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Les Smart Grids
A l’heure où la gestion centralisée et unidirectionnelle1
des réseaux de distribution
d’électricité montre ses limites et où les nouveaux projets prennent en compte la dimension
quartier, nous voyons fleurir une multitude de projets se revendiquant smart grids.
Cette fiche a pour objectif de définir ce concept de smart grids et d’en cerner les différents
enjeux à travers les enseignements qui peuvent être tirés des expérimentations déjà menées.
Définition et caractéristiques
Le terme smart grids, littéralement « réseaux intelligents », se définit dans ce contexte comme
des « réseaux de distribution et de gestion d’énergie intelligents ».
Concrètement, un smart grid est un réseau électrique communicant qui intègre les NTIC
(Nouvelles Technologies de l’Information et de la Communication) dans son fonctionnement.
Cela permet d’établir des interactions entre les réseaux d’électricité et les bâtiments auxquels
ils sont raccordés. Leur taille est souvent assez vaste pour permettre une mixité d’usage.
L’intérêt d’un tel réseau est que sa gestion devient répartie et bidirectionnelle, les possibilités
d’optimisation offertes étant multiples : lissage des pointes et creux journaliers, gestion de
l’intermittence des énergies renouvelables (produites sur place), mutualisation… L’objectif
principal est une livraison d’électricité plus efficace, économiquement viable et décarbonée.
Cette notion de smart grids basés sur l’électricité peut être étendue aux réseaux intelligents de
chaleur, de froid et de gaz.
Les smart grids se basent sur une utilisation de nouvelles technologies au service d’objectifs
en partie environnementaux, ce qui s’inscrit dans les théories de la Troisième Révolution
Industrielle développées par Jeremy Rifkin2
.
Schéma de fonctionnement d’un smart grid
(source : http://www.smartgrids-cre.fr/)
1
Gestion centralisée et unidirectionnelle : l’électricité est distribuée depuis les sites centraux de production vers
les clients
2
La troisième révolution industrielle de Jeremy Rifkin, 2012, éditions LLL
Piliers de la démarche smart grids
La mise en place d’un réseau smart grid s’appuie sur plusieurs leviers. Nous allons ici
détailler les deux principaux.
1. L’outil de base visant à la mise en place d’un réseau smart grid est le compteur électrique
« intelligent ». Ce compteur constitue une interface de communication entre le réseau
électrique et le consommateur et permet de recueillir automatiquement et en continu des
données sur la consommation globale d’énergie d’un logement. L’objectif est d’impliquer
l’occupant en lui faisant mieux comprendre sa consommation afin de l’aider à la maîtriser à
travers une adaptation de l’offre.
En France, ERDF procède à l’installation de compteurs intelligents Linky. Ce dispositif a été
introduit en priorité sur des quartiers à vocation smart grids (voir encadré Issygrid en page 3)
mais est progressivement en cours de déploiement sur tout le territoire.
A cela peuvent s’ajouter d’autres innovations issues des technologies domotiques, permettant
par exemple de contrôler des appareils ménagers à distance, toujours dans une optique de
maîtrise des consommations.
2. Le deuxième enjeu faisant partie intégrante de la démarche smart grid est le stockage
énergétique. Très peu utilisé dans les réseaux traditionnels, car difficile à mettre en place, le
stockage électrique trouve un nouvel intérêt au sein des réseaux intelligents. Son intérêt est
double :
Il permet d’une part de gérer l’intermittence des énergies renouvelables. En effet, la part de
plus en plus importante occupée par ces dernières (photovoltaïque et éolien), dans le mix
énergétique comporte une intermittence qui impose le recours à des solutions de stockage
combinée à l’emploi d’EnR non intermittentes (cogénération, biomasse).
De plus, il contribue également au lissage des pointes. Il peut être introduit à n’importe quel
niveau dans la chaîne de valeur de l’électricité et aura un rôle différent en fonction de son
positionnement : optimisation de la flexibilité du producteur, équilibrage en temps réel du
réseau ou encore optimisation des factures pour l’usager.
Le stockage s’envisage à petite échelle, en tant que variable d’ajustement.
Le stockage peut également s’envisager sous une forme autre qu’électrique : plus simple à
mettre en place, le stockage de chaleur peut être également être mis en place dans ce type de
réseau.
Le sujet du stockage sera traité plus précisément dans une autre fiche.
Obstacles à la mise en place d’une démarche smart grids
De par les technologies et questions nouvelles suscitées par la mise en place d’un smart grid,
de nombreux problèmes peuvent se poser.
