Les réseaux électriques ui rendent cela possible sont les plus grandes machines jamais construites. De nuit, ils sont même visibles de l’espace. Les systèmes d’énergie actuels reposent principalement sur des centrales hydroélectriques, nucléaires ou à combustible fossile de grande envergure qui fournissent de l’électricité via des systèmes de transport et de distribution créés il y a longtemps.
Ces systèmes sont en fonction depuis plus d’un siècle. Toutefois, la situation évolue. La demande d’électricité augmente très vite en raison du rapide développement social de la plupart des régions du monde, et de la dépendance croissante es économies numériques modernes vis-à•vis de l’électricité. ources d’énergie classiques doivent être utilisées de manière optimale et la nouvelle capacité électrique doit provenir d’une plus grande variété de sources non traditionnelles, telles que les centrales éoliennes, marémotrices, géothermiques ou alimentées par la biomasse. Cela accroît la diversité et le nombre de sources de production représentant des défis considérables pour le système d’énergie. simplement incapable de répondre à nos exigences sur le long terme. Le réseau doit évoluer, et cette évolution doit être rofonde et radicale.
Parmi les mesures requises, on peut citer les suivantes : utilisation de nouveaux concepts et de matériaux sophistiqués pour les composants de systèmes tels que les transformateurs et les disjoncteurs afin d’améliorer l’efficacité, la sécurité et les performances opérationnelles, utilisation étendue d’appareils électroniques afin de maximiser les ressources existantes et de renforcer la résistance du réseau aux perturbations, Les conditions climatiques affectent la disponibilité de l’énergie solaire et éolienne, tandis que l’émergence de la production ‘énergie distribuée (panneaux solaires de toit à petite échelle, par exemple) complique encore la situation, nécessitant la mise en place de réseaux locaux pour la réception et la fourniture d’énergie. Le réseau est lui-même soumis à de nouvelles méthodes d’utilisation. Plutôt que de desservir une zone géographique relativement restreinte, reliée à d’autres régions dans le but principal de garantir une certaine fiabilité, le réseau est maintenant utilisé comme une voie d’échange d’énergie sur des distances de plus en plus longues. echnologies de stockage d’énergie destinées à une utilisation out niveau afin d’amortir les ics de la demande et de permettre l’intégration de 2g utilisation à tout niveau afin d’amortir les pics de la demande et de permettre l’intégration de davantage de sources d’énergie renouvelables, – méthodes de transport et de distribution plus flexibles pour faire face aux fluctuations d’approvisionnement, accroître l’efficacité et optimiser le fonctionnement du système, Le réseau tel que nous le connaissons aujourd’hui n’a pas été conçu pour être soumis à ces changements, et il est tout – systèmes de suivi et de contrôle puissants afin de prévenir es éventuelles perturbations. A. volution de la demande d’énergie et des émissions de dioxyde de carbone, 2007-2030 Scénario I Activité habituelle Solutions technologiques impact sur les émissions Scénario Il Déploiement plus agressif des technologies existantes Émissions de C02 Demande d’énergie caractéristiques regroupées au sein d’un système au moyen de technologies de communication. Le cabinet d’étude de marché Pike Research estime qu’environ 200 milliards $ seront investis dans l’infrastructure mondiale de réseaux intelligents entre 2010 et 2015. 1 Plus de uatre cinquièmes de cette somme seront consacrés aux domaines d’expertise d’ABB, notamment le transport de l’énergie et l’automation des sous-stations et de la distribution.
Description de la situation D’après les politiques et tendances actuelles, on estime que la demande d’énergie devrait augmenter de 40 % d’ici 2030 et que les émissions de dioxyde de carbone devraient croître en parallèle. 2 Les scientifiques s’accordent à dire qu’une hausse des émissions à une telle échelle est susceptible d’avoir un impact économique, environnemental et social considérable. 3 Les vecteurs de la demande d’énergie sont la croissance de la population et l’élévation des niveaux de vie sur les marchés émergents qui continuent de faire progresser la consommation d’énergie. Le défi consiste donc à rompre le lien entre la croissance économique et la demande énergétique, ainsi qu’entre la consommation d’énergie et les émissions de dioxyde de carbone.
