’ajustement et gérer le bâtiment en fonction .
● Diffuser les prévisions de conso et briques d’énergie identifiées
● Recevoir les demandes de délestage instantanés et les effacements plannifiés,
●Source : soit le compteur à télérelève (smart meter),
soit d’un réseau de communication autre.
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24. La technique étant résolue , Il restera des
problèmes humains !
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Accenture : 9000 itws 17 pays
24

25. MERCI DE VOTRE
ATTENTION
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