1. Il faut être conscient que la bonne implication des consommateurs est obligatoire pour
constater des résultats : en effet, il faut que les habitants et occupants jouent le jeu afin
d’optimiser leur consommation à l’aide des outils fournis. Cela passe nécessairement par une
phase d’information et de sensibilisation.
Les gains peuvent donc être difficilement perceptibles à court terme, le temps de la mise au
point, à la fois humaine et matérielle, du réseau.
2. De plus, l’installation d’un tel réseau implique la collaboration de nombreux et divers
acteurs : pouvoirs locaux, constructeurs, promoteurs, fournisseurs énergétiques… De tels
partenariats sont complexes à mettre en place, de par la multiplicité des parties prenantes et
les éventuels conflits d’intérêts qui peuvent apparaître.
3. Autre obstacle, l’introduction de NTIC dans le réseau occasionne des risques de piratage
et d’attaques, tant pour les particuliers que pour les entreprises. Il convient donc d’appliquer
des protections informatiques à tous les nœuds du réseau.
La CNIL (Commission Nationale de l’Informatique et des Libertés) a également émis des
réserves quant aux risques pour la vie privée occasionnés par la généralisation du compteur
Linky.
4. La non possibilité de redistribuer l’énergie produite entre les bâtiments (il est obligatoire
de la revendre à un opérateur énergétique) freine la valorisation du « kW évité ».
5. Le dernier écueil vient du cadre législatif non encore adapté. En effet, les textes de loi ne
font nulle part mention des dispositifs de stockage d’énergie. Ces derniers sont donc
appréhendés en fonction de leur action sur le réseau, mais cette question reste floue.
Smart grids et Réflexion Bâtiment Responsable 2020-2050
De par son caractère transversal, le sujet des smart grids est fortement lié aux problématiques
traitées par le groupe de travail RBR 2020-2050.
Les problématiques de puissance et de stockage qui permettent entre autres, utilisées
conjointement, le lissage des pointes et l’effacement sont au cœur des réflexions du bâtiment
de demain car cela s’inscrit dans une logique de constructions et de quartiers décarbonés, de
par la baisse importante des consommations impliquée.
De plus, le principe même du réseau smart grid amène à considérer le bâtiment comme
interdépendant avec le quartier, les réseaux et plus généralement l’environnement dans lequel
il se situe. Cette vision fait partie des piliers de la réflexion RBR.
Notons que si les smart grids sont très souvent liées à un noyau neuf, il est totalement
envisageable d’étendre leur application autour de ce noyau à des quartiers existants.
Il est également important de mener une réflexion sur les bâtiments dits « smart grid ready » :
les bâtiments neufs, même s’ils ne sont pas encore intégrés dans des réseaux smart grids,
reçoivent le pré équipement nécessaire (dispositifs d’aide au pilotage du bâtiment qui peut
ainsi contribuer au lissage des pics de consommation) en vue d’une éventuelle intégration
future au sein d’un réseau intelligent.
Illustration avec un cas concret : Issygrid
Le projet Issygrid, réalisé sur la commune d’Issy-les-Moulineaux (92), est le premier réseau
intelligent d’énergie réalisé à l’échelle d’un quartier français.
L’objectif est de permettre à la ville, aux habitants et aux entreprises de réaliser des
économies d’énergie grâce à l’effacement et au stockage et de lisser les pointes de
consommation.
La mise en place de ce réseau, pilotée par Bouygues Immobilier a requis une collaboration
entre de nombreux acteurs : mairie d’Issy-les-Moulineaux, Alstom, Bouygues Energie et
Services, Bouygues telecom, EDF, ERDF, Microsoft, Schneider Electric, Steria et Total.
Les mesures suivantes ont été appliquées sur Issygrid :
Mise en place d’un système d’information conçu pour analyser l’ensemble des
ressources de production et les consommations d’énergie du quartier en lien avec le
réseau de distribution d’électricité.
Equipement de 94 logements avec des compteurs communicants Linky et des
systèmes d’alerte et de comparaison des consommations enregistrées avec le
voisinage.
Dispositif de stockage de froid produit et stocké au cours de la nuit et restitué au
cours de la journée qui suit : cette expérience d’effacement a permis d’économiser
environ 500kWh pendant 1h30, lors d’une journée de grande chaleur. Ce même
dispositif de stockage permet également de piloter la vitesse de charge des batteries
de 8 véhicules électriques, selon l’encombrement du réseau et le planning de
réservation des utilisateurs.
