Les smart grids, l’avenir du réseau électrique français ?
Avec la hausse de la consommation d’électricité en France, le réseau électrique est de plus en plus souvent soumis à des tensions et des risques de coupure, notamment l’hiver. Les smart grids, ou réseaux intelligents, seraient-ils la solution pour assurer l’avenir du réseau électrique français ?
Qu’est-ce qu’une smart grid ?
Smartgrids-cre.fr, le site de référence de la Commission de régulation de l’énergie sur cette thématique, donne la définition suivante : “on désigne par Smart grid un réseau d’énergie qui intègre des technologies de l’information et de la communication, ce qui concourt à une amélioration de son exploitation et au développement de nouveaux usages tels que l’autoconsommation, le véhicule électrique ou le stockage”.
Les smart grids ont pour but d’améliorer l'efficacité du réseau électrique. Pour rappel, le rôle d’un réseau électrique est d’acheminer l’électricité produite depuis les infrastructures de production (centrales nucléaires, parcs éoliens, barrages hydrauliques…) jusqu’aux consommateurs finaux. On distingue au sein du réseau électrique français :
- Le réseau de transport, qui achemine des quantités importantes d’électricité sur de longues distances. Il est géré exclusivement par RTE.
- Le réseau de distribution, qui achemine de plus petites quantités d’électricité sur de courtes distances. Il est géré à 95 % par Enedis (et dans une moindre mesure par les ELD).
Le réseau électrique français est un dispositif complexe, soumis à de nombreuses contraintes : équilibrage entre offre et demande, gestion des tensions, stockage du surplus, etc. Les smart grids sont justement là pour aider le réseau à s’adapter à ces contraintes.
À quoi servent les smart grids ?
Le rôle principal des smart grids est d’assurer l’équilibre entre la production et la demande d’électricité, une tâche de plus en plus ardue. D’une part, parce que la demande d’électricité est en constante augmentation en France : d’après le rapport Futurs énergétiques 2050 de RTE, elle devrait augmenter de 35 % en 30 ans, pour atteindre 645 TWh en 2050. De plus, cette demande n’est pas équilibrée tout au long de l’année. Certaines périodes sont marquées par une consommation beaucoup plus forte : ce sont les fameux pics de consommation. Ils surviennent principalement l’hiver, entre 18 h et 22 h, moment où tous les Français utilisent simultanément leur chauffage, leur éclairage et leurs appareils électroménagers.
D’autre part, le recours plus massif aux énergies renouvelables dans le mix énergétique implique de savoir s’adapter à leur intermittence. En effet, l’énergie solaire et l’énergie éolienne ne produisent pas d’électricité en continu et sont difficilement pilotables, en raison de l’absence de vent et de soleil en continu. Or ces deux sources d’énergie devraient représenter entre 38 % et 88 % du mix énergétique français en 2050*, en fonction des différents scénarios de mix de production de RTE, contre 8,5 % en 2019 selon les données d’EDF.
*Chiffres respectifs pour la trajectoire impliquant la plus faible part de renouvelables dans le mix énergétique et pour celle en impliquant la plus grande part. Le détail du calcul est le suivant :
Trajectoire EnR + nouveau nucléaire 3 : Solaire + Éolien en mer + Éolien terrestre = (13 + 12 + 13) % = 38 %
Trajectoire 100 % EnR : Solaire + Éolien en mer + Éolien terrestre = (36 + 31 + 21) % = 88 %
Comment fonctionnent les smart grids ?
Les smart grids reposent sur la collecte de nombreuses données, qui permettent ensuite d’adapter la production aux besoins en électricité. Ainsi, la consommation électrique sur le réseau de distribution est mesurée par des compteurs intelligents (le fameux compteur Linky). Des capteurs sont également présents tout le long du réseau afin de relever les pannes ou pertes d’électricité lors de la distribution et du transport.
Par ailleurs, les réseaux intelligents ont la possibilité de réduire la consommation à certaines heures par le biais des options tarifaires Heures pleines - Heures creuses, Tempo et EJP, qui incitent les particuliers à consommer sur les périodes où le prix du kWh est le plus faible (heures creuses, jours bleus Tempo, jours non EJP).
La multiplication des offres d'électricité rend parfois la comparaison et le choix difficiles pour les consommateurs. Il est possible de contacter un expert Selectra au ☎️ 01 88 24 13 65 (service gratuit) pour s'assurer de disposer de la meilleure offre partenaire en fonction de son profil de consommation.
La collecte de multiples données précises, couplée à la capacité à lisser les pointes de consommation, permet ainsi d’adapter les capacités de production et de limiter les périodes de forte tension sur le réseau. Par ailleurs, ces dispositifs facilitent l’intégration des énergies renouvelables sur le réseau, en rendant l’intermittence des éoliennes et panneaux solaires moins problématique.
Smart grids et stockage de l’électricité
La capacité des smart grids à s’adapter aux consommations dépend également de l’aptitude à pouvoir rapidement injecter de l’électricité sur le réseau, pour faire face aux pics de consommation. Or, toutes les sources d’énergie ne peuvent pas produire d’électricité sur demande. Certes, on peut piloter la production nucléaire et hydraulique, mais de manière limitée. Le stockage de l’électricité est donc un enjeu majeur, car il permet de disposer instantanément d’électricité à injecter sur le réseau lorsque la demande est trop forte, tout en permettant de conserver les surplus de production aux moments où la production dépasse la demande.
Malheureusement, stocker l’électricité de manière efficace est encore un défi technique de taille. L’électricité ne peut en effet pas être stockée telle quelle, il faut d’abord la transformer en d’autres formes d’énergies intermédiaires. Il existe ainsi différents procédