LES SMART GRIDS EN ALLEMAGNE: RETOURS SUR LE PROGRAMME E-ENERGY - EIFER
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Les Smart Grids en Allemagne:
retours sur le programme E-Energy
Maxime Cassat, EDF R&D/EIFER
cassat@eifer.org
Paul Haering, EDF R&D/EIFER
haering@eifer.org
Séminaire « démonstrateurs à l’international »
3 avril 2013
EUROPÄISCHES INSTITUT FÜR ENERGIEFORSCHUNG
INSTITUT EUROPEEN DE RECHERCHE SUR L’ENERGIE
EUROPEAN INSTITUTE FOR ENERGY RESEARCH
Sommaire
Le contexte allemand
Présentation du programme E-Energy
eTelligence, RegModHarz, eDeMa , Smart Watts, MoMa, MeRegio
Résultats du programme
Smart Consumer
Smart Market
Optimisation locale
Smart Meter
Résumé
Roadmaps des académiques et industriels
Combien cela pourrait coûter/rapporter ?
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 2
Sommaire
Le contexte allemand
Présentation du programme E-Energy
eTelligence, RegModHarz, eDeMa , Smart Watts, MoMa, MeRegio
Résultats du programme
Smart Consumer
Smart Market
Optimisation locale
Smart Meter
Résumé
Roadmaps des académiques et industriels
Combien cela pourrait coûter/rapporter ?
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 3
Le contexte allemand en quelques chiffres
Situation électrique : Objectifs:
1er consommateur élec en UE Sortie accélérée du nucléaire
1er émetteur de CO2 en UE d’ici 2022
2ème prix les plus élevés en UE Part EnR dans fourniture élec:
20% en 2011
35% en 2020
80% en 2050
Charbon et gaz en transition
Dévpt accéléré du réseau
• 4 producteurs principaux (EON, RWE, EnBW, Vattenfall)
• 4 GRT indépendants
• 800 GRD (principalement des régies municipales « Stadtwerke »)
• 1058 fournisseurs (mais reste oligopolistique)
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 4
Sommaire
Le contexte allemand
Présentation du programme E-Energy
eTelligence, RegModHarz, eDeMa , Smart Watts, MoMa, MeRegio
Résultats du programme
Smart Consumer
Smart Market
Optimisation locale
Smart Meter
Résumé
Roadmaps des académiques et industriels
Combien cela pourrait coûter/rapporter ?
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 5
Le programme E-Energy
Lancé en 2007 par deux ministères: économie (BMWi) et environnement
(BMU)
Budget total: 140 M€ dont 60 M€ de l’Etat
6 projets (choisis parmi 20 candidatures) répartis sur différentes régions
Objectif principal: « démontrer dans des régions pilotes le potentiel
d’optimisation permis par l’intégration de ICT afin d’améliorer l’efficacité, la
compatibilité environnementale et la sécurité de fourniture d’électricité »
taskforce transverses:
Architecture systèmes Transparence & automatisation
Interopérabilité + Places de marché & nouveaux services
Cadres légaux et régulation = Smart Energy « made in Germany »
Analyse marché
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 6
eTelligence
Implantation Cuxhaven (arrondissement)
Contexte - Dévpt massif de l'éolien on &
offshore
- Entrepôts frigo de l'industrie de la
pêche
Coordinateur EWE AG
Partenaires BTC AG (filiale TelCom de EWE),
principaux energy & meteo systems GmbH,
Fraunhofer-Allianz Energie
Budget 20 M€
Descriptif - Mise en place d'un marché auquel
sont couplées une centrale virtuelle
(1,2 MW : entrepôts frigo + PV +
éolien) et des unités de cogénération
(0,5 MWel: piscine)
- Tarifs variables: 650 logements
équipés d’afficheurs de suivi conso et
incitation tarifaire
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 7
RegModHarz
Implantation Harz (arrondissement)
Contexte La seule région rurale parmi les 6
projets. Forte pénétration ENR:
biomasse et de l'hydro = 28 % du mix
(2008)
Coordinateur RegenerativKraftwerk Harz GmbH &
Co KG
Partenaires 50 Hertz Transmission GmbH, envia
principaux Verteilnetz GmbH , E.ON Avacon AG,
Siemens AG, in.power GmbH
Budget 16 M€
Descriptif - Centrale virtuelle regroupant 25
unités de production (PV, éolien,
cogé) et accent sur la prévision de
prod ENR
- Instrumentation réseau distrib
-Tarifs variables: 46 logements pilotés
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 8
eDeMa
Implantation Rhein-Ruhr (région-métropole)
Contexte Plus grande aire urbaine allemande
(>11 Mhab.)