Eclairage public rendu intelligent grâce à l’installation de lampadaires communicants
qui permettent de moduler l’éclairage en fonction du trafic et de la luminosité. Les
économies potentiellement réalisées sont importantes car ce poste de dépense
représente 40% de la facture d’électricité d’une collectivité territoriale.
Poste de distribution électrique communicant équipé d’un dispositif de stockage
(conçu à partir de batteries recyclées de véhicules électriques) et relié aux panneaux
photovoltaïques d’une tour du quartier.
Le déploiement de nouveaux programmes est prévu à court et moyen terme dans le but
d’améliorer l’efficacité du réseau smart grid et de l’élargir aux quartiers alentours.
Il a été choisi de faire un zoom sur le cas Issygrid car il présente un catalogue complet des solutions smart grids
d’aujourd’hui. Cependant, de nombreux autres projets sont en cours de réalisation en France.
Autres exemples de réalisations smart grids en France :
Nice Grid : contribution d’un quartier solaire intelligent et du stockage d’électricité
pour gérer les pointes de consommation.
Lyon Smart Community : gestion des véhicules électriques, des bâtiments et
développement du photovoltaïque.
GreenLys (Lyon et Grenoble) : intégration amont/aval autour du compteur Linky en
zone urbaine.
Pour aller plus loin :
http://www.smartgrids-cre.fr/index.php : site complet dédié aux smart grids, avec des
dossiers thématiques détaillés
http://www.erdf.fr/Linky/ : détails sur le compteur intelligent Linky
http://www.erdf.fr/medias/dossiers_presse/DP_ERDF_08042013.pdf : dossier ERDF sur
les smart grids (détail des principaux projets smart grids en France)
http://issygrid.com/ : site officiel du projet Issygrid
http://rp.urbanisme.equipement.gouv.fr/puca/activites/actions_BEPOS_smartgrid.htm :
dossier du PUCA sur Bepos et smart grids
http://www.cnil.fr/linstitution/actualite/article/article/compteurs-communicants-premieres-
recommandations-de-la-
cnil/?tx_ttnews%5BbackPid%5D=91&cHash=f2b73f90be916a75bbe36beb660c1d57 :
recommandations de la CNIL sur les compteurs communicants

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Note Agro-climatique et prairies n°4 - Juin 2024
 

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  • 1. Les Smart Grids A l’heure où la gestion centralisée et unidirectionnelle1 des réseaux de distribution d’électricité montre ses limites et où les nouveaux projets prennent en compte la dimension quartier, nous voyons fleurir une multitude de projets se revendiquant smart grids. Cette fiche a pour objectif de définir ce concept de smart grids et d’en cerner les différents enjeux à travers les enseignements qui peuvent être tirés des expérimentations déjà menées. Définition et caractéristiques Le terme smart grids, littéralement « réseaux intelligents », se définit dans ce contexte comme des « réseaux de distribution et de gestion d’énergie intelligents ». Concrètement, un smart grid est un réseau électrique communicant qui intègre les NTIC (Nouvelles Technologies de l’Information et de la Communication) dans son fonctionnement. Cela permet d’établir des interactions entre les réseaux d’électricité et les bâtiments auxquels ils sont raccordés. Leur taille est souvent assez vaste pour permettre une mixité d’usage. L’intérêt d’un tel réseau est que sa gestion devient répartie et bidirectionnelle, les possibilités d’optimisation offertes étant multiples : lissage des pointes et creux journaliers, gestion de l’intermittence des énergies renouvelables (produites sur place), mutualisation… L’objectif principal est une livraison d’électricité plus efficace, économiquement viable et décarbonée. Cette notion de smart grids basés sur l’électricité peut être étendue aux réseaux intelligents de chaleur, de froid et de gaz. Les smart grids se basent sur une utilisation de nouvelles technologies au service d’objectifs en partie environnementaux, ce qui s’inscrit dans les théories de la Troisième Révolution Industrielle développées par Jeremy Rifkin2 . Schéma de fonctionnement d’un smart grid (source : http://www.smartgrids-cre.fr/) 1 Gestion centralisée et unidirectionnelle : l’électricité est distribuée depuis les sites centraux de production vers les clients 2 La troisième révolution industrielle de Jeremy Rifkin, 2012, éditions LLL
