Electrification et smart grid.

La nouvelle Delorean est électrique : L’UE a voté une loi sans précédent pour bannir les véhicules thermiques d’ici 2035. Cette décision fait partie d’un besoin immédiat de réduire drastiquement les émissions de gaz à effets de serre pour arriver aux 2 tonnes par habitants en 2050. Cette révolution doit passer par un plan d’électrification massif et des innovations de “Smart Grid” (ou réseau intelligent).

Les défis de consommation :

En France, plus de 60% de l’énergie consommée est fossile et très “carbonée”. Les secteurs principaux sont le transport (90% d’énergie fossile), l’industrie (49%) et le logement (42%).

D’ici 2030, la France planifie une réduction de 40% des énergies fossiles pour atteindre la neutralité carbone d’ici 2050.

Une demande en consommation croisante :

Ce véritable séisme dans le mix énergétique va passer par une demande en électricité de plus en plus forte pour profiter du mix électrique français à 90% “décarboné” (nucléaire + énergie renouvelable).

• Dans le secteur des transports : RTE (réseau et transport d’électricité) prévoit de charger 16 millions de véhicules électriques en 2035, contre 200 000 aujourd’hui. Le ferroviaire est aussi envisagé comme une solution à la diminution inévitable des vols intérieurs.
• Dans le secteur des logements : 80% des nouveaux logements sont chauffés à l’électricité. Les vieilles chaudières à gaz, fuel et charbon sont remplacées progressivement par des chauffages électriques, pompe à chaleur électrique… sachant que le chauffage, à lui seul, représente 70% de la consommation électrique des foyers.

Ces deux secteurs illustrent la tendance “d’électrification” qui pousse RTE à anticiper une hausse de 35% de la consommation d’électricité en France sur les 30 prochaines années.

Comment assurer ce besoin grandissant quand le réseau électrique est aujourd’hui déjà sous tension ? Quels sont les défis liés à l’ajout d’énergie renouvelable dans ce réseau ?

Gestion des pics de consommation et variabilité des énergies renouvelables

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• Le défi des pics de consommation : La demande en électricité peut doubler entre le début d’après-midi et la fin d’après-midi, quand les français rentrent du travail (cf graphique 1). C’est aussi à ce moment que l’ajout de véhicules électriques pose question : si 9 millions de personnes branchent leur voiture à 18h, cela représente 10 GW, soit 12% de consommation supplémentaire par rapport aux pics actuels.
• Le défi des pics de production : L’ajout d’une part grandissante d’énergie renouvelable dans le mix induit une variabilité de la production d’électricité (cf graphiques 2).

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C’est dans cette fonction d’équilibriste entre production et consommation que peine notre réseau vieillissant qui a été dimensionné pour des demandes plus faibles et des sources moins variables.

Pour faire face à cette instabilité, les pays comme la France n’ont d’autres choix que de rallumer des centrales à combustibles fossiles pour lisser les variations rapides et éviter les black-out.

Le réseau du futur, réseau intelligent (ou “smart grid”) permet de répondre à ces problématiques, durablement, par des innovations technologiques :

• Le smart grid analyse et agit en temps réel sur la consommation et la production : par des IA prédictives, des données récupérées chez le consommateur et sur les sites de production, des données météo… Le réseau peut alors prévoir, constater des pics et agir. Par exemple, des appareils connectés comme des thermostat intelligents peuvent baisser momentanément le chauffage, les véhicules électriques peuvent retarder leur rechargement…
• Le smart grid stocke les surplus de production d’énergie renouvelable et les redistribue lors de période de forte demande. Des solutions innovantes sont ainsi à l’étude ou en perfectionnement. Le vehicule-to-grid, par exemple, est un système qui utilise les véhicules électriques branchés au réseau comme des batteries pendant les pics de production, puis comme source pendant les pics de consommation.

Décentralisation et acceptabilité des énergies renouvelables :

Ce réseau intelligent se doit alors d’être plus décentralisé et “à deux sens”.

• Tout le monde peut créer et recevoir de l’énergie : une voiture devient à la fois un réceptacle et une source d’énergie, le consommateur est aussi producteur avec des panneaux solaires sur son toit…
• Les sources d’énergies (surtout renouvelables) sont plus diversifiées et plus “petites” (en moyenne) que les imposantes centrales à charbon/ nucléaires.

Cela représente une réelle disruption pour un réseau dessiné pour un usage verticale : de vastes centres de production reliés à des consommateurs passifs via des lignes à très haute tension.

Le réseau de demain doit échanger de l’électricité et des données dans les deux sens et modifier en temps réel la direction pour assurer la consommation, sans black-out, et avec des resources limitées (graphique 3)

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Quels sont les autres avantages de ce modèle ?

• Une responsabilisation du consommateur avec des initiatives individuelles qui ont un impact bénéfique globale (appareils connectés réduisant la consommation, production d’énergie renouvelable…)
• Une meilleur compréhension de notre consommation : l’analyse des données de consommation rassemblées permet par exemple d’identifier des irrégularités (rénovation et isolation à réaliser, fuite d’eau…)
• Un contrôle en temps réel et notamment la redirection des flux pour isoler une zone sinistrée (catastrophe naturelle, dysfonctionnement technique…) sans impacter le reste du réseau.
• Des opportunités de création d’emplois et d’innovations : entre 2014 et 2020, le secteur du smart grid a généré plus de 10,000 emplois en France.

C’est pour toutes ces problématiques et ces raisons extrêmement transverses et fondatrices d’une transition réussie que, chez We Don’t Need Roads, on s’intéresse à ce sujet.

On est convaincu que le secteur privé peut être une force positive pour l’environnement et pour le future de notre société.

C’est pourquoi nous avons accompagnés des acteurs innovants et ambitieux pour s’attaquer à cette question de l’énergie et du smart grid (cc Elow, Homelabs, Power-up, Voltalis…)

We don’t need old, We do need bold.

Article rédigé par Clovis Singer, junior engineer à We don’t need roads.