Coordinateur RWE AG
Partenaires Siemens AG, Prosyst Software
principaux GmbH, Miele & Cie. KG
Budget 20 M€
Descriptif - Mise en place d’un marché virtuel et
dévpt de produits et services pour les
acteurs du marché
- Instrumentation réseau distrib
- Pilotage de la prod. (14 microcogé)
- Tarifs variables: 660 logements (80
% portail conso, 20% pilotage de
charge)
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 9
Smart Watts
Implantation Aix-la-Chapelle (ville)
Contexte Regroupement de partenaires autour
de la standardisation
Coordinateur utilicount GmbH & Co. KG
Partenaires Stadtwerke Aachen AG, PSI Energy
principaux Markets GmbH, Soptim AG,
Kellendonk Elektronik GmbH,
Budget 20 M€
Descriptif - Dévpmt d'un standard de
communication des équipements
électroménagers: EE-Bus
- Tarifs variables: 250 participants
pilotés depuis décembre 2012
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 10MoMa
Implantation Mannheim (ville) et Dresde (ville)
Contexte Forte densité urbaine, 500
producteurs locaux d'ENR dans l'aire
urbaine de Mannheim (PV &
cogénération) qui comptent pour 14%
dans le mix électrique (2008)
Coordinateur MVV Energie AG
Partenaires IBM Deutschland GmbH, Power
principaux PLUS Communications AG,
Papendorf Software Engineering
GmbH
Budget 20 M€
Descriptif - Réseau découpé en microgrids: opti
locale de l’équilibre O/D.
-Tarifs variables: 200 logements par
affichage puis 700 par pilotage
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 11MeRegio
Implantation Göppingen (ville) et Freiamt (village)
Contexte Le Baden-Württemberg est la région
la plus ensoleillée d'Allemagne: forte
pénétration PV. Le projet intègre le
« Bioenergiedorf » de Freiamt qui
couvre ses besoins chaleur/élec par
ENR
Coordinateur EnBW AG
Partenaires ABB AG, IBM Deutschland GmbH,
principaux SAP AG
Budget 20 M€
Descriptif Optimisation de flexibilités aval pour
1000 logements (PV, micro cogé, VE,
électroménager, stockage élec, PAC)
à l'aide d'une place de marché
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 12Sommaire
Le contexte allemand
Présentation du programme E-Energy
eTelligence, RegModHarz, eDeMa , Smart Watts, MoMa, MeRegio
Résultats du programme
Smart Consumer
Smart Market
Optimisation locale
Smart Meter
Résumé
Roadmaps des académiques et industriels
Combien cela pourrait coûter/rapporter ?
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 13Smart Consumer: tarification variable et pilotage
Dans l’ensemble, 4 types de tarifications testées:
variable statique, variable dynamique, bonus/malus ENR, niveau de consommation
Retours projets:
MoMa: 200 clients résidentiels incités à déplacer leur charge par une offre HP/HC statique sur
plusieurs périodes d’une heure chaque jour:
2/3 des clients indiquent avoir modifié leur comportement. Les mesures montrent ↘ 2% de
conso et déplacement 6-8% de la charge (produits blancs) vers HC.
Jusqu’à 8€/mois économisés pour certains clients. Néanmoins, seul 1/3 seraient prêts à
souscrire à une offre de 5€/mois pour ce service.
MeRegio: 100 clients incités par des basculements entre 3 tarifs:
de 3% à 35% de réduction de la charge selon le delta tarif
chute de la réduction après 3 mois d’expérimentation
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 14Smart Consumer: tarification variable et pilotage
eTelligence: 660 clients résidentiels incités par 4 types de tarifs.