  • 2. Piliers de la démarche smart grids La mise en place d’un réseau smart grid s’appuie sur plusieurs leviers. Nous allons ici détailler les deux principaux. 1. L’outil de base visant à la mise en place d’un réseau smart grid est le compteur électrique « intelligent ». Ce compteur constitue une interface de communication entre le réseau électrique et le consommateur et permet de recueillir automatiquement et en continu des données sur la consommation globale d’énergie d’un logement. L’objectif est d’impliquer l’occupant en lui faisant mieux comprendre sa consommation afin de l’aider à la maîtriser à travers une adaptation de l’offre. En France, ERDF procède à l’installation de compteurs intelligents Linky. Ce dispositif a été introduit en priorité sur des quartiers à vocation smart grids (voir encadré Issygrid en page 3) mais est progressivement en cours de déploiement sur tout le territoire. A cela peuvent s’ajouter d’autres innovations issues des technologies domotiques, permettant par exemple de contrôler des appareils ménagers à distance, toujours dans une optique de maîtrise des consommations. 2. Le deuxième enjeu faisant partie intégrante de la démarche smart grid est le stockage énergétique. Très peu utilisé dans les réseaux traditionnels, car difficile à mettre en place, le stockage électrique trouve un nouvel intérêt au sein des réseaux intelligents. Son intérêt est double : Il permet d’une part de gérer l’intermittence des énergies renouvelables. En effet, la part de plus en plus importante occupée par ces dernières (photovoltaïque et éolien), dans le mix énergétique comporte une intermittence qui impose le recours à des solutions de stockage combinée à l’emploi d’EnR non intermittentes (cogénération, biomasse). De plus, il contribue également au lissage des pointes. Il peut être introduit à n’importe quel niveau dans la chaîne de valeur de l’électricité et aura un rôle différent en fonction de son positionnement : optimisation de la flexibilité du producteur, équilibrage en temps réel du réseau ou encore optimisation des factures pour l’usager. Le stockage s’envisage à petite échelle, en tant que variable d’ajustement. Le stockage peut également s’envisager sous une forme autre qu’électrique : plus simple à mettre en place, le stockage de chaleur peut être également être mis en place dans ce type de réseau. Le sujet du stockage sera traité plus précisément dans une autre fiche. Obstacles à la mise en place d’une démarche smart grids De par les technologies et questions nouvelles suscitées par la mise en place d’un smart grid, de nombreux problèmes peuvent se poser. 1. Il faut être conscient que la bonne implication des consommateurs est obligatoire pour constater des résultats : en effet, il faut que les habitants et occupants jouent le jeu afin d’optimiser leur consommation à l’aide des outils fournis. Cela passe nécessairement par une phase d’information et de sensibilisation. Les gains peuvent donc être difficilement perceptibles à court terme, le temps de la mise au point, à la fois humaine et matérielle, du réseau.
  • 3. 2. De plus, l’installation d’un tel réseau implique la collaboration de nombreux et divers acteurs : pouvoirs locaux, constructeurs, promoteurs, fournisseurs énergétiques… De tels partenariats sont complexes à mettre en place, de par la multiplicité des parties prenantes et les éventuels conflits d’intérêts qui peuvent apparaître. 3. Autre obstacle, l’introduction de NTIC dans le réseau occasionne des risques de piratage et d’attaques, tant pour les particuliers que pour les entreprises. Il convient donc d’appliquer des protections informatiques à tous les nœuds du réseau. La CNIL (Commission Nationale de l’Informatique et des Libertés) a également émis des réserves quant aux risques pour la vie privée occasionnés par la généralisation du compteur Linky. 4. La non possibilité de redistribuer l’énergie produite entre les bâtiments (il est obligatoire de la revendre à un opérateur énergétique) freine la valorisation du « kW évité ». 5. Le dernier écueil vient du cadre législatif non encore adapté. En effet, les textes de loi ne font nulle part mention des dispositifs de stockage d’énergie. Ces derniers sont donc appréhendés en fonction de leur action sur le réseau, mais cette question reste floue. Smart grids et Réflexion Bâtiment Responsable 2020-2050 De par son caractère transversal, le sujet des smart grids est fortement lié aux problématiques traitées par le groupe de travail RBR 2020-2050. Les problématiques de puissance et de stockage qui permettent entre autres, utilisées conjointement, le lissage des pointes et l’effacement sont au cœur des réflexions du bâtiment de demain car cela s’inscrit dans une logique de constructions et de quartiers décarbonés, de par la baisse importante des consommations impliquée. De plus, le principe même du réseau smart grid amène à considérer le bâtiment comme interdépendant avec le quartier, les réseaux et plus généralement l’environnement dans lequel il se situe. Cette vision fait partie des piliers de la réflexion RBR. Notons que si les smart grids sont très souvent liées à un noyau neuf, il est totalement envisageable d’étendre leur application autour de ce noyau à des quartiers existants. Il est également important de mener une réflexion sur les bâtiments dits « smart grid ready » : les bâtiments neufs, même s’ils ne sont pas encore intégrés dans des réseaux smart grids, reçoivent le pré équipement nécessaire (dispositifs d’aide au pilotage du bâtiment qui peut ainsi contribuer au lissage des pics de consommation) en vue d’une éventuelle intégration future au sein d’un réseau intelligent.
