Réseaux et accumulateurs intelligents - Les réseaux d'énergie se rapprochent - AEE Suisse
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Organisation faîtière de l’économie des énergies renouvelables et de l’efficacité énergétique Réseaux et accumulateurs intelligents Les réseaux d’énergie se rapprochent La transition énergétique ne se fait pas seulement dans les centrales avec lesquelles nous produisons du courant et de la chaleur. Elle se fait aussi sur la chaîne qui va des centrales aux prises électriques dans chaque maison. Les réseaux d’électricité dotés de techniques de commande intelligentes et d’accumulateurs performants contribuent à ce que les énergies renouvelables puissent percer. La clé d’une alimentation énergétique durable réside dans la convergence des réseaux d’énergie. En collaboration avec
Organisation faîtière de l’économie des énergies renouvelables et de l’efficacité énergétique 2 | 3
• Les réseaux d’énergie Notre monde devient toujours plus complexe. En de réduire massivement la part des agents d’ori-
croissent pour former ensemble un nouveau système énergétique. 4 même temps, il est de plus en plus en réseau. Il gine fossile ou nucléaire. De nouveaux procédés
• La production décentralisée suffit de regarder les transports, la communica- sont régulièrement découverts. Pour en tirer parti,
crée un approvisionnement énergétique sûr, fiable et largement réparti entre petits producteurs. 6
tion et, précisément, l’approvisionnement éner- nous avons besoin d’un approvisionnement énergé-
• La convergence des réseaux
relie les réseaux d’énergie des agglomérations pour en faire un ensemble intégré. 8
gétique. On ne prend en général conscience de tique qui soit véritablement un « système ». Celui-ci
ces réseaux et de notre dépendance à leur égard n’est cependant pas encore pleinement opération-
• Les réseaux intelligents locaux
sont le complément idéal de la production d’énergie décentralisée. 10 que lorsqu’une panne se produit, ne serait-ce que nel : il manque à la chaîne de nombreux maillons.
• Le pilotage intelligent des réseaux pendant quelques brefs instants. Mais la transformation de l’approvisionnement en
fait d’un entrepôt frigorifique un accumulateur d’énergie. 12 un système cohérent et intelligent a commencé. En
• Les compteurs d’électricité intelligents Avec la décision de transformer notre système témoignent les nombreux projets extrêmement pro-
aident à économiser l’énergie et à mieux utiliser le courant renouvelable. 14 énergétique, ce sont maintenant aussi les réseaux metteurs qui permettront de faire rapprocher les
• La transformation d’électricité en gaz combustible et les accumulateurs d’énergie qui seront en ligne réseaux d’électricité, de gaz, de chaleur et de télé-
rend le courant d’origine éolienne et solaire tout le temps disponible. 16
de mire. Pour répondre aux exigences du futur, ils communication afin de stocker l’énergie.
• Les réseaux de chaleur à distance
assurent l’approvisionnement en chaleur produite avec des énergies renouvelables. 18
doivent devenir plus performants et plus adaptables
et cela ne se fera pas sans le recours à de nouvelles Pour franchir cette étape, il ne faut pas seulement
• Les réseaux électriques modernes
sont une condition pour la transformation du système énergétique. 20 technologies et sans investissements conséquents. beaucoup d’argent et de savoir-faire mais aussi et
• Huit projets de modernisation et d’agrandissement surtout la compréhension et l’acceptation de cette
qui contribuent à garantir l’approvisionnement électrique suisse. 22 L’une de ces exigences, qui n’est de loin pas la seule, nécessité. L’une et l’autre seront indispensables
• Les centrales de pompage-turbinage est l’adaptation à la part croissante des énergies re- pour réaliser rapidement ce nouveau système éner-
sont des batteries vertes qui peuvent servir de nouveau modèle économique en Europe. 24 nouvelables, produites de manière décentralisée gétique tout en tenant compte des intérêts de la
• Les batteries d’accumulateurs et de plus en plus souvent aussi consommées sur population et de l’environnement. Il n’y a pas seu-
déchargent les réseaux d’électricité. 26
place. Les avis divergent sur le coût que représen- lement notre système énergétique qui doit venir
• Les nouvelles technologies d’accumulateurs
conservent l’énergie renouvelable sur de courtes ou de longues durées. 28
tera la modernisation des réseaux. Le défi majeur intelligent mais aussi notre comportement avec
qui attend la Suisse, toute l’Europe et l’ensemble l’énergie. L’AEE SUISSE accompagnera cette trans-
• Les réseaux transnationaux
sont la clé d’un approvisionnement énergétique durable en Europe. 30 du monde industrialisé sera de rendre le système formation de manière constructive.
• Les coûts d’agrandissement énergétique compatible avec l’homme et l’environ-
des réseaux performants diminuent grâce aux technologies innovantes. 32 nement.
• Les procédures d’approbation et d’autorisation
sont accélérées pour la transformation du système énergétique. 34 Pour le relever, il ne faut pas seulement transfor-
mer les réseaux mais aussi les modes de pensée.
