Au sein du projet Lyon Smart Community situé à Lyon Confluence (69), Hikari (Bouygues Immobilier) est un projet pilote de trois bâtiments à énergie positive mixant les usages. OEuvre de l’architecte japonais Kengo Kuma, en association avec l’agence lyonnaise CRB. (Doc. Cyril Thomas-Bouygues Immobilier.)
Enjeu crucial des smart cities, la mise en place des réseaux électriques intelligents suscite de nombreuses questions.
1a
La distribution électrique doit répondre à une demande qui continue de croître, avec une part exponentielle en production d’origine renouvelable intermittente, de type éolien et solaire. Les réseaux isolés des îles et ceux des péninsules électriques, comme les régions Paca et Bretagne, sont les premiers fragilisés.
Un élément de réponse réside dans le réseau intelligent et communicant (« smart grid »), qui s’efforce d’ajuster au mieux à l’échelle locale la demande et l’offre. Les projets de smart grid fleurissent, financés par l’Ademe avec des vagues de démonstrateurs lancés entre 2009 et 2012, ou par l’Europe comme « Grid4EU ». « Avec neuf pôles de compétitivité fédérés au sein d’Interpôle Smart Grids, nous sommes présents dans plus de 200 projets smart grids. L’idée étant de mutualiser nos efforts et d’assurer une présence à l’international », se félicite Pascal Rioual, directeur délégué du pôle Capénergies. Ces expérimentations doivent permettre de répondre aux nombreuses problématiques soulevées par les smart grids.
Une mixité des usages
Les smart grids sont souvent liés à un projet neuf, comme une Écocité (Nice Méridia (06), Rennes Via Silva (35), etc.) ou un Écoquartier (Nice Grid, 06). Leur périmètre est généralement assez vaste, afin d’assurer une mixité des usages. Ainsi Nice Grid, est implanté sur le quartier de Carros (06), un quartier solaire qui vise à être le plus autonome en énergie possible et qui mixe de l’habitat, des centres commerciaux, des industries, etc. Même ambition pour Hikari développé à Lyon Confluence (69) en collaboration avec l’agence publique japonaise Nedo (New Energy and Industrial Technology Development Organization). Cet îlot de bâtiments à énergie positive doit être livré en 2015, et assure Alain Kergoat, directeur marketing Toshiba France : « Le fait d’être multi-usage à l’échelle d’un quartier, avec des résidents, des bureaux et du commerce, permettra d’équilibrer la consommation entre ces trois usages, avec l’aide d’un stockage d’énergie ». Du fait de son caractère imprévisible et intermittent, la production solaire photovoltaïque gagne à être régulée par les smart grids. Fabrice Bonnifet, directeur développement durable et QSE du groupe Bouygues, soulignait aux derniers Deauville Green Awards : « Une autre évolution est la baisse du coût des productions décentralisées. Le PV va devenir compétitif avec le nucléaire. C’est l’enjeu des smart grids de répartir la production suivant les quartiers, comme sur les deux projets sur lesquels nous sommes présents, Issy Grid (92, ndlr) et Nice Grid. L’obligation d’énergie positive qui arrive en 2020, va aller dans le même sens ».
Un stockage de masse
Autre brique indispensable, le stockage électrique stationnaire, qui peut servir pour effacer les pics de consommation, mais aussi pour stabiliser la fréquence. Diverses technologies de stockage sont candidates, batteries Li-ion Saft (Nice Grid), Li-ion Hitachi (Hikari à Lyon), haute température (Reflexe dans l’agglomération Nice-Côte d’Azur), volant d’inertie (Issy Grid à Issy-les-Moulineaux), etc. Outre la nécessité d’industrialiser un stockage fiable, sécurisé, de masse et peu coûteux, la question se pose aussi du volume et de la position du stockage sur le réseau. Le projet Nice Grid va expérimenter du stockage Saft à trois niveaux, au poste source avec une grosse batterie de 1,1 MW, aux branches de distribution (environ 100 kW), et chez le consommateur avec des unités de 4,6 kW.