  • 4. Illustration avec un cas concret : Issygrid Le projet Issygrid, réalisé sur la commune d’Issy-les-Moulineaux (92), est le premier réseau intelligent d’énergie réalisé à l’échelle d’un quartier français. L’objectif est de permettre à la ville, aux habitants et aux entreprises de réaliser des économies d’énergie grâce à l’effacement et au stockage et de lisser les pointes de consommation. La mise en place de ce réseau, pilotée par Bouygues Immobilier a requis une collaboration entre de nombreux acteurs : mairie d’Issy-les-Moulineaux, Alstom, Bouygues Energie et Services, Bouygues telecom, EDF, ERDF, Microsoft, Schneider Electric, Steria et Total. Les mesures suivantes ont été appliquées sur Issygrid : Mise en place d’un système d’information conçu pour analyser l’ensemble des ressources de production et les consommations d’énergie du quartier en lien avec le réseau de distribution d’électricité. Equipement de 94 logements avec des compteurs communicants Linky et des systèmes d’alerte et de comparaison des consommations enregistrées avec le voisinage. Dispositif de stockage de froid produit et stocké au cours de la nuit et restitué au cours de la journée qui suit : cette expérience d’effacement a permis d’économiser environ 500kWh pendant 1h30, lors d’une journée de grande chaleur. Ce même dispositif de stockage permet également de piloter la vitesse de charge des batteries de 8 véhicules électriques, selon l’encombrement du réseau et le planning de réservation des utilisateurs. Eclairage public rendu intelligent grâce à l’installation de lampadaires communicants qui permettent de moduler l’éclairage en fonction du trafic et de la luminosité. Les économies potentiellement réalisées sont importantes car ce poste de dépense représente 40% de la facture d’électricité d’une collectivité territoriale. Poste de distribution électrique communicant équipé d’un dispositif de stockage (conçu à partir de batteries recyclées de véhicules électriques) et relié aux panneaux photovoltaïques d’une tour du quartier. Le déploiement de nouveaux programmes est prévu à court et moyen terme dans le but d’améliorer l’efficacité du réseau smart grid et de l’élargir aux quartiers alentours. Il a été choisi de faire un zoom sur le cas Issygrid car il présente un catalogue complet des solutions smart grids d’aujourd’hui. Cependant, de nombreux autres projets sont en cours de réalisation en France. Autres exemples de réalisations smart grids en France : Nice Grid : contribution d’un quartier solaire intelligent et du stockage d’électricité pour gérer les pointes de consommation. Lyon Smart Community : gestion des véhicules électriques, des bâtiments et développement du photovoltaïque. GreenLys (Lyon et Grenoble) : intégration amont/aval autour du compteur Linky en zone urbaine.
  • 5. Pour aller plus loin : http://www.smartgrids-cre.fr/index.php : site complet dédié aux smart grids, avec des dossiers thématiques détaillés http://www.erdf.fr/Linky/ : détails sur le compteur intelligent Linky http://www.erdf.fr/medias/dossiers_presse/DP_ERDF_08042013.pdf : dossier ERDF sur les smart grids (détail des principaux projets smart grids en France) http://issygrid.com/ : site officiel du projet Issygrid http://rp.urbanisme.equipement.gouv.fr/puca/activites/actions_BEPOS_smartgrid.htm : dossier du PUCA sur Bepos et smart grids http://www.cnil.fr/linstitution/actualite/article/article/compteurs-communicants-premieres- recommandations-de-la- cnil/?tx_ttnews%5BbackPid%5D=91&cHash=f2b73f90be916a75bbe36beb660c1d57 : recommandations de la CNIL sur les compteurs communicants