Editeur :
AEE SUISSE Organisation faîtière de l’économie des énergies renouvelables et de l’efficacité énergétique,
Aujourd’hui déjà, nous possédons les technologies
Falkenplatz 11, case postale, 3001 Berne, www.aeesuisse.ch et le savoir permettant, d’une part, d’utiliser l’éner- Christoph Rutschmann
Texte et maquette : cR Kommunikation AG, avec la collaboration de Dr. Vogel Kommunikation
gie plus intelligemment sur toute la chaîne qui va Président d’AEE SUISSE
Traduction : Julien Perrier, Vevey
Etat : novembre 2013
de la production à la consommation et, d’autre part,
Photo de couverture : La capacité de transport des lignes à haute tension peut être optimisée en les exploitant en fonction de la
météo (température, vent, rayonnement solaire, etc.). Dans le cadre du projet de recherche « Optimisation de l’exploitation des
lignes aériennes d’un point de vue météorologique », des monteurs installent des appareils de mesures météo sur la ligne à haute
tension du Lukmanier. Photo : U. Steinegger, Meteodat GmbH
Toutes les données ont été traitées et vérifiées avec le plus grand soin. Toutefois, étant donné la complexité du sujet et la rapidité de
l’évolution des connaissances, des erreurs ne peuvent être totalement exclues. Si cela devait arriver, nous vous remercions de votre
compréhension et vous prions, le cas échéant, de nous le communiquer.
La réalisation de cette brochure a été possible grâce au soutien de suisse énergie, des services industriels bâlois Industrielle
Werke Basel IWB, de l’Union des villes suisses, de Swisspower SA et de l’Association Suisse de l’Industrie Gazière (ASIG).
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Les réseaux d’énergie
croissent pour former ensemble un nouveau
système énergétique.
Un approvisionnement énergétique moderne a tion des réseaux. D’habitude, leurs services indus-
besoin de réseaux intelligents et de nouveaux triels exploitent des réseaux d’électricité, de gaz et
accumulateurs. C’est pour cela que les réseaux de chaleur. Quelques-uns distribuent aussi l’eau et
urbains d’électricité, de chaleur et de gaz sont assurent son épuration. De nombreuses villes sont
désormais appelés à se rapprocher. C’est ce en outre en train de mettre en place des réseaux
que l’on appelle la convergence des réseaux. de fibres optiques grâce auxquels leurs services
industriels pourront contrôler les réseaux d’éner-
Ceux qui ont un vélo électrique connaissent la si- gie. En général, les différents réseaux d’énergie
tuation : la route commence à monter, on pédale et de communication se sont développés indé-
avec plus d’effort, le moteur intervient et la cote est pendamment les uns des autres. Aujourd’hui, on
franchie plus aisément. Tout cela grâce à la batterie constate que la convergence des réseaux locaux
Photo : Biketec
montée sur le vélo. Le cycliste sait par expérience d’énergie recèle un énorme potentiel pour mettre
qu’un accumulateur fournit exactement l’énergie en œuvre une politique énergétique durable.
dont il a besoin. Et c’est l’un des grands principes
du futur approvisionnement énergétique. L’arrivée La convergence, c’est le fait de croître ensemble. Les utilisateurs de vélos électriques connaissent bien l’utilité des accumulateurs d’électricité. Et pour cause ! L’accumulateur placé sous la selle met
à disposition l’énergie supplémentaire requise.
des énergies renouvelables n’est cependant de loin Elle comporte trois volets :
pas la seule raison pour laquelle il faut moderni-
ser les réseaux et les accumulateurs. Mais nous • La convergence par les centrales d’énergie : • La convergence par les interfaces de réseaux : mettent de contrôler les réseaux d’énergie et,
sommes aujourd’hui en train de poser des jalons jusqu’à présent, on parlait de centrales élec- au sens étroit du terme, la convergence signifie par là, les consommateurs et les installations
pour notre futur système énergétique qui requiert triques, désormais, on les appelle des centrales que les réseaux d’énergie sont à ce point im- de production décentralisées qui leur sont rac-
des technologies innovantes à un coût supportable. énergétiques. Les centrales énergétiques réu- briqués que l’énergie de l’un peut être trans- cordés. Combinés à des techniques de com-
nissent plusieurs types d’énergie. Aujourd’hui, formée dans un autre. Un exemple : grâce à la munication modernes, des compteurs d’éner-
L’agrandissement de l’infrastructure des réseaux, la plupart des usines d’incinération d’ordures technologie qui permet de transformer l’éner- gie intelligents mettent en réseau producteurs
que ce soit de courant, de chaleur ou de gaz, sou- alimentent des réseaux de chaleur locaux ou gie en gaz combustible, l’électricité d’un réseau et consommateurs d’énergie. Ces réseaux dits
lève dans les communes et les agglomérations à distance tout en produisant de l’électrici- peut être convertie en gaz qui est ensuite injecté intelligents offrent des perspectives pour de
des questions de politique et d’aménagement té. Elles sont le modèle des installations de dans l’autre réseau. Un grand nombre de tech- nouveaux modèles d’affaires dans le domaine
du territoire pour le moins explosives. La popu- couplage chaleur-force de tous types et tailles nologies sont aujourd’hui disponibles pour de de l’énergie (smart markets).
