Contribution de Marc PETIT de l'Ecole SUPELEC 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 ». Consommation globale d'énergie en constante augmentation, risque de saturation du réseau de distribution électrique, enchérissement du coût de l'énergie, gestion des EnR... : la maîtrise de l'énergie contraint à de nouvelles stratégies de consommation et de production, dont l'effacement est un des axes majeurs. Etat des lieux d'un écosystème qui atteint ses limites et doit être repensé. Rôle du bâtiment dans ces nouveaux équilibres énergétiques.

1. 05/10/2012
Concevoir et gérer des bâtiments « smart grid compatibles »
Contribution des bâtiments à la
sécurisation des réseaux électriques
Marc Petit
marc.petit@supelec.fr
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Sommaire
• La structure du système électrique
• Contraintes d’un réseau électrique
• Caractérisation de la consommation électrique
• Des régions spécifiques (Bretagne et PACA)
• L’effacement : définition, pourquoi et comment ?
• Le pilotage de la charge : un outil pour l’intégration des EnR
• Besoin des smart buildings
• Conclusion
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2. 05/10/2012
Structure du réseau électrique
• Un réseau de transport 400 kV à 63 kV (RTE)
• Réseaux maillés (100 000 km)
• Raccordement des moyens de production centralisés
• Réseau 400 kV interconnecté
• Un réseau de distribution 20 kV et 400 V (ErDF et ELD)
• Réseaux arborescents (1 200 000 km)
• Raccordement de production distribuées (éolien, PV, cogen, µ-hydro)
• Acteurs
• Gestionnaires de réseaux, producteurs,
• Fournisseurs, consommateurs, opérateurs d’effacement
• + la CRE
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Contraintes du système électrique
• Equilibre P=C à tout instant
• Le système électrique fonctionne en puissance
• P=C garantit F = 50Hz
• P=C assuré par les groupes
• Nécessite une bonne prévision de ma consommation
• Maintien de la tension autour de Unom
Pour les réseaux de distribution :
• la tension baisse du poste vers les charges
• Gestion par le dimensionnement (longueur des départs et charges
raccordées)
• Les limites thermiques des ouvrages
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Consommation électrique
• Prévision de
consommation
• Répartition (2011) (source : RTE, 2012)
• Résidentiel (33%)
• Tertiaire (27%)
• Industrie (25%) 5
Consommation : usages
(source : RTE, 2012)
• Cas du 08 février 2012
• Chauffage résidentiel > 2 à 3 fois le chauffage tertiaire 6
• Chauffage ≈ 35 % de la consommation à la pointe du soir
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4. 05/10/2012
Consommation : chauffage électrique
• 12 % de la consommation
• Tendance en ralentissement
• Effets de la RT2012
• Forte thermo-sensibilité (2300 MW/°
C)
Part du chauffage électrique
dans les logements neufs
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(source : RTE, 2012)
Consommation : éclairage
• Éclairage : 1er poste de conso dans le tertiaire (24TWh/an)
• 35% bureaux
• 50% santé
• 60% lycées
(source : RTE, 2012)
• Solutions de réduction
• LED, fluo, détecteurs de présence, variateurs
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• Ademe : potentiel de -77% pour les bâtiments scolaires
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5. 05/10/2012
La pointe de consommation
• 40% d’augmentation de la pointe record entre 2001 et 2012
• 10% d’augmentation des TWh
(source : RTE, 2012)
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Des régions spécifiques
• Bretagne et PACA-Est sont des péninsules électriques
• Très peu de production locale Consommation importée
• Difficultés dans la gestion du réseau (tension basses en bout de ligne)
• Besoins de réduire la consommation dans les périodes critiques
(pointes ou incidents)
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6. 05/10/2012
L’effacement : définition
• Baisse de puissance électrique appelée au point de
raccordement, sur sollicitation externe, pendant un temps
donné, résultant d’une action qui modifie le comportement
du consommateur (CURTE)
Demand Response
• Durée : > 30min
• Action différente des tarifs EJP, Tempo
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L’effacement : pourquoi ?
• Pour réduire le besoin en capacités de production de
pointe
• Pour contribuer à réduire les émissions polluantes
• Pour participer à l’équilibre P=C (système ou RE)
• Pour répondre à une contrainte du réseau pour éviter un
délestage brutal :
• Congestion (réseau de transport ou distribution)
• Problème de tension basse
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7. 05/10/2012
L’effacement : comment ?
• Analyser l’infrastructure consommatrice
• Identifier les potentiels de flexibilité : quelle puissance ?
pendant combien de temps ?
• Cibles : charges CVC (climatisation, ventilation,
chauffage), éclairage (?), recharge VE/VHR
• Installer des équipements de contrôle-commande, smart
meters (pour évaluer la quantité effacée)
• Acteur : l’agrégateur pilote les charges
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L’effacement : valorisation ?
• La quantité effacée a une valeur car elle évite le recours à
un moyen de production (coût de combustible, CO2)
• Dédommager le consommateur pour sa flexibilité (adapter
l’utilisation d’un outil industriel, réduction temporaire du
confort thermique)
• L’agrégateur se charge de la valorisation (mécanisme de
capacité, mécanisme d’ajustement). Besoin d’agréger un
volume suffisant (> 10MW)
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8. 05/10/2012
L’effacement vs MDE
• MDE : réduction durable de l’énergie consommée
• Effacement : réduction ponctuelle de la puissance
consommée. Pas nécessairement de baisse de l’énergie
consommée
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L’effacement et les EnR
• Problématique des énergies renouvelables : production
intermittente difficile à prévoir
• Intermittence à gérer pour garantir P=C : action sur le
production ou la consommation
• Couplage de la consommation avec la production EnR :
• EnR avec des charges stockable (chaleur, froid, VE/VHR)
• solaire avec la climatisation/chauffage
• Pour réduire un contrainte locale du réseau électrique
• Favoriser l’autoconsommation
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9. 05/10/2012
Pourquoi des smart buildings ?
• Secteur résidentiel/tertiaire : 60% de la consommation
• Besoins de bâtiments flexibles et pilotables
• Charges stockables : ECS, inertie des bâtiments
• Moyens de production intégrés (PV)
• Développer les smart appliances
• Deux axes
• Nouveaux bâtiments : penser leur flexibilité dès la conception, mais
puissance effaçable faible si BBC
• Bâtiments anciens : améliorer leur inertie, mise en place de capteurs et
compteurs/sous-compteurs, architecture électrique adaptée
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Conclusion
• Le système électrique a besoin d’une demande flexible
• Résidentiel et tertiaire : 60% de la conso
• Forte thermo-sensibilité liée au chauffage électrique
• Les bâtiments sont un élément clé d’une consommation
flexible et de la MDE
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