La Nation - Hebdomadaire Algérien

Numéro 101

Edition du 01 au 07 Mai 2013



Efficacité énergétique et révolution Smart Grid

Mourad HAMDAN (consultant en management)
Mardi 20 Septembre 2011

Le monde commence tout juste à réaliser à quel point sa production et sa consommation d'énergie sont archaïques. Que ce soit du côté de l'offre ou de la demande, un mot pourrait décrire notre comportement à l'égard de l'énergie : gaspillage ! En effet, on estime que dans le monde plus de 65% de l'électricité produite serait perdue. Aujourd'hui, nous arrivons à une situation limite où nous ne pouvons plus produire suffisamment d'électricité pour subvenir à nos besoins et notamment lors des pics de consommation.



Pendant des décennies, nous avons répondu à l'augmentation des besoins en électricité par la loi du "toujours plus" : plus de câbles... toujours plus épais... des voltages toujours plus hauts.... Mais aujourd'hui, nous ne pouvons définitivement plus nous permettre de dépenser sans compter. Alors si on ne peut pas produire davantage d'énergie, il faut d'abord réduire les déperditions massives d'électricité sur le réseau. Et ensuite, optimiser la demande.
Et c'est là que le Smart Grid (ou réseau intelligent) devient incontournable. Cette technologie  va révolutionner l'ensemble des réseaux électriques, partout dans le monde  en permettant un contrôle en temps réel via le numérique. Le Smart Grid va servir les particuliers... les entreprises... les administrations... les collectivités locales : il sera absolument partout. Tous seront équipés d'un compteur de nouvelle génération capable de suivre en temps réel leur consommation d'électricité pour, à terme, optimiser leurs dépenses énergétiques. C'est LA révolution technologique du XXIème siècle. 

Efficacité énergétique

Il faut savoir que chaque kWh d’électricité consommé par un bâtiment nécessite 3 kWh produits au niveau de la centrale en raison du fonctionnement même de la centrale et des pertes subies pendant le transport et lors de la distribution de l’énergie. Ainsi, pour chaque kWh que nous économisons, trois sont économisés à la production.
L’efficacité énergétique cherche à limiter au maximum les consommations d’énergie pour la même qualité de service rendu. Pour tous les secteurs énergivores, des solutions d’efficacité énergétique active doivent être trouvées rapidement.  Ces solutions articulées autour de trois grandes étapes  à savoir : la mesure des consommations, l’optimisation des consommations et le contrôle et la pérennisation des niveaux de performance rendront l'énergie plus sûre dans son utilisation, plus fiable dans les applications critiques, plus efficace pour faire autant avec moins de ressources et plus propre (avec un impact environnemental réduit).

Obsolescence du modèle centralisé

Tout réservoir d'énergie, que ce soit un tas de charbon, un baril de pétrole, un mètre cube de gaz, ou le rayonnement lumineux du soleil, n'est d'aucune utilité sans la technologie rentable et appropriée pour le convertir en énergie utilisable. En réponse aux défis économiques, écologiques et de l'énergie fossile, les nouvelles technologies capables d'aboutir à une utilisation viable des sources renouvelables d'énergie émergent maintenant comme les nouvelles sources de richesse.

Dans ce nouvel environnement, les technologies de l'énergie viable conditionnent tous les autres secteurs. Le tableau est à ce stade très contrasté. Aucune des technologies émergentes qui conduisent à une certaine forme de viabilité (solaire direct, ou indirect tel que éolien, hydraulique ou biomasse) ne peut rentrer en concurrence avec le carburant fossile sans de très lourds subsides gouvernementaux.

Le nucléaire n'est même pas éligible en raison de son prix et de son mauvais rendement énergétique. A cet égard, les infrastructures héritées des combustibles fossiles ont aussi pour caractéristiques un rendement exécrable (rarement supérieur à 20 %). Le modèle centralisé des grosses centrales est tout simplement obsolète.
Ce modèle « unilatéral » ne donne guère le choix à un distributeur d'électricité. Il est obligé d'anticiper la consommation de ses clients en fonction de paramètres théoriques (habitudes, température extérieure...). Ce qui le conduit, par précaution, à prévoir large.

Evolution du système énergétique

Avec les énergies renouvelables, non seulement les centres de production vont se multiplier et s'atomiser, mais les consommateurs pourront être en même temps producteurs, à l'image de ceux habitant des maisons équipées de capteurs solaires.
Le système énergétique va évoluer d'une structure pyramidale vers un véritable réseau. Tout le problème consistera à répartir la fourniture d'énergie (puissance adaptée) en fonction des besoins réels des consommateurs en évitant toute dispersion d'énergie. 
Or pour être gagnants, les investissements doivent se focaliser sur les quelques nouvelles technologies qui peuvent aboutir à un EROI (retour énergétique sur investissement énergétique) élevé par des moyens viables.

Ceci conduit presque exclusivement à des technologies capables de donner accès à l'énergie solaire directe ou indirecte, sous une forme distribuée étant donné que les ressources viables sont par essence distribuées, que les utilisateurs finaux sont disséminés, et que le modèle centralisé ne peut aboutir à un rendement élevé en raison de l’impossibilité de recycler une grande quantité d'énergie gaspillée.

Le défi de ces nouvelles technologies est de produire les flux d'énergie que requièrent les utilisateurs finaux sur leurs propres sites (c'est-à-dire pas seulement l'électricité, mais aussi des flux froids ou chauds et des moyens de transport).

Un autre éventail de nouvelles technologies critiques est requis pour éviter à chacun la carence énergétique à laquelle nous allons tous être confrontés. Il s'agit des technologies de l'information permettant de distribuer la génération d'énergie de façon intégrée dans des réseaux locaux intelligents.

Révolution Smart Grid

Le Smart Grid est une des dénominations d'un réseau de distribution d'électricité « intelligent  » qui utilise des technologies informatiques de manière à optimiser la production et la distribution et mieux mettre en relation l'offre et la demande entre les producteurs et les consommateurs d'électricité.
La mise en œuvre, sur le réseau de distribution physique existant, de capteurs reliés à un réseau informatique et à un puissant système d'analyse capable de s'appuyer sur des données prospectives de court, moyen et long terme, doit permettre un meilleur ajustement de la production et de la consommation d'électricité, avec les avantages suivants :
  • diminution des pics de consommations, en lissant la courbe de charge ;
  • évitement des pannes (black – out) dues à une surcharge ;
  • moindres pertes en ligne ;
  • intégration au réseau facilitée pour un bouquet de sources d'énergie propre sûres et complémentaires, mais souvent irrégulières et diffuses ;
  • transferts facilités et optimisés de production électrique sur grande distance ;
  • incitation du consommateur à consommer mieux grâce à une optimisation de sa facture, à travers notamment des offres tarifaires nouvelles possibles avec le compteur intelligent (smart meter),
  • réalisation de la "réponse à flux tendu" en fonction des besoins en consommation / production des utilisateurs, en consommant par exemple l'énergie produite à proximité de chez soi (panneau photovoltaïque...)
La révolution Smart Grid, c’est donc la capacité de faire communiquer des compteurs électriques, des capteurs posés sur des lignes électriques et un ordinateur central via un protocole Internet.C’est en résumé le mariage réussi de l'Internet et des réseaux électriques grâce à des logiciels de contrôle révolutionnaires qui, à tout moment,  permettront de connaitre l'évolution de la consommation électrique et d'en optimiser les coûts.
On notera que l'émergence des réseaux intelligents est accentuée par l'évolution des logiques législatives introduites par l'ouverture des marchés de fourniture d'électricité à la concurrence.

Projection dans le futur

Imaginez-vous un instant chez vous. Vous vous levez le matin au bruit du café qui coule dans votre cafetière que vous avez programmé la veille  via internet. Puis, c'est votre machine à laver qui se met en route automatiquement, profitant d'une heure creuse pour vous faire faire des économies.
Vous avez tout cela à l'esprit lorsque vous décidez de consulter votre compte en ligne et de voir quelles économies vous allez réaliser ce mois-ci par rapport à votre ancienne vie.
Vous allez donc sur internet et accédez à votre fournisseur de services électriques (que vous aurez sélectionné au préalable en fonction de vos besoins et des tarifs concurrentiels).
Là, vous découvrez votre consommation en temps réel : vous constatez que votre cafetière est actuellement branchée... que votre machine à laver le linge est en fonctionnement... idem pour l'ampoule de la salle de bain que vous avez oublié d'éteindre en sortant tout à l'heure !
En y regardant de plus près, vous trouverez rapidement le total de votre consommation pour le mois précédent  et vous pourrez consulter un graphique qui vous montrera vos dépenses mensuelles.
C'est ainsi, en suivant au plus près chacune de vos dépenses d'énergie que vous pourrez économiser de 5 à 15% par an sur votre facture. Par vous-même, en adaptant votre consommation au plus juste, et au mieux selon les plages horaires tarifaires les moins chères (qui seront amenées à se démultiplier dans les prochaines années).
Mais ce n'est pas tout : si vous avez équipé votre maison de panneaux solaires, vous pourrez consulter en ligne le total de votre propre production d'électricité. En fonction de votre installation, vous pourrez économiser, voire même vous auto - alimenter en électricité !
Ce qui veut dire que, vous pourrez passer des mois entiers sans rien dépenser  et assurer tous vos besoins quotidiens (électroménager, high tech, et même véhicules électriques).
- Vous n'avez pas produit assez d'électricité pour assurer vos besoins ? Aucun problème, vous serez toujours relié au réseau électrique de votre choix qui vous fournira exactement la quantité d'électricité dont vous avez besoin pour combler le déficit ...
- Vous avez produit trop d'électricité par rapport à vos besoins ? Encore mieux ! Vous pourrez à tout moment revendre votre propre électricité à un fournisseur qui se chargera de faire transiter votre excédent vers un demandeur public ou privé via le réseau ...
Ce n'est pas fini ! Le Smart Grid prendra une dimension sociale : vous pourrez prospecter sur le réseau social du site les utilisateurs de votre immeuble ou de votre quartier. Vous pourrez alors comparer votre consommation à celle de vos voisins  et éventuellement leur demander conseil pour optimiser votre consommation et réduire votre facture. Voilà... la révolution du Smart Grid, c'est tout ça à la fois.

Mix énergétique

Dans chaque région du monde, l’approvisionnement en énergie dépend de la situation économique et politique, mais aussi de l’accessibilité des différentes ressources. De ce fait, la répartition de la consommation par source d’énergie n’est pas tout à fait la même d’un point à l’autre du globe : le mix énergétique varie.
Concernant le solaire, 3 remarques s’imposent :
- L'énergie solaire coûte encore trop cher comparée à ce qu'elle rapporte. On estime à deux ans le temps pour un panneau solaire de produire autant d'énergie qu'il en a consommé lors de sa construction.
- Le poly silicone (petits cristaux de silicone essentiels à la construction des cellules photovoltaïques) est une technologie qui est loin d’être maitrisée en Algérie. De surcroit, les coûts moyens de production des panneaux photovoltaïques baissent tendanciellement (à titre d’exemple, ils ont chuté aux Etats-Unis de 30% en 2011).
- Bien qu’il soit devenu inutile de financer une énergie peu productive et intermittente, aucune énergie renouvelable ne peut être écartée à l'heure actuelle par les états, au risque de tirer un trait sur ce qui sera peut être une bonne partie de l'énergie de demain.
 
Nouvelle politique énergétique

La Commission de Régulation de l’Electricité et du Gaz (CREG) a établi récemment un programme d’un montant supérieur à 20 milliards de dollars US pour le développement (sur la période 2011 – 2030) de la production électrique algérienne qui selon les estimations atteindra 22 gigawatts. A l’horizon 2030, 67 projets seront réalisés (27 centrales photovoltaïques, 27 centrales hybrides diesel et TG, 6 centrales solaires thermiques et 7 centrales éoliennes) pour couvrir environ 40 % des besoins de l’Algérie en électricité à partir d’énergies renouvelables.
On n’insistera jamais assez sur le fait qu’il faut  profiter des avancées de plusieurs secteurs (celui des capteurs, des télécommunications et des technologies de l'information)  pour fournir un système de gestion de l'électricité plus efficace et moins énergivore.
Gestion des flux d'électrons pouvant changer de sens et des centrales à la production très fluctuante, tel est le défi que les réseaux devront relever en se criblant d'électronique.

C'est la seule voie pour atteindre à la fois le rendement élevé, les faibles coûts et la durabilité qui sont maintenant nécessaires dans la fenêtre de temps réduite qui nous reste pour combler notre énorme retard en matière d’efficacité énergétique.

Cependant, ceci requiert un changement radical dans notre façon de penser les technologies de l'énergie et les développements d'infrastructures au sein d'une industrie qui est très conservatrice.
Le savoir-faire existe à l’échelle mondiale et peut être transféré, mais la course concerne le temps qu'il faut pour obtenir que ces nouvelles méthodes soient acceptées et que de nouvelles infrastructures soient déployées dans la fenêtre temporelle qui nous est laissée afin d’atteindre l’objectif tant espéré de sécurité énergétique.

Conclusion

La nécessité de passer à un autre mode de consommation énergétique devient évidente et  surtout inévitable. Le Smart Grid est notre seule chance de conserver notre rythme de consommation électrique actuelle. Il permet de connaitre à chaque étape, localement, (du producteur au consommateur) les flux, les besoins, les pics de demande, les situations locales de pénurie ou de déperdition électrique... et d'en informer tous les acteurs en temps réel, de manière à redistribuer l'énergie sur le réseau et d'en optimiser la consommation. Il permet aussi d'anticiper les pics et creux de consommation et de répartir plus efficacement la production d'électricité sur le réseau, selon la demande locale à l'instant T.
Le monde a décidé de s'intéresser aux moyens d'utiliser la révolution internet pour optimiser sa consommation énergétique, et notamment électrique. Et les perspectives sont vertigineuses :
·         Le parlement européen a exigé dès 2006 que tous les Etats membres installent des compteurs intelligents absolument partout -- pour un budget de 80 milliards d'euros par an.
·         Les Etats-Unis ont lancé des plans de 3,4 milliards de dollars de financements publics accordés à 100 projets Smart Grid pour un montant total de 8,1 milliards de dollars...
·         Les Chinois ont investi le double des Etats-Unis en 2010 et annoncé une enveloppe de 270 milliards d'euros d'ici 2015 !
·         Les  investissements Smart Grid des pays émergents sur la période 2008 à 2015 pèseraient environ 200 milliards de dollars  selon le ‘Pike Research Group’.
Actuellement, l'Australie et la Corée du Sud sont à la pointe du Smart Grid  (terme qui se réfère plus à un ensemble de technologies qu'à un item précis), suivis par la Chine et par les USA. En Europe, l'Italien Enel ou le britannique Centrica sont très actifs depuis un an ou deux.
Nous sommes à l'aube d'une Révolution énergétique comme il en arrive une fois par siècle. Si nous ne prenons pas le train en marche, ce sera notre Evolution qui sera menacée !
Note : N’étant pas un expert en énergie, cet article vient simplement développer le neuvième point cité en conclusion de l’étude du Dr Hocine Bensaad  intitulée  ‘Energies nouvelles : Option, Chimère ou nécessité?’ (publiée par El Watan supplément économie daté du 12/09/2011) et portant sur les mesures incitatives visant à économiser l’énergie et à diminuer le gaspillage.

Principales références

- Charles A. S. Hall, Stephen Balogh et J. R. Murphy, 2009, "Quel est l'EROI minimal que doit avoir une économie durable" Energies, 2, 25-47 ; doi : 10.3390/en2010025.
- Robert U. Ayres and Edward H. Ayres, 2010, Crossing the Energy Divide: Moving from Fossil Fuel Dependence to a Clean-Energy Future, Pearson Prentice Hall.
- Travaux du Docteur Louis Arnoux sur les nouvelles technologies et les réseaux d'énergie.
- Wikipedia


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