Le réseau électrique du futur est intelligent

Pour réussir la transition énergétique, il est essentiel de développer des réseaux électriques intelligents où producteurs et consommateurs peuvent interagir. Dans le cadre d'un projet Innosuisse, la HES-SO Valais/Wallis collabore avec son partenaire industriel WAGO pour trouver les meilleures solutions techniques en matière de commande afin de répondre à ces exigences.

Les installations photovoltaïques et éoliennes produisent de l'électricité verte, ce qui est excellent pour l'environnement et le climat. Toutefois, les distributeurs d'électricité ne sont pas aussi enthousiastes à propos de cette approche durable. Comme l'électricité ne circule plus uniquement dans une seule direction, c'est-à-dire du producteur vers le consommateur, ces derniers doivent désormais déployer un effort beaucoup plus important pour stabiliser le réseau électrique. Et cela augmente à mesure que chaque installation photovoltaïque supplémentaire est raccordée au réseau.

Comment alléger la pression sur les réseaux de distribution ? L'une des solutions serait de stocker l'énergie excédentaire, comme c'est le cas dans les centrales de pompage-turbinage. Lorsqu'il y a une forte demande, les opérateurs libèrent l'eau, qui entraîne les générateurs en aval. Inversement, ils utilisent l'énergie excédentaire pour remplir à nouveau leurs réservoirs de stockage. Un procédé éprouvé utilisé avec succès dans le monde entier depuis des décennies.

Mais cette approche perturbe également les réseaux de distribution, puisque l'électricité solaire doit d'abord circuler du toit des maisons vers les réservoirs via le réseau local. Cette inversion de flux représente un défi même pour d'autres méthodes de stockage. Par conséquent, les grands systèmes de stockage par batteries ou les procédés Power-to-X sont peu adaptés à une stabilisation efficace du réseau.

Or, un réseau électrique intelligent a un coût, et plusieurs questions cruciales restent en suspens. À ce jour, il manque une interface standardisée permettant aux fournisseurs d’électricité et aux dispositifs consommateurs d’énergie de communiquer entre eux. De plus, l’intégration des pompes à chaleur et des bornes de recharge en tant qu'équipements consommateurs, ainsi que des installations photovoltaïques en tant que producteurs, dans un réseau intelligent n’a pas encore été définie. L’absence de normes pour ces deux aspects constitue un défi, auquel SmartGridready s’attaque précisément.

L’association, basée à Berne, mise ainsi sur une harmonisation rigoureuse des interfaces de communication. Selon Stefan Minder, cette harmonisation est essentielle pour permettre aux distributeurs d’électricité de stabiliser et étendre leur réseau en utilisant des données en temps réel, mais aussi pour créer de nouveaux modèles commerciaux comme les tarifs dynamiques ou les incitations comportementales en faveur de l’équilibre du réseau.

Stéphane Rey, collègue de Martial Beutler, explique pourquoi cette intégration est essentielle : « Ce n’est qu’en assurant la communication entre tous ces appareils que l’on pourra optimiser la gestion énergétique des maisons individuelles à un coût maîtrisé. » Il fait particulièrement référence à l’énergie de régulation, idéale pour des services futurs comme le « Peak Shaving ». Comme cette énergie n'est pas requise à des heures fixes, elle est idéale pour réduire de manière ciblée la consommation des gros consommateurs, tels que les pompes à chaleur et les bornes de recharge électriques. Mais une question clé se pose : comment piloter efficacement une telle maison ? «

Il faut une plateforme fiable où un contrôleur industriel peut communiquer via le cloud, par exemple depuis un PC ou une tablette », précise Stéphane Rey. Fort de son expérience en tant qu’ingénieur d’application, il maîtrise depuis longtemps l’intégration entre les technologies opérationnelles (OT) et informatiques (IT).

Toutefois, une solution de contrôle industrielle serait trop complexe et coûteuse pour la plupart des utilisateurs en tant que système de gestion de l’énergie domestique. C’est pourquoi WAGO travaille à l’optimisation de l’un de ses contrôleurs industriels pour l’adapter aux besoins du marché de l’énergie. L’objectif est clair : permettre aux installateurs‑électriciens d’intégrer facilement pompes à chaleur, onduleurs et autres équipements dans le réseau électrique intelligent.

Les rôles de WAGO et de la HES-SO Valais/Wallis sont clairement définis dans le projet Innosuisse. Mais où se positionne SmartGridready dans ce contexte ? « Ce qui nous intéresse avant tout, c'est de simplifier au maximum l'intégration des systèmes et la connexion au réseau pour un déploiement rapide du « smart grid », explique Stefan Minder. Il ajoute : « C'est pourquoi les expériences de la HES-SO Valais/Wallis et de WAGO contribueront à l’évolution du label SmartGridready. »

Selon lui, cette approche est essentielle puisque les systèmes de gestion de l’énergie domestique (HEMS) deviendront à l’avenir les nœuds centraux du « smart grid ». « Ils fourniront aux gestionnaires de réseau et aux fournisseurs d’énergie toutes les données de charge pertinentes, recevront des signaux de tarification et de contrôle, réguleront automatiquement les équipements du bâtiment et contribueront ainsi à stabiliser le réseau, sans compromis sur le confort. »

Ainsi, selon le directeur de SmartGridready, ces systèmes, en complément d'un développement raisonnable du réseau, sont indispensables à la transition énergétique : « Seuls des systèmes intelligents permettent de gérer le changement des flux énergétiques ainsi que l'augmentation des énergies renouvelables. »

Remarque : Cet article a été publié initialement dans la revue spécialisée Bulletin Electrosuisse.