Les lumières d’une ville qui s’éteignent automatiquement lorsque les rues sont vides, adaptent leur intensité en fonction des moments de la journée, prennent en compte en temps réel la production d’énergie (via énergies renouvelables) … C’est juste un des exemples de ce que le Smart Grid (ou Réseau électriques intelligent) permet de faire en mêlant ingénierie électrique et technologies de communication.
Explorons dans cet article les mécanismes et les impacts de cette technologie révolutionnaire qui redéfinit notre approche de l’énergie, en particulier de l’éclairage.
Qu’est ce qu’un réseau de contrôle intelligent (Smart Grid) ?
Le Smart Grid, ou réseau électrique intelligent, est un système de réseau de distribution d’électricité qui intègre à l’ingénierie électrique la technologie numérique pour répondre à la demande existante avec une efficacité énergétique maximale.
Cette technologie est utilisée à tous les niveaux du réseau : production d’énergie (classique ou renouvelable), transport, distribution et consommation (particulier, entreprises, institutions).
Au cœur des Smart Grids, on trouve des compteurs intelligents, des caméras / capteurs, des équiments de communication (Wifi, 5G, ZigBee…) pour collecter et analyser des données en temps réel sur la consommation et la production d’électricité.
Les données fournies sont traitées et analysées par des logiciels sophistiqués, pouvant de surcroît intégrer des mécanismes d’Intelligence Artificelle.
Ceci permet d’adapter de manière automatique et proactive la distribution d’énergie pour répondre aux besoins instantanés des utilisateurs ou consommateurs, tout en optimisant l’efficacité et en réduisant les coûts.
A titre d’exemple, pour les particuliers : les compteurs évolués de type Linky pour l’électricité et Gazpar pour le gaz naturel sont une brique essentielle de cette nouvelle architecture des réseaux en France.
Un Smart Grid s’appuie également sur :
- La télégestion : Un ensemble de technologies informatiques, électroniques et de télécommunications permettant de contrôler à distance diverses installations. Cette fonctionnalité des réseaux intelligents permet de collecter des données en temps réel et de comprendre les habitudes de consommation, facilitant ainsi la création de tarifs et de services adaptés aux besoins des utilisateurs.
- Le centre d’exploitation : Ce centre réceptionne et gère les données collectées via la télégestion, permettant de connaître la situation actuelle et d’intervenir si nécessaire. En cas de problème, une intervention rapide est possible, garantissant une solution efficace en peu de temps.
Caractéristiques des Smart Grids
Voici les principales caractéristiques des Smart Grids ou réseaux électriques intelligents :
Flexibilité
L’automatisation des processus et l’application de systèmes intelligents permettent de réagir rapidement à tout événement imprévu ou à toute panne et d’apporter une réponse immédiate, même à distance.
Fiabbilité et Sécurité
Le circuit interconnecté d’un réseau intelligent permet un approvisionnement en électricité encore plus fiable, efficace, sûr et durable, ce qui se traduit par une amélioration de la qualité du service.
Adaptation et économies
Les Smart Grids permettent aux utilisateurs d’allumer leurs appareils électroniques dans les tranches tarifaires les plus basses. Cela se traduit par des économies directes sur les factures d’électricité. Ils peuvent de plus connaître en temps réel leur consommation et le tarif auquel ils consomment leur l’énergie.
Décentralisation de la production
Les utilisateurs ne sont pas seulement des consommateurs, ils peuvent aussi produire de l’énergie, notamment via des panneaux solaires ou des pompes à chaleur. Grâce aux réseaux intelligents, l’énergie excédentaire peut être stockée ou transférée vers le réseau électrique général afin que d’autres utilisateurs puissent la consommer.