lation concernée veut avoir son mot à dire, elle auxquels on recourra de plus en plus souvent tels passages entre les réseaux d’électricité, de
demande que les intérêts locaux ne soient pas pour produire de l’énergie. Il y a aussi des sta- gaz et de chaleur et offrent un vaste potentiel. C’est ainsi que les villes suisses et leurs fournis-
piétinés au nom de la solidarité collective. Il faut tions d’épuration qui produisent de l’électri- Leur utilisation conséquente rend les réseaux seurs d’énergie sont amenés à devoir considérer
donc un cadre juridique solide. Toutefois, seul un cité et de la chaleur avec le gaz d’épuration. plus souples et crée des possibilités d’accumu- leurs réseaux d’énergie comme un système glo-
vaste débat politique permettra de faire accepter L’exemple type de cette tendance, c’est la cen- lation qui permettent à leur tour d’intégrer les bal. Avec sa stratégie énergétique « EnK³ », par
les projets d’agrandissement nécessaires à la trale énergétique de Berne-Forsthaus qui est à énergies renouvelables. exemple, la ville de St-Gall mise désormais non
mise en œuvre de la transition énergétique. la fois usine d’incinération d’ordures, centrale plus seulement sur la chaleur et l’électricité mais
à bois et centrale à gaz. Avec des déchets, du • La convergence par les techniques de pilo- également sur la mobilité. La convergence des ré-
Les communes et les agglomérations sont appe- bois et du gaz naturel, cette centrale produit du tage : les réseaux de communication (câble, seaux est l’un des piliers de l’approvisionnement
lées à jouer un rôle essentiel dans la transforma- courant, de la vapeur et de la chaleur. électricité, téléphone, fibre optique) per- futur en énergie.
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La production décentralisée
crée un approvisionnement énergétique sûr, fiable et
largement réparti entre petits producteurs.
La décentralisation est à la fois la caractéristique des places de travail et des revenus dans les ré-
et la force de la transition énergétique. Au lieu de gions et témoignent de l’énorme capital de sympa-
grandes centrales, on a un grand nombre de petites thie envers le renouvelable.
et moyennes installations pour alimenter le futur
système énergétique. La décentralisation crée de meilleures structures
La transformation du système énergétique ap-
Il y a quelques années encore, près de 100 % de paraît la plus évidente dans le cas de l’électricité.
Photo : Solvatec SA
l'électricité suisse était produite dans de grandes Les installations décentralisées impliquent de nou-
centrales, notamment hydrauliques et nucléaires. velles exigences pour les réseaux, les centrales
Des producteurs étrangers fournissaient le pétrole et l’infrastructure d’accumulation. Le marché de
et le gaz. Avec le renouvelable, cette dépendance l’énergie est aussi en pleine mutation. La décen-
L’énergie d’en haut – dans toute la Suisse. En 2012, le soleil, le vent et la biomasse dans les installations décentralisées fonctionnant aux énergies renou-
peut diminuer. Que ce soit avec le soleil, le vent ou tralisation est donc l’occasion de faire sauter des
velables ont produit environ 2000 GWh de courant. Ce chiffre correspond à 3 % de la production nette d’électricité (sans l’énergie hydraulique). Selon la
la biomasse, de plus en plus de particuliers et de structures obsolètes. Le coût de cette transforma- stratégie énergétique du Conseil fédéral, la fourniture par ce biais devrait être d’au moins 4400 GWh en 2020, 14500 GWh en 2035 et 24 200 GWh en 2050.
collectivités vont produire leur énergie pour chauffer tion n’est pas entièrement imputable à la transition
ou faire marcher des appareils, pour leur consom- énergétique. L’entretien des réseaux d’électricité a à 60 % des besoins de chaleur dans les habitations. et veillent à offrir des conditions-cadres stables
mation propre ou pour l’injecter dans les réseaux. été négligé pendant des années et doit maintenant Et la couverture serait bien supérieure si l’on y ajou- et fiables pour que chacun joue le jeu. La rétribu-
être rattrapé pour garantir le fonctionnement du tait le bois, la chaleur de l’environnement et le gaz tion à prix coûtant du courant injecté constitue au-
Un nouveau système énergétique décentralisé système actuel dans les échanges internationaux naturel synthétique. Ces agents pourraient aussi jourd’hui le moyen le plus efficace pour favoriser
Un système énergétique décentralisé présente et le passage à un système décentralisé. Cela dit, servir dans des processus industriels. C’est là que la construction et l’exploitation d’installations pour
nombre d’avantages : les risques de mauvais in- la décentralisation ne signifie pas nécessairement les réseaux de chaleur trouvent toute leur raison énergies renouvelables. Elle garantit la sécurité
vestissement, d’accident ou d’engorgement dans qu’il faudra plus de lignes électriques. Lorsque d’être. Il y a des synergies à réaliser en combinant di- pour les investissements, stimule la production,
l’approvisionnement diminuent. Au lieu d’avoir l’énergie est consommée là où elle est produite, les vers procédés. Certes, le Conseil fédéral ne veut plus accélère la maturité de nouvelles technologies et
d’énormes installations à très longue durée de réseaux sont moins sollicités. Les nouveaux pro- encourager les centrales à couplage chaleur-force s’adapte au progrès technique. La réglementation
vie et difficiles à amortir, le parc national de cen- cédés de commande de la charge et de l’accumu- qui produisent l’une et l’autre. Du fait de l’aptitude de la consommation propre et la commercialisa-
trales électriques sera optimisé en permanence. lation d’énergie renforcent cet effet. Des systèmes de ces dernières à stabiliser les réseaux locaux, une tion directe sont susceptibles de venir compléter
En outre, les petites et moyennes installations prévisionnels plus précis permettent aussi de pré- libération partielle de la taxe sur le CO2, une régle- la RPC. Mais ces instruments doivent d’abord être
permettent à beaucoup d’investir dans la moderni- voir où et quand le vent et le soleil fourniront telle ou mentation de la consommation propre et une obli- rodés et requièrent de nouvelles technologies ainsi
sation du système. En Allemagne, seuls 5 % de la telle quantité de courant et quelle sera la demande. gation de reprise et de rémunération de l’électricité que de nouveaux modèles d’affaires. Le cadre d’in-
puissance installée pour la production d’électricité pour les exploitants de réseaux sont à envisager. vestissement doit demeurer simple, intelligible et
à partir d’énergies renouvelables sont aux mains Chaleur ou courant ? Les deux ! calculable.
