Smart Grid : le réseau électrique intelligent
Dossier technique
Smart Grid : le réseau électrique intelligent
Ce dossier présente le fonctionnement d’un réseau électrique intelligent, capable de mesurer, communiquer, piloter et optimiser la production, la consommation et le stockage de l’énergie électrique.
Mise en situation
Vous travaillez dans une entreprise d’électricité intervenant sur des bâtiments communicants et des installations raccordées au réseau public.
Un client souhaite mieux suivre ses consommations, intégrer une production photovoltaïque, piloter certains usages et réduire sa facture d’énergie.
- Comprendre le réseau intelligent
- Identifier les équipements communicants
- Analyser les échanges d’énergie
- Comprendre le pilotage des usages
- Relier production, consommation et stockage
1. Données du projet étudié
| Type de bâtiment | Maison individuelle ou petit bâtiment tertiaire |
|---|---|
| Production locale | Panneaux photovoltaïques |
| Stockage possible | Batterie domestique |
| Équipements pilotables | Chauffe-eau, chauffage, recharge véhicule électrique |
| Mesure | Compteur communicant, capteurs, passerelle énergétique |
| Objectif | Optimiser la consommation et réduire les appels de puissance |
À retenir
Un Smart Grid ne se limite pas à transporter l’électricité. Il ajoute des fonctions de mesure, de communication et de pilotage.
2. Principe d’un Smart Grid
Un réseau électrique classique transporte l’énergie depuis les centrales de production vers les consommateurs. Avec l’arrivée des énergies renouvelables, des véhicules électriques et du stockage, le réseau devient plus complexe.
Le Smart Grid permet d’adapter en temps réel la production, la consommation et les échanges d’énergie.
- Mesure des consommations
- Communication des données
- Pilotage de certains équipements
- Intégration des énergies renouvelables
- Optimisation de l’équilibre production / consommation
3. Les éléments principaux du réseau intelligent
Compteur communicant
Il mesure l’énergie consommée ou injectée et transmet des informations au gestionnaire de réseau.
Capteurs et mesures
Ils permettent de suivre les tensions, courants, puissances, états de charge et consommations par usage.
Passerelle énergétique
Elle centralise les données et peut piloter certains équipements selon les consignes programmées.
Objets connectés
Thermostats, bornes de recharge, chauffe-eau ou batteries peuvent être commandés pour optimiser la consommation.
4. Production locale et autoconsommation
Dans un réseau intelligent, un bâtiment peut devenir à la fois consommateur et producteur. On parle alors de prosommateur.
Production photovoltaïque
Les panneaux produisent une énergie variable selon l’ensoleillement. Le Smart Grid aide à utiliser cette énergie au meilleur moment.
Injection du surplus
Lorsque la production dépasse la consommation locale, le surplus peut être injecté sur le réseau ou stocké dans une batterie.
5. Pilotage des consommations
Le pilotage consiste à commander certains équipements pour éviter les pointes de consommation ou utiliser l’énergie lorsqu’elle est disponible.
- Lancer le chauffe-eau pendant une période de forte production solaire
- Décaler la recharge d’un véhicule électrique
- Réduire temporairement certains usages non prioritaires
- Limiter la puissance appelée au réseau
Exemple simple :
Une borne de recharge demande 7,4 kW et un chauffe-eau demande 2 kW.
Si les deux fonctionnent ensemble, la puissance appelée peut devenir trop importante.
Un système intelligent peut décaler le chauffe-eau ou réduire la puissance de recharge pour éviter un dépassement d’abonnement.
6. Effacement électrique
L’effacement consiste à réduire ou décaler temporairement une consommation électrique lors d’une période de forte demande sur le réseau.
Effacement résidentiel
Certains usages peuvent être décalés sans gêne importante : chauffe-eau, chauffage, recharge de véhicule électrique.
Effacement industriel
Des sites industriels peuvent réduire temporairement leur consommation contre une rémunération ou un avantage tarifaire.
7. Stockage et réseau intelligent
Le stockage joue un rôle important dans les réseaux intelligents. Il permet de conserver une énergie produite en excès pour la restituer lorsque la demande augmente.
Batteries domestiques
Elles stockent le surplus photovoltaïque pour l’utiliser le soir ou lors d’un besoin ponctuel.
Stockage réseau
De grandes batteries ou des STEP peuvent aider à stabiliser le réseau à plus grande échelle.
8. Véhicule électrique et V2G
La recharge intelligente permet d’adapter la puissance ou l’horaire de charge d’un véhicule électrique selon l’état du réseau, le prix de l’énergie ou la production photovoltaïque.
Smart charging
La borne module ou décale la recharge pour éviter les pics de consommation.
V2G
Le Vehicle-to-Grid permet, dans certains cas, de restituer une partie de l’énergie de la batterie du véhicule vers le réseau ou le bâtiment.
9. Communication et données
Le Smart Grid repose sur l’échange d’informations entre différents équipements. Ces données permettent de prendre des décisions de pilotage.
Données mesurées
- Énergie consommée
- Énergie injectée
- Puissance instantanée
- État de charge d’une batterie
- Disponibilité d’un équipement
Communication
- Compteur communicant
- Passerelle Internet
- Bus domotique ou GTB
- Application de supervision
- Automate ou contrôleur d’énergie
Point de vigilance
Les données énergétiques doivent être protégées. Un système communicant nécessite aussi une réflexion sur la cybersécurité et les accès distants.
10. Exemple de scénario de fonctionnement
| Moment | Situation | Action du système intelligent |
|---|---|---|
| Matin | Consommation normale, faible production solaire | Alimentation par le réseau |
| Milieu de journée | Forte production photovoltaïque | Alimentation des usages, charge batterie, chauffe-eau |
| Soir | Production solaire faible, consommation élevée | Décharge batterie et limitation des usages non prioritaires |
| Pointe réseau | Forte demande nationale | Effacement ou réduction temporaire de certains équipements |
11. Comparaison réseau classique / Smart Grid
| Critère | Réseau classique | Smart Grid |
|---|---|---|
| Flux d’énergie | Principalement descendant | Bidirectionnel possible |
| Mesure | Relevés périodiques | Mesures fréquentes et communicantes |
| Production locale | Peu intégrée | Prise en compte |
| Pilotage | Limité | Automatisé ou programmé |
| Objectif | Distribuer l’électricité | Distribuer, mesurer, optimiser et piloter |
12. Synthèse
- Un Smart Grid est un réseau électrique intelligent et communicant
- Il facilite l’intégration des énergies renouvelables
- Il permet de mesurer et piloter les consommations
- Il aide à réduire les pointes de puissance
- Il favorise l’autoconsommation et le stockage
- Il nécessite des équipements communicants et sécurisés
13. QCM de vérification
Teste tes connaissances avec ce QCM interactif.