La première brique du réseau intelligent est le compteur communicant qui permet d’effectuer un télérelevé automatisé et quotidien. Linky pour ERDF et Gazpar pour GrDF, vont être déployés à large échelle sur la période 2014-2020. Il faut aussi instrumenter et rendre communicants les appareils électriques du bâtiment, afin d’obtenir un suivi détaillé. En Paca, ce sont les start-up locales qui sont mobilisées sur le comptage, comme Wit pour EcoCO2 (Saint-Laurent-du-Var, 06), Ubinode pour Ticelec (Biot, 06) et Watteco pour Nice Grid (Nice, 06). Ces solutions recoupent les besoins exprimés par la RT 2012, avec une vision de la consommation découpée par usage. On retrouve aussi des acteurs de la surveillance d’installation, du tableau électrique « intelligent » ou de la box domotique, comme SMA pour les installations solaires, Siemens, Toshiba, Panasonic (avec sa solution Home Energy Management), Schneider Electric, NetSeenergy (sur Nice Grid) ou encore SFR (partenaire d’Ondeo Systems) ou Orange.
La maîtrise de la consommation passe par un pilotage à distance des équipements par le gestionnaire du réseau. Associé à Bouygues Telecom, la société Ijenko (qui participe aux projets Hikari, Modelec, Issy Grid...), rend communicants les différents objets de la maison, appareils électriques, mais aussi thermostats. Les données sont collectées via une box dans le « cloud » (nuage) d’Ijenko, et l’usager peut accéder à sa consommation détaillée sur un portail Web et recevoir des alertes. « Au-delà de l’agrégation des données, il faut pouvoir piloter, confirme Serge Subiron, P.-d.g. d’Ijenko, comme par exemple programmer un module d’effacement, à travers le compteur électrique, par exemple sur un quart d’heure. En ligne, on peut programmer le robinet thermostatique d’un radiateur électrique. » Ce pilotage de l’énergie par la box a requis la construction d’une surcouche logiciel communicant avec les différents protocoles ouverts, KNX, EnOcean, Z-Wave, ZigBee et même propriétaires, tel X2d de Delta Dore.
Un art de l'effacement
L’intelligence du système repose sur sa capacité à prévoir et à dialoguer. Sur Nice Grid, deux modules de prévision pour le lendemain ont été mis en place. Le premier est basé sur Linky pour prévoir la consommation des clients, et le second a été développé avec Armines pour prévoir la production photovoltaïque. « Alstom Grid fournit un gestionnaire d’énergie, qui à partir de ces prévisions, anticipe la situation du réseau le lendemain, de surtension en été, ou de l’insuffisance de production locale en hiver. Le gestionnaire peut dialoguer avec les agrégateurs pour prendre des décisions, comme stocker ou ajourner des consommations, à condition de pouvoir agir sur la flexibilité de la charge », affirme Christophe Arnoult, chef de projet Nice Grid ERDF. Alstom, partenaire de plusieurs smart grids (Nice Grid, Reflexe, Issy Grid...), avec la collaboration de Bouygues, a créé Embix, une start-up commune qui fournit des solutions pour gérer l’énergie au niveau d’un écoquartier.
Un des enjeux est de pouvoir lisser les pics de consommation, afin de délester le réseau, ce qui peut passer par diverses actions : mobiliser le stockage, baisser l’intensité des lampadaires publics, différer des consommations chez les habitants, ou par des interruptions de très courte durée qui n’altèrent pas le confort des clients. Cet effacement diffus est expérimenté par exemple avec Modelec sur un millier de foyers, ou avec GreenLys à Lyon (69). D’autres projets plus ambitieux mobilisent les industriels, comme Reflexe piloté par Veolia, qui concerne une vingtaine de sites, industriels ou tertiaires, de la région de Nice. Yves Bertone, chargé de mission smart grid chez Veolia Environnement, confie : « La flexibilité obtenue sur Reflexe est de 1 à 6 MW, et peut aller d’une à trois heures. Mais il manque un cadre réglementaire. Par ailleurs, constat est fait qu’après un effacement, la consommation remonte en flèche chez ceux qui se sont effacés générant un pic ». Celui-là même que l’effacement est censé combattre.