- Tarif plus élevé au-delà de 80% du niveau de consommation mensuelle moyenne
↘ 11% de la consommation observée par rapport à l’année précédente
- HC entre 08:00 et 20:00
↘ 12% de la consommation observée
- Bonus/Malus lors de forte injection ENR
↘ 20 % lors des périodes de malus et ↗ 30% lors des périodes de bonus. Bilan énergie négatif!
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 15Smart Market: place d’échange locale
eTelligence:
Place de marché eTelligence composée de:
- 1 Centrale Virtuelle (2 entrepôts frigo, 2 centrales PV et
éolienne) et de 2 centrales cogé (0,5 Mwel pour chaleur piscine)
- un teneur de marché (intermédiaire fluidifiant)
- le marché EEX-Spot (↗ liquidité sur le marché).
La plateforme de marché est le lieu de transactions (prix et
durée) de puissance active pour des durées allant d’un quart
d’heure à plusieurs heures.
Le pilotage par la centrale virtuelle a permis d’augmenter les
revenus par rapport à une cogé uniquement pilotée par les
besoins en chaleur
Flexibilité limitée en hiver car car besoins frigos plus faibles.
Valorisation supplémentaire possible des centrales cogé par
des services systèmes (réserve de capacité, puissance réactive
pour tenue en tension)
La centrale de cogénération, du fait d’un facteur de charge
élevé, la part de marché la plus importante (70,7%)
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 16Optimisation locale: centrale virtuelle B2B
Plan de consommation de l’entrepôt en
fonction de (prév. prod/conso & prix Prix marché eTelligence Spot
day-ahead)
Production éolienne Consommation entrepôt frigo
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 17Smart Meter: connecteur au Smart Market
Le Smart Meter n’est qu’un appareil de comptage permet l’accès au Smart Market et
n’est pas géré par le GRD (responsable de la connexion)
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 18Les enseignements du programme E-Energy
Chaque projet/région a ses spécificités pas de «Smart Grid allemand»
Smart Home:
Les systèmes domotiques pour la maison ont tendance à se développer et à prendre une part de
marché de plus en plus importante
Il y a pour l’instant trop de protocoles qui existent pour le smart home: le protocole EEBUS
développé dans Smart Watts pourrait devenir un standard.
Smart Meter:
La majorité de la population allemande ne sait pas ce qu’ils sont et leur fonction.
Ils sont le point de connexion avec le Smart Market, lui-même inexistant pour l’heure.
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 19Les enseignements du programme E-Energy
Smart Consumer:
les clients résidentiels ont différentes aspirations: économies d’énergie, gains financier, produire
soi-même de l’énergie, pouvoir changer son fournisseur d’électricité de façon simple sur
internet, etc.)
L’incitation tarifaire permet de déplacer au maximum 10% de la charge
Les modèles de tarification variable doivent rester simples: « ce que je ne comprends pas, je
n’en ai pas besoin »
Le pilotage tarifaire (automatisation des appareils) permet déplacer au maximum 20% de la
charge, et apparaît plus durable que l’incitation tarifaire.
Smart Market:
Les marchés de l’énergie testés dans le cadre du projet (simulation et test réel) se sont montrés
efficaces en permettant la transaction de produits au niveau local et régional
Les mécanismes de marché mis en place ont permis l’activation de flexibilité. Dans le futur, on
peut s’attendre à la mise en place d’un « merit order » entre l’ensemble des flexibilités (centrale
de production, stockage, transport & DR)
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 20Les enseignements du programme E-Energy
Besoin de définir les périmètres Marché / GRD en prise directe:
Commerce Réseau
Marché
Signal prix Commutation directe
Gestion des flexibilités (agrégateur, etc.) Ex: délestage
d’urgence
Gestion d’objets (Box, GTB)
Pilotage équipement
Source: Vier Jahre gemeinsam unterwegs: Ein Überblick über die Erkenntnisse des E-Energy-Programms, Ludwig Karg, B.A.U.M.