des quatre grandes sociétés du pays. La grande Produire son propre courant et le consommer soi- Quelle est la meilleure solution ?
majorité des installations appartient à des parti- même est relativement nouveau. En revanche, pro- Le passage aux énergies décentralisées est bien
culiers, des PME, des paysans, des fonds, etc. En duire de la chaleur là où on en a besoin est une plus qu’une révolution technique. Les services in- i
Suisse aussi, la transition énergétique ouvre la voie activité maîtrisée depuis la nuit des temps. Ce qui dustriels des villes se préparent au nouveau mar- Installations à énergie renouvelable
vers la décentralisation de l’approvisionnement a changé, ce sont les techniques pour diminuer la ché en produisant elles-mêmes du courant et de Le site www.voici-energie.ch permet de se rendre compte
consommation d’énergie et remplacer le fossile par la chaleur à partir d’énergies renouvelables. Mais de la diversité et du nombre des installations fonctionnant
énergétique. Les coopératives énergétiques et les
avec des énergies renouvelables.
centrales citoyennes se popularisent. Toutes créent le renouvelable. Rien que le soleil pourrait couvrir 30 il faut aussi que les politiques créent des incitations
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La convergence des réseaux
relie les réseaux d’énergie des agglomérations
pour en faire un ensemble intégré.
Le dernier cri, c’est la convergence des réseaux et du courant électrique. Regio Energie Solothurn Réseau électrique de Regio Energie Solothurn
Réseau de chaleur à distance Regio Energie Solothurn
électriques. En ce moment, les services indus- a choisi ce projet afin d’avoir une solution de se-
triels de la ville de Soleure construisent une ins- cours en cas de panne à l’usine d’incinération
Accumulateurs Electrolyse Accumulateur
Couplage
tallation pilote permettant de faire rapprocher d’ordures qui alimente le réseau urbain de cha- à batteries immédiate
chaleur-force
de chaleur
les réseaux d’électricité, de gaz et de chaleur. Un leur à distance. Autre avantage, cette centrale per- H2 1. Caisson de gaz
2. Centrale compacte
réseau d’énergie intégré est d’une utilité primor- met de produire sa propre chaleur et son propre H2
Réservoir d’hydrogène
immédiat
de cogénération Réservoir d’air
comprimé
diale : il permet par exemple de stocker en cas de courant : moins besoin d’acheter de la chaleur à
3. 1-2 centrales
H2
besoin du courant vert d’origine photovoltaïque. l’usine d’incinération et de l’électricité à des pro- compactes et/ou
gazéification du
ducteurs externes. H2
Méthanisation
bois et/ou
géothermie
Comme beaucoup d’autres services industriels,
CH4
Une interconnexion unique en son genre
CCF
Regio Energie Solothurn assure la fourniture
de plusieurs énergies. Il y a d’abord l’électricité Mais la nouveauté, ce sont l’accumulateur de
Réseau de gaz de Regio Energie Solothurn / le plus grand accumulateur d’énergie
qu’elle distribue à toute la ville de Soleure. Puis un chaleur et l’accumulateur d’hydrogène avec
réseau de gaz pour 22 communes de la région. Et électrolyseur en amont. Ces deux installations,
enfin depuis quelques années un réseau de cha- situées tout près de la centrale, permettent de
Graphique : Regio Energie Solothurn
leur à distance alimenté par une usine d’inciné- connecter les trois réseaux d’une manière inédite
Le graphique montre les différents réseaux de Regio Energie Solothurn : électricité (orange), chaleur à distance (rouge) et gaz (vert). Ces trois réseaux
ration d’ordures. En 2007, les services industriels en Suisse : sont reliés par différentes installations de production et par des accumulateurs d’énergie qui doivent être construits d’ici fin 2014 à Zuchwil, près de
soleurois ont entièrement repensé leur réseau de • L’accumulateur de chaleur comporte trois ré- Soleure. D’autres équipements sont prévus qui complèteront l’installation pilote (en traitillé).
chaleur. Depuis, le raccordement de la ville pro- servoirs d’eau qui accumulent la chaleur pro-
gresse à grands pas. Une deuxième conduite de duite dans la centrale avant de l’injecter dans le Les accumulateurs de chaleur et d’hydrogène • Une installation de méthanisation produit à
chaleur alimentée par la même centrale est en réseau de chaleur à distance. Il conserve ainsi devraient être mis en service à fin 2014. Par la partir de l’hydrogène du méthane, qui sera en-
construction. pendant la nuit la chaleur produite tard le soir suite, ce projet sera complété de modules sup- suite injecté sans restrictions dans le réseau.
pour pouvoir en disposer le matin. plémentaires : • Un accumulateur d’air comprimé sert d’abord
Les réseaux d’énergie croissent ensemble • Le deuxième élément d’accumulation d’énergie • La puissance de la centrale peut être augmen- à stocker du courant : en cas d’excédent d’élec-
Trois réseaux (électricité, gaz et chaleur) par- comprend un électrolyseur et un réservoir d’hy- tée en ajoutant des centrales compactes de tricité, de l’air est comprimé dans un caisson.