L’Agence Internationale de l’Énergie a élaboré une stratégie pour les deux prochaines décennies visant à garantir la réalisation de ces deux objectifs grâce à un déploiement plus agressif e tout un éventail de technologies existantes à faibles émissions de carbone (Cf. Figure A). Cette stratégie prévoit que plus de la moitié des économies sera réalisée grâce à la mise en place de mesures d’efficacité énergétique, tandis qu’un cinquième proviendra de l’augmentation de la production d’énergie à partir de sources renouvelables. L’adaptation du système d’a rovisionnemen 4 2g de sources renouvelables. L’adaptation du système d’approvisionnement en électricité est essentielle à la réussite de cette stratégie, et ce, pour deux raisons.
Tout d’abord, la production d’énergie représente la ajeure partie des émissions de dioxyde de carbone d’origine anthropique et est à l’origine de plus de 40 % des émissions mondiales de C02 liées à Vénergie. Par ailleurs, la consommation d’électricité B. Un réseau intelligent peut lisser la demande, réduisant ainsi les coûts et les émissions Demande d’énergie dans un réseau traditionnel Demande d’énergie dans un réseau intelligent. ‘aplanissement des pics de la demande se traduit par une réduction du nombre de centrales électriques nécessaires. Dans un réseau intelligent, la technologie de « demande-réponse » transfère une artie de la demande vers les périodes où le coût de l’énergie est plus bas.
Dans un réseau électrique classique, les pics de consommation observés à certains moments de la journée sont en partie absorbés par les centrales électriques mises en veille à cette fin. Cette approche est à la fois coûteuse et Inefficace, à l’instar de la conduite urbaine avec arrêts et redémarrages fréquents dont le rendement énergétique est su érieur à celui de la conduite sur longue distance à une vite s OF intelligents Introduction croît presque deux fois plus vite que la consommation globale ‘énergie, si bien qu’il s’avère de plus en plus urgent de réduire les émissions associées à la production d’électricité.
Repenser la gestion de l’énergie électrique La réduction des émissions à la source constitue une seule approche visant à réduire les niveaux de CO 2. Comme l’indique l’analyse de l’AlE, l’amélioration de l’efficacité énergétique est de loin le meilleur moyen de réduire la consommation d’énergie primaire. une utilisation plus efficace de l’énergie apparaît donc comme l’objectif premier du futur système électrique, nécessitant le déploiement de technologies à haute efficacité nergétique à chaque étape de la chaîne, depuis la production, le transport et la distribution de l’énergie jusqu’à son utilisation finale dans les constructions industrielles, commerciales et résidentielles.
La communication en temps réel entre les fournisseurs et les consommateurs d’électricité permet aux utilisateurs de réagir directement aux changements de conditions et de tarifs, tandis qu’ils peuvent parfois choisir d’autoriser les utilités à limiter leur consommation en intervenant sur certains équipements de sorte que la demande ne soit pas supérieure à la production électrique disponible. I s’agit là du principe fondamental sur lequel repose ce que le secteur des utilités appelle la méthode de « demande-réponse » qui vise à aplanir les pics de la demande en encourageant les consommateurs à décaler leur consommation d’énergie non impérative vers les périodes plus « creuses » (Cf. Figure B). Reste à savoir dans quelle mesure cette communication directe et bilatérale sera utilisée et eut contribuer à abaisser la demande maximum. Mais Oit, la technoloeie 6 9 contribuer à abaisser la demande maximum. Mais quoi qu’il en soit, la technologie requise existe d’ores et déjà.
L es défis de l’énergie renouvelable Outre le recul de la consommation, le réseau intelligent de demain doit être en mesure d’aplanir les pics de la demande grâce à une meilleure répartition de la consommation tout au long de la journée. La capacité de réserve mise en veille afin de faire face aux niveaux de consommation maximum pourra ainsi être diminuée, tandis que les utilités acquerront la flexibilité dont elles ont besoin pour gérer les brusques fluctuations de l’approvisionnement en électricité grâce à un portefeuille croissant de centrales exploitant des sources d’énergie enouvelables. Cela nécessitera certaines modifications profondes de la gestion de l’offre et de la demande.
CAIE prévoit que la production mondiale d’électricité va fortement augmenter d’ici 2030 sous l’effet d’un investissement total de 5 500 milliards $, 4 ce qui équivaut à environ la moitié des investissements prévus dans le domaine de la production d’électricité pour cette période. L’électricité est probablement le plus périssable des produits de base : elle doit être consommée dès qu’elle est produite, mais elle doit aussi être produite au moment même où elle est emandée. Actuellement, le contrôle de la demande est pour ainsi dire inexistant : les utilités augmentent en effet la production d’électricité lorsque la demande croît (par ex. , lorsque les personnes rentrent chez elles le soir et allument la lumière, préparent leur repas, regardent la télévision, etc. ) et la diminuent dès que la demande baisse.
La difficulté maieure résid 29 re intermittente de renouvelable. Alors que l’énergie hydroélectrique garantit un approvisionnement très fiable, la disponibilité de la plupart des ressources renouvelables s’avère extrêmement variable. La production d’énergie dans les parcs éoliens est caractérisée par des phases de forte productivité suivies de périodes marquées par un temps plus calme, tandis que les performances des centrales solaires diminuent fortement de nuit et lorsque le ciel est nuageux (cf. Figure C). Dans un réseau intelligent, la demande doit être gérée de manière plus active, permettant ainsi aux opérateurs du réseau de la réguler plus facilement en fonction de l’offre.
Pour qu’une telle situation soit possible, des dispositifs de suivi et de contrôle doivent être mis à disposition des utilisateurs finaux, ournissant ainsi à chaque consommateur des informations détaillées sur leur utilisation de l’électricité et leur indiquant comment ils pourraient contribuer activement à réduire le niveau de demande maximum En outre, il n’existe aucun moyen accessible, pratique et abordable de stocker de grandes quantités d’électricité produite en période de faible demande, ce qui signifie que la production non utilisée est perdue. La méthode de stockage la plus rentable consiste en la remontée d’eau par pompage dans les barrages, mais elle ne peut être exploitée que dans les ones montagneuses bénéficiant d’une capacité d’énergie hydroélectrique. IOABB029 CMD smartGrId V14. indd 4 Même si l’avantage environnemental du recul de la dépendance aux combustibles fossiles est évident, le recours d’importantes quantités d’énergie renouvelable et à la production d’énergie à petite échelle constitue un enorme défi en termes de stabilité et de dis onibilité de l’énergie électrique. stabilité et de dsponibilité de Pénergie électrique. 9/05/2011 Les entreprises subissent d’importantes pertes d’exploitation lors des coupures de courant, y compris de courte durée, en aison de la perte de temps de production et du surcoût en énergie engendré par le rétablissement de leurs conditions normales de fonctionnement. Selon un rapport de 2005, 5 les pannes de courant et manques de tension coûtent chaque année environ 80 milliards $ à l’économie américaine. La majeure partie de cette perte, soit 57 milliards $, touche le secteur commercial dans lequel chaque coupure de courant nuit à un grand nombre de consommateurs. Dans le secteur industriel, où les perturbations affectent moins de consommateurs mais engendrent chacune un coût supérieur, la erte est estimée à 20 milliards $.
D’autres problèmes provoqués par les fluctuations de la qualité de l’énergie ainsi que les chutes et hausses soudaines de tension peuvent entraîner une détérioration des performances des appareils électroniques et meme des dommages irrémédiables sur certains équipements très onéreux. Les utilités sont donc parfaitement conscientes de l’importance d’une énergie fiable et de haute qualité, et font tout leur possible pour garantir un approvisionnement stable. L’intégration d’importantes quantités d’énergie renouvelable ‘engendrera pas forcément une multiplication des pannes de courant, mais cela implique d’investir davantage dans les technologies de réseau intelligent permettant de maîtriser et de corriger plus efficacement et lus ra idement les perturbations du système électrique. Un réparant » ne se les économies mondiales reposeront sur l’électricité.
L’emplacement des ressources constitue un autre défi de l’énergie renouvelable. Les ressources à grande échelle, situées en pleine mer ou dans le désert, sont souvent éloignées des centres de la demande, tandis que les producteurs petite échelle sont généralement implantés dans des zones résidentielles ou de l’industrie légère, où le réseau de distribution local n’est pas conçu pour recevoir ou fournir de l’électricité. Face aux performances extrêmement prévisibles des centrales électriques plus traditionnelles, dont la plupart peuvent être installées à proximité des communautés qu’elles desservent, l’énergie renouvelable semble encore perfectible.
