La « smart grid » aux Etats-Unis - Mission pour la Science et la ...
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1 Le réseau électrique américain n’est plus viable à moyen et long terme 1.1 Réseau électrique : objet technique et social 1.1.1 L’électricité : service et marché. On peut aisément comprendre la différence entre la production et le transport de l’électricité. Ces dernières années, le transport d’électricité a subi un certain nombre d’évolutions, avec un décalage de plus en plus important entre le transport sur longues distances (très hautes tensions, axé sur les centres d’interconnexion et de transformation) et l’installation locale (tension d’usage courant (110V), axé sur la consommation et la facturation de l’électricité). Cette séparation a eu lieu essentiellement dans les années 1990 lors de l’ouverture de la distribution au capital financier qui est survenue dans la plupart des pays développés. Dans le cas précis des Etats-Unis, tout a basculé avec l’Energy Policy Act (EPACT, 1992). Ainsi, le modèle Production >> Transport >> Distribution est devenu le paradigme traditionnel d’apport de l’électricité à l’ensemble d’une population. Ce modèle apparemment linéaire est plus complexe qu’il n’y paraît de prime abord. Les centrales électriques sont en général situées loin des zones de forte densité de population et sont généralement de taille importante afin de profiter d’économies d’échelle. L’électricité générée est d’abord mise sous très haute tension pour être connectée au réseau de transport, déplaçant l’électricité sur de grandes distances jusqu’à des stations régionales. La tension y est alors abaissée et l’électricité entre sur un réseau de distribution avant d’arriver finalement aux stations locales où la tension est une nouvelle fois abaissée à un niveau exploitable par les consommateurs. Ce modèle centralisé traditionnel et ses variantes sont cependant en train de muer avec l’introduction de nouvelles technologies sur le réseau, mais aussi à cause du passage de la notion de service à celle de marché. 1.1.1.1 Equilibre offre-demande en condition de marché ouvert. L’électricité ne se stocke pas à l’échelle industrielle. Les gestionnaires de réseaux de transport ont donc pour mission de réaliser à tout instant l’équilibre Offre-Demande, c'est-à-dire de résoudre en temps réel l’équation suivante : Production + Importation = Consommation + Exportation En effet, si dans le cas d’un opérateur unique, la seule contrainte est d’équilibrer production et consommation, dans le cas d’un marché ouvert, les sources comme les destinataires de cette électricité peuvent être multiples. En conséquence, en fonction de ces différentes équations, le prix de l’électricité va varier. 1.1.1.2 Equilibre offre-demande en fonction des sources d’énergie. Les énergies fossiles présentent l’avantage de pouvoir être stockées sous forme de combustible (liquide, solide ou gazeux) à proximité des centrales de production et donc d’être immédiatement disponibles pour répondre à la demande. Au contraire, il est impossible de faire fonctionner à la demande la plupart des centrales à énergie renouvelable ce qui limite grandement leur intégration massive dans le réseau. En effet, le réseau actuel n’est pas capable de supporter le déploiement de telles sources renouvelables. Il faudrait pour cela construire un vaste réseau de lignes à haute tension pour maîtriser le territoire et connecter les régions où les sources d’énergie renouvelable sont abondantes aux villes et agglomérations, principales consommatrices d’énergie. 4
Le schéma traditionnel (Figure 1) montre que les énergies renouvelables ne sont envisagées qu’en complément local et non dans un schéma national. Figure 1. Schéma général d'un réseau national d'électricité. Source : Wikipédia L’intégration d’une offre intermittente ne pourra voir le jour à grande échelle sans le développement d’une architecture décentralisée reliant consommateurs et producteurs. D’un autre côté, la demande d’électricité étant fortement dépendante des conditions climatiques et de l’activité économique, les producteurs doivent établir des prévisions de consommation et ajuster leur production selon des modèles réalistes. Le concept de « Smart-Grid » est né avec l’expansion des réseaux informatiques et désigne l’utilisation de Technologies de l’Information et de la Communication (TIC) au sein des réseaux électriques pour optimiser la distribution entre les producteurs et les consommateurs. 5
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Le schéma traditionnel (Figure 1) montre que les énergies renouve<strong>la</strong>bles ne sont envisagées<br />
qu’en complément local <strong>et</strong> non dans un schéma national.<br />
Figure 1. Schéma général d'un réseau national d'électricité. Source : Wikipédia<br />
L’intégration d’une offre intermittente ne <strong>pour</strong>ra voir le jour à grande échelle sans le<br />
développement d’une architecture décentralisée reliant consommateurs <strong>et</strong> producteurs. D’un<br />
autre côté, <strong>la</strong> demande d’électricité étant fortement dépendante des conditions climatiques <strong>et</strong><br />
de l’activité économique, les producteurs doivent établir des prévisions de consommation <strong>et</strong><br />
ajuster leur production selon des modèles réalistes.<br />
Le concept de « Smart-Grid » est né avec l’expansion des rése<strong>aux</strong> informatiques <strong>et</strong> désigne<br />
l’utilisation de Technologies de l’Information <strong>et</strong> de <strong>la</strong> Communication (TIC) au sein des rése<strong>aux</strong><br />
électriques <strong>pour</strong> optimiser <strong>la</strong> distribution entre les producteurs <strong>et</strong> les consommateurs.<br />
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