Consult GmbH München/Berlin
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 21Sommaire
Le contexte allemand
Présentation du programme E-Energy
eTelligence, RegModHarz, eDeMa , Smart Watts, MoMa, MeRegio
Résultats du programme
Smart Consumer
Smart Market
Optimisation locale
Smart Meter
Résumé
Roadmaps des académiques et industriels
Combien cela pourrait coûter/rapporter ?
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 22Roadmap des académiques (Acatech)
Plan en 3 phases:
Conception (2012 – 2015)
Intégration (2015- 2020): focus « systèmes
fermés » (ex: WAMS)
Fusion (>2020): focus « systèmes en
réseaux » (ex: prév., pilotage, agrég., AMI,
DataAnaly., Business, etc.)
TIC en colonne vertébrale
Démonstrateurs
Augmenter leur nombre sur les axes
identifiés dans E-Energy
Marchés à l’export:
Espagne et Japon marchés potentiels
Acceptabilité:
MDE plutôt qu’autoroutes de l’énergie
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 23Roadmap de l’industrie (BDEW)
Phase Phase Préparation et Phase Déploiement et
Pionnière Développement Commercialisation
Gestion de la demande variable
Gestion de l’offre variable
Stockage et électromobilité, réseaux hybrides
Optimisation locale et globale du système éner.
Pilotage automatisé des réseaux
Déploiement smart meter et instrumentation réseau
Standards, normes, sécurité et protection des données
R&D, projets démonstrateurs et pilotes
Cadres régulatoire et juridique
Définition périmètres du marché et du réseau
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 24Sommaire
Le contexte allemand
Présentation du programme E-Energy
eTelligence, RegModHarz, eDeMa , Smart Watts, MoMa, MeRegio
Résultats du programme
Smart Consumer
Smart Market
Optimisation locale
Smart Meter
Résumé
Roadmaps des académiques et industriels
Combien cela pourrait coûter/rapporter ?
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 25Combien la transition énergétique pourrait coûter ?
« Les coûts de notre réforme de l'énergie et de la restructuration de l'approvisionnement
énergétique pourraient s'élever à environ 1000 milliards d'euros d'ici la fin des années 2030 »
P. Altmaier, Ministre de l’Environnement
« Même dans le pire des cas nous prévoyons des surcoûts au maximum
de 600 à 700 Milliards d‘euros d‘ici à 2050»
S. Kohler, Président de l’agence allemande de l’énergie (DENA)
Quels bénéfices des réseaux intelligents ?
Une étude du Fraunhofer ISI envisage des bénéfices
apportés par la mise en place de réseaux intelligents
dans plusieurs secteurs:
- 55,7 Md€/an
- 336 Md€ en cumulé d’ici 2022
A condition de:
- disposer d’un réseau internet très haut-débit fiable
- poser le cadre pour des coopérations inter-secteurs
- poser le cadre de protection des données
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 26Pour plus d’informations
En allemand:
Résumé résultats E-Energy: http://www.e-
energy.de/documents/EEK13_130117_Karg_final_ohne_Kommentare.pdf
Portail d’informations Smart Grid Allemagne: http://www.smart-grid-21.de
Etude bénéfice des réseaux intelligents: http://www.muenchner-
kreis.de/pdfs/BMWi_IT_Gipfel_Intelligente_Netze.pdf
En anglais:
Site E-Energy: http://www.e-energy.de/en/
Site du Fraunhofer Institute: http://www.fraunhofer.de/en/research-topics/energy-
living/energy-distribution.html
En français:
Site Smart Grid de la CRE: http://www.smartgrids-cre.fr/index.php?p=allemagne
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 27MERCI POUR VOTRE ATTENTION
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 28ANNEXES Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 29
SG Architecture Model de MoMa
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 30Réseaux hybrides intelligents
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 31Analyses Coût/Bénéfice du déploiement Smart Meter
Source: JRC inventory of Smart Grid projects 2012 update / Smart Gris summit, Berlin 29th January 2013
Séminaire "démonstrateurs à l'international": REX E-Energy Allemagne 32Vous pouvez aussi lire