Avantages des réseaux intelligents par rapport aux réseaux conventionnels
Les réseaux intelligents représentent un saut en avant du point de vue de la qualité, de la sécurité et de la fiabilité. Ils optimisent la consommation d’électricité tout en offrant de nombreux bénéfices :
Bénéfices pour l’environnement
L’efficacité énergétique que l’on peut obtenir grâce aux réseaux intelligents a des avantages directs pour l’environnement :
- Ils permettent le développement de villes durables
- Ils peuvent être intégrés à des systèmes exploitant les énergies renouvelables
- Ils réduisent les émissions globales de CO₂ et contribuent à la décarbonisation de la production d’électricité
- Ils facilitent la mobilité électrique en fournissant des points de recharge pour les véhicules électriques
Bénéfices sociaux et économiques
Un réseau électrique intelligent ou Smart Grid présente des avantages sociaux et économiques non négigeables :
- Accessibilité de l’information, en temps réel : grâce à la collecte de ces données, les entreprises du domaine de l’énergie et les consommateurs peuvent réduire leurs coûts d’exploitation et de consommation
- Les réseaux intelligents facilitent le stockage de l’électricité et améliorent l’efficacité de la distribution des flux d’énergie, de sorte qu’il n’y a pas de gaspillage
- Grâce à la localisation immédiate de la coupure de courant, les opérations de réparation sont facilitées et donc moins couteuses. De manière générale, le coût des opérations peut être minimisé, et par conséquent le coût pour le consommateur final s’en trouve diminué
- Il y a moins de pics de demande, ce qui se traduit par une baisse des prix
- Le niveau de sécurité, de fiabilité et de qualité de service se voient grandement améliorés. Exemple : en cas d’interruption du service, celui-ci peut être rétabli plus rapidement
- Les consommateurs peuvent connaître leur consommation et le tarif appliqué en temps réel
- L’utilisateur est une partie active et fondamentale du processus. Il peut gérer sa consommation d’énergie, et s’il produit de l’énergie (ex : via panneaux solaires) : déverser son surplus d’énergie dans le réseau ou le stocker pour l’utiliser à un autre moment
Pour qu’elle soit efficace, la mise en place du Smart Grid ne doit pas se limiter à des habitations individuelles mais s’étendre à l’ensemble du réseau, nécessitant l’engagement de tous les acteurs impliqués : entreprises, institutions publiques, etc … L’impact de cette technologie sur la transition écologique est directement proportionnel à l’implication de ces acteurs.
Comment les systèmes d’éclairage LED peuvent tirer profit du Smart Grid ?
Comme nous l’avons vu, un Smart Grid améliore non seulement l’efficacité énergétique mais renforce également la stabilité et la sécurité du réseau électrique. Il répond de manière flexible aux fluctuations de la demande et de l’offre, tout en supportant l’intégration croissante des énergies renouvelables et en fournissant aux consommateurs des outils pour optimiser leur consommation d’énergie.
Les systèmes d’éclairage LED des particuliers mais surtout des entreprises et villes sont particulièrement adaptés pour être intégrés dans ces Smart Grids, et pour gagner en flexibilité et efficacité.
Dans l’exemple ci-dessous, on voit comment l’éclairage d’une voie piétonne d’une ville peut devenir “intelligent” grâce au Smart Grid, à savoir un système de capteurs, d’équipements de télécommunication, de systèmes de monitoring, couplés avec les équipements d’éclairage urbain.
Les réseaux électriques intelligents permettent une adaptation non seulement à l’occupation réelle des lieux et espaces, mais aussi aux variations horaires et aux conditions météorologiques. Cette capacité d’ajustement contribue à optimiser l’utilisation de l’énergie en réduisant la consommation dans les zones inoccupées ou pendant les heures de faible activité, tout en améliorant le confort dans les espaces utilisés.
En France, de nombreuses villes revoient leur éclairage pour tirer profit de cette technologie, comme la ville de Brest. Pour la capitale bretonne : 50 % la consommation d’électricité économisée ET des éclairages urbains qui s’adaptent maintenant à la vie des citoyens …
Cet article détaille le projet de la ville de Brest et les impacts concrets constatés après quelques mois d’utilisation
Le Smart Grid au service des Smart Cities (Villes Intelligentes)
On le voit bien à travers tous ces exemples liés à la vie citoyenne : les Réseaux électriques intelligents sont une brique fondamentale des Smart Cities (Villes intelligentes), à savoir des villes capables d’utiliser les technologies de l’information et de la communication pour améliorer la qualité des services urbains ou réduire leurs coûts.
Ce concept dépasse largement le domaine de l’électricité et de l’éclairage, comme l’indique ce schéma :
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