courent la ville et se rencontrent sur l’Aarmatt. drogène. L’électrolyseur sépare l’hydrogène et cogénération à gaz produisant de la chaleur et L’air comprimé peut ensuite être utilisé pour
C’est ici que Regio Energie Solothurn va réaliser l’oxygène qui sont les deux composants de l’eau. de l’électricité. Sinon, on peut encore recourir entraîner un générateur. La chaleur produite
une installation pilote réunissant plusieurs cen- Par ce traitement, on transforme l’électricité qui aux énergies renouvelables comme le biogaz, lors de la compression pourrait aussi être ex-
trales et accumulateurs pour les tester au quoti- n’est pas stockable en hydrogène qui, lui, peut le bois et la géothermie. Une centrale de ga- ploitée pour le réseau de chaleur à distance.
dien. L’idée est de réunir les trois réseaux précités être mis en réserve. Ainsi, le courant photovol- zéification du bois transforme l’énergie stockée
afin d’en mesurer les avantages et voir en taille taïque généré aux heures de fort ensoleillement dans le bois en gaz qui est ensuite injecté dans
réelle l’allure que pourrait avoir un réseau éner- peut être accumulé pour être consommé au mo- le réseau.
gétique intégré. ment où on en a besoin, le soir ou le jour suivant • Un accumulateur stationnaire stocke tempo-
si le soleil ne brille pas. L’hydrogène peut aussi rairement du courant excédentaire produit par
Au cœur de ce projet, il y a d’abord une centrale être injecté dans le réseau de gaz ou encore brû- exemple à des heures de fort ensoleillement
à gaz naturel avec gazomètre et centrale com- lé dans la centrale pour produire à nouveau de la mais de faible consommation. Ce courant sera
pacte de cogénération fournissant de la chaleur chaleur et de l’électricité. utilisé plus tard lorsque la demande est forte.
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Les réseaux intelligents locaux
sont le complément idéal de la production d’énergie
décentralisée.
% Utilisation du transformateur par station de transformation et scénario
180
Lorsque des panneaux photovoltaïques produisent
à plein régime mais que la consommation sur place
160 est minime, le courant excédentaire doit être écou-
Lorsque les embouteillages culminent aux heures photovoltaïques. Mais des études montrent que lé par le réseau. A ces moments, il peut arriver que
le réseau soit surchargé. Le graphique montre la
140
de pointe, on ne construit pas tout de suite de nou- cette proposition mérite au moins d’être étudiée. charge des cinq stations de transformateurs dans le
quartier de Leimbach, à Zurich. Les colonnes de cou-
velles routes. On cherche plutôt à réguler intelli- Les centrales solaires atteignent leur pleine puis- 120 leur orange montrent le cas critique dans lequel les
panneaux solaires (installation complète au sens du
Utilisation à 100 %
gemment le trafic. Il en va de même avec le réseau sance autour de midi, surtout si le ciel est dégagé. 100
cadastre solaire de la ville de Zurich) alimentent le ré-
seau à leur puissance maximale (PV 100 %) alors que
électrique : si un quartier produit beaucoup de cou- La période pendant laquelle les réseaux locaux sont 80
la consommation locale, c’est-à-dire dans le quartier,
n’est que de 30 % de la valeur maximale (C 30 %).
Dans ce cas, trois des cinq stations de transformation
rant solaire, il n’y a pas forcément besoin d’avoir surchargés est donc assez courte. Des modélisa- seraient surchargées. Graphique : ewz
60
de nouvelles lignes. Souvent, une technique de ré- tions faites sur la base de données de production
gulation intelligente permet de protéger le réseau réelles le prouvent : sur l’ensemble de l’année, il n’y 40
contre des surcharges. a que 0,6 % de courant solaire qui est perdu si les 20
installations photovoltaïques sont bridées à 80 % de
Photo : ewz
0
Leimbach est un quartier de Zurich dont les toits des leur puissance totale. Si les panneaux solaires ne Grossackerstrasse 35 Sihlweid Hüslibachstrasse Bruderwies 55 Sous-station de Frohalp
PV 0 % / L 100% PV 100% / L 30 % PV 70% / L 30 % PV 60 % / L 30 %
immeubles situés sur la rive gauche du lac offrent sont bridés qu’aux heures où une surcharge du ré-
beaucoup de surface pour des panneaux photovol- seau menace, les pertes sont encore moindres. Les réseaux intelligents permettent une interaction entre les installations de production et les consommateurs.
taïques. Mais si le potentiel de courant solaire est plei-
nement exploité, le réseau local n’arrive plus à suivre Utilisation optimale
aux heures de fort ensoleillement. Les situations cri- Les réseaux intelligents permettent de piloter ins- par la station de transformateur mais également de manière à ce que les ménages aient toujours
tiques surviennent lorsque les panneaux produisent tallations de production et consommateurs selon par des installations de production de courant dé- assez de chauffage et d’eau chaude. Cet exemple
à plein régime et que les ménages consomment peu. des critères de stabilité du réseau, d’utilisation centralisées. Ce sont en l’occurrence quatre ins- montre comment utiliser les réseaux intelligents
Dans ces cas, le courant solaire doit passer par des maximale, de courant vert ou de réduction des tallations photovoltaïques et deux centrales com- pour de nouveaux modèles d’affaires (solutions de
lignes et des transformateurs sous-dimensionnés coûts. Ce qu’il faut, c’est un certain nombre d’ap- pactes de cogénération. Un système régulateur marchés intelligents).
pour un tel flux. Des surcharges menacent. pareils de mesure et de commande installés sur les contrôle et pilote les six installations de production !
installations de production et chez les consomma- tandis que des appareils de mesure (capteurs in-
La feuille de route des réseaux intelligents
Des neurones plutôt que des câbles teurs ainsi qu’aux endroits critiques du réseau local. telligents) surveillent l’état du réseau local.
Quelque 700 réseaux de distribution urbains ou ruraux
On pense qu’il suffit de poser des câbles plus épais Grâce aux mesures transmises, on peut évaluer les alimentent les ménages et les entreprises suisses en
et d’augmenter la capacité des transformateurs. engorgements en temps réel et calculer les capa- BeSmart est un réseau national se présentant électricité. Dans chacun d’eux, il est possible d’imaginer
des solutions de réseaux intelligents adaptés plutôt à
Mais cette solution est très coûteuse. Il faut trou- cités disponibles. Les installations photovoltaïques sous la forme d’une centrale virtuelle travaillant telle ou telle situation. Ils ouvrent de nouvelles voies tels
ver autre chose. Swissolar, l’Association suisse et autres centrales de production peuvent ainsi être avec des chauffe-eau, des pompes à chaleur et des qu’accumulateurs, gestion de l’injection des énergies re-
nouvelables, éléments de réglage de la tension dans les ré-
des professionnels de l’énergie solaire, propose de pilotées de manière à ce que le réseau soit exploité chauffages électriques de ménages privés. La so- seaux afin d’exploiter les réseaux de manière plus souple et
contourner les surcharges du réseau en incitant à la de manière fiable et avec une charge optimale. ciété qui le construit, Swisscom Energy Solutions de relier plus intelligemment les consommateurs. Sous la
houlette de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN), un groupe de
consommation propre ou de disposer les panneaux SA (SES SA), filiale de Swisscom, peut enclencher travail est en train d’élaborer une feuille de route intitulée
solaires de manière à ce que les pics de production Du réseau intelligent au marché intelligent Smart Grid Road Map. Celle-ci devra montrer les possibi-
ou déclencher ces appareils via le réseau pour
lités de développement des réseaux intelligents pour le ré-
soient différemment répartis dans le temps. On Les réseaux intelligents suscitent des études dans les téléphones portables. Le but est de vendre de seau suisse d’électricité. Dans une première étape, les ex-
perts ont identifié 24 technologies existantes ou futures qui
peut aussi envisager des réseaux intelligents qui le monde entier. Depuis 2010, une étude d’enver- l’énergie de réserve à Swissgrid. En déconnectant seront décisives pour les réseaux intelligents. La protection
commandent les panneaux solaires aux heures de gure nationale menée à Rheinfelden (AG) porte sur par exemple pendant un quart d’heure les installa- des données est l’une des pierres d’achoppement de cette
feuille de route. En effet, les réseaux intelligents mettent en
pointe en fonction de la demande réelle et de l’état l’alimentation partagée dans les réseaux basse tions « abonnées », elle met du courant à disposi- relation des données de réseaux et des données de clients.
du réseau. A première vue, il peut sembler absurde tension. Il s’agit de voir comment se comporte un tion de Swissgrid pour le temps convenu. La filiale Ce n’est qu’en sécurisant ces données que la sphère privée
des consommateurs d’électricité pourra être garantie.
de vouloir ainsi brider la production des centrales réseau local lorsqu’il n’est pas seulement alimenté de Swisscom commande toutefois les installations
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Le pilotage intelligent des réseaux
fait d’un entrepôt frigorifique un accumulateur d’énergie.
Coûts d’acquisition de la mise en
réserve de la puissance de réglage
en millions
de CHF
Ce ne sont pas seulement les ménages mais (voir encadré). Pour cela, elles augmentaient ou 600 Au cours des dernières années, Swissgrid
a pris plusieurs mesures qui ont permis de
aussi les industries qui peuvent être pilotées réduisaient temporairement leur puissance. Bap- baisser les coûts d’acquisition pour la mise en
réserve d’énergie de réglage. Suite à l’arrivée
grâce aux réseaux intelligents. Grâce aux tech- tisé FlexLast, l’essai pilote mené à Neuendorf par 540 de nouveaux produits et de nouveaux outils
d’acquisition, le marché a connu une véritable
500
niques de pilotage intelligent, un entrepôt fri- les Forces Motrices Bernoises, IBM, Migros et mutation. Les effets sur les coûts facturés aux
consommateurs finaux sont positifs.
gorifique de Migros situé à Neuendorf (SO) est Swissgrid a permis d’étudier si des entreprises
400
davantage refroidi lorsque sa consommation de industrielles étaient également en mesure de
courant peut contribuer à stabiliser les fluctua- mettre à disposition de l’énergie de réglage.
300
tions de courant sur le réseau suisse.
272
L’entrepôt frigorifique de Migros est normale-
200
Qu’il s’agisse de bâtonnets de poisson, d’épinards ment calé sur -26,5° C. S’il consomme du courant
187
ou de glaces, presque tous les produits surgelés « excédentaire ». Sa température peut descendre 164
100
vendus dans les succursales Migros viennent de encore jusqu’à -28,5° C. Une différence de deux
Neuendorf. C’est en effet dans cette petite com- degrés peut paraître minime mais l’énergie stoc-
© Swissgrid
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mune soleuroise que MVN, filiale de Migros, ex- kée qu’elle représente est considérable. Pour un Les exploitants de centrale sont rémunérés pour réserver une
Photo : B. Vogel
2009 2010 2011 2012
ploite un entrepôt frigorifique. Depuis le début tel refroidissement, l’entrepôt doit consommer partie de leur puissance pour Swissgrid. Ils offrent leurs capa-
cités dans le cadre d’un processus de vente aux enchères, ce qui
de 2013, cet entrepôt est aussi un vaste réservoir en six heures 1 MW d’électricité, ce qui corres- permet à Swissgrid de choisir l’offre la plus intéressante. Le gra-
phique montre l’évolution positive des coûts d’acquisition pour les
d’énergie. Il ne stocke pas l’énergie sous forme pond à une éolienne de taille moyenne. réserves de puissance depuis 2009.
chimique comme le ferait une pile convention-
L’entrepôt frigorifique Migros à Neuendorf (SO). La température y est normalement de -26,5° C. L’entrepôt peut réguler des fluctuations de réseau en
nelle, mais sous forme de froid. Le principe est le Un énorme potentiel pour l’énergie de réglage faisant marcher ses compresseurs lorsqu’il y a un excédent de courant injecté dans le réseau.
suivant : lorsque des centrales, par exemple des L’essai pilote, qui est soutenu par l’Office fédéral
panneaux solaires et des éoliennes, produisent de l’énergie OFEN, a confirmé que des charges
plus d’électricité que les consommateurs n’en industrielles pouvaient être utilisées pour géné- !
demandent, cette énergie excédentaire est utili- rer de l’énergie de réglage. De nouvelles perspec- Energie de réglage
sée pour refroidir l’entrepôt. Grâce à la réserve tives s’ouvrent pour toutes les entreprises dont
La quantité d’électricité produite et consommée par toutes les • Mais si des déséquilibres proviennent d’un écart entre la pro-
de froid ainsi constituée, l’entrepôt n’a ensuite les processus industriels permettent de stocker entreprises, tous les ménages et tous les autres consommateurs duction et la consommation en Suisse, c’est la société natio-
plus besoin de consommer du courant lorsque le temporairement de l’énergie. Selon l’étude qui change continuellement et est impossible à pronostiquer avec nale pour l’exploitation du réseau Swissgrid qui intervient. Elle
précision. Il peut donc y avoir un déséquilibre sur le réseau entre ordonne alors aux centrales d’augmenter ou de diminuer leur
soleil ne brille plus ou qu’il n’y a plus de vent. Il accompagnait l’essai pilote FlexLast, les entre- la production et la demande. L’énergie fournie pour équilibrer ces puissance à la seconde près de manière à équilibrer les fluctua-
écarts et stabiliser ainsi le réseau s’appelle l’énergie de réglage. tions sur le réseau suisse. On parle d’énergie de réglage secon-
équilibre ainsi les fluctuations de courant du ré- prises industrielles suisses pourraient ensemble On distingue entre l’énergie de réglage primaire, secondaire et daire.
seau qui sont liées aux conditions météo. mettre à disposition une importante quantité de tertiaire :
• Si ces écarts perdurent, il faut solliciter d’autres réserves, les-
puissance de réglage. Pour compenser des va- • L’énergie primaire est celle avec laquelle les centrales stabi- quelles sont moins rapidement disponibles (une quinzaine de
lisent la fréquence sur l’ensemble du réseau en augmentant ou minutes). On parle dans ce cas d’énergie de réglage tertiaire.
Deux degrés suffisent pour faire la différence riations de réseau de plus longue durée, il fau- en diminuant leur production. Les centrales mettent l’énergie Les énergies de réglage secondaire et tertiaire ont été jusqu’à
L’entrepôt règle sa consommation d’électricité drait avoir en réserve en Suisse 400 MW sus- primaire à disposition de manière autonome et selon des règles présent surtout fournies par les centrales de pompage-turbi-
bien précises dès qu’elles constatent un écart de fréquence. Le nage. A l’avenir, il pourrait y avoir d’autres fournisseurs tels que
selon qu’il y a trop ou trop peu de courant dispo- ceptibles d’être retenus et 395 MW susceptibles délai est de 30 secondes. Les déséquilibres compensés avec des entreprises industrielles, car la mise à disposition de ré-
nible sur le réseau. Cette énergie qui est consom- d’être injectés. Entièrement exploité, ce potentiel l’énergie de réglage primaire peuvent avoir leur cause n’importe serves est indemnisée par Swissgrid.
où sur l’ensemble du réseau européen.
mée ou pas sert à stabiliser le réseau. Jusqu’à peut servir à stocker pendant quelques minutes
présent, il incombait aux centrales de fournir ou quelques heures le courant éolien et solaire
l’énergie de réglage dont le réseau avait besoin jusqu’à ce que les consommateurs l’utilisent.
Organisation faîtière de l’économie des énergies renouvelables et de l’efficacité énergétique 14 | 15
Les compteurs d’électricité intelligents
aident à économiser l’énergie et à mieux utiliser
le courant renouvelable.
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Les compteurs évolués, comme on les appelle fait de rendre ces informations disponibles favorise
aussi, rendent la consommation d’électricité une utilisation plus efficace de l’énergie. Un projet
transparente et aident ainsi à économiser l’éner- pilote de compteurs évolués mené à Ittigen (BE) Entreprise
de fourniture
gie. Ils permettent une gestion parfaitement as- a permis de faire baisser la consommation de 2 à d’énergie
sumée de la consommation : les consommateurs 8 %. Une étude menée à Zurich et publiée en juillet
Management des Compteurs
n’utilisent leurs appareils que lorsqu’ils peuvent 2013 fait valoir une économie d’énergie de 3 à 5 %.
Management des
infrastructures
des applications
données et
avoir de l’électricité à bon compte. Les valeurs sont toutefois différentes d’un ménage Management des électricité
besoins gaz
à l’autre et en fonction de l’heure. Une autre étude énergétiques eau Management de la
Les compteurs intelligents autorisent la mesure mandatée en 2012 par l’Office fédéral de l’énergie Management chaleur consommation personnelle
OFEN a chiffré la diminution à long terme de la de- de la clientèle
à distance de la consommation d’électricité et la
communication bidirectionnelle entre le ménage mande à 1,8 % dans les différents secteurs. Pilotage du
Réseau intelligent Maison intelligente consommateur
et le fournisseur d’énergie. En Suède, en Finlande
ou en Italie, les ménages privés sont très majori- Les compteurs modernes permettent à chacun © Landis+Gyr
tairement équipés de compteurs intelligents. En de définir lui-même ses dépenses d’électricité, Le système énergétique de demain sera intelligent. Le compteur électrique évolué est au cœur des réseaux énergétiques du futur. Il met le consomma-
Suisse en revanche, les compteurs continuent le par exemple en ne consommant du courant que teur en relation avec le fournisseur d’énergie, autorisant ainsi le pilotage de la consommation d’énergie.
plus souvent d’être relevés sur place. Or, il existe lorsqu’il est avantageux. Mais ce n’est là qu’une
sur le marché de nombreuses solutions tech- des nombreuses options. A l’avenir, les comp- compteurs intelligents installés dans les ménages les compteurs évolués. Ainsi, les services d’élec-
niques pour transmettre automatiquement par teurs intelligents devraient aussi pouvoir créer les et les entreprises suisses, plus on a d’appareils tricité du canton de Zurich (EKZ) ont décidé en été
le réseau électrique les données de consomma- conditions pour une utilisation ciblée du courant électriques susceptibles d’être enclenchés ou dé- 2013 d’introduire partout des compteurs intelli-
tion au fournisseur. Les compteurs modernes ne vert. Cela permettra par exemple à un lave-linge clenchés à certaines heures grâce aux systèmes gents. Ces derniers permettront de relever au-
transmettent d’ailleurs pas seulement les don- de s’enclencher aux heures où le courant renouve- de pilotage évolués. tomatiquement et à distance les compteurs des
nées du consommateur au fournisseur. Ils peuvent lable est disponible en abondance. Dans ces cas, clients, ce qui facilitera la facturation et améliorera
aussi recevoir des informations de ce dernier, par le compteur intelligent ne sert plus seulement à L’utilité effective de ces dispositifs dépend ensuite le service à la clientèle. Mais les compteurs intel-
exemple sur le prix du courant à tel instant ou sur indiquer, mais aussi à piloter. Les données né- principalement des conditions-cadres. Des fabri- ligents présentent pour les fournisseurs une autre
la disponibilité du courant vert. L’échange de don- cessaires sont mises en ligne sur Internet. Leur cants comme Landis+Gyr proposent d’introduire utilité : ils permettent de mieux gérer la charge des
nées se fait en général tous les quarts d’heure. exploitation se fait à l’aide d’écrans affichant la des tarifs flexibles (en fonction de l’heure) qui réseaux, par exemple en adaptant l’enclenchement
consommation domestique, d’applications pour remplaceraient le système actuel assez rigide des de pompes à chaleur ou de chargeurs de voitures
Sensibiliser à la consommation smartphones ou encore via le PC. heures pleines et des heures creuses ainsi que électriques en fonction de l’état du réseau local.
La communication dans les deux sens transforme des prix d’été et d’hiver. En outre, ils permettent d’offrir de nouveaux ser-
le compteur d’électricité en un appareil ménager Aujourd’hui déjà, les distributeurs de courant pi- vices tels que les tarifs flexibles, la mise en réseau
d’un type tout à fait nouveau, pourvu de toute une lotent les chauffe-eau de leurs clients avec des Les fournisseurs d’énergie pilotent la charge d’appareils ménagers (offres pour maisons intel-
gamme d’applications. Il transmet des informa- installations de télécommande n’autorisant leur du réseau ligentes) ou encore des conseils automatisés en
tions à un écran facilement lisible dans le logement enclenchement qu’à certaines heures. Les comp- L’introduction de compteurs intelligents engendre matière d’énergie. La stratégie énergétique 2050
et qui affiche la consommation domestique tout en teurs intelligents permettent d’étendre ce procédé des dépenses considérables. Les transferts de prévoit que le Conseil fédéral pourra fixer des di-
permettant d’interagir. Sa principale fonction est à d’autres appareils, avec plus de souplesse dans données requièrent des standards uniformes et rectives sur l’introduction de systèmes de mesure
de montrer la consommation actuelle d’électricité les horaires d’utilisation et surtout en le taillant des mesures de sécurité. Il n’empêche qu’au- intelligents, des exigences techniques minimales
et d’identifier les appareils énergivores. Le simple sur mesure aux besoins de chacun. Plus il y a de jourd’hui déjà, plusieurs villes suisses misent sur ainsi que des règles sur le financement des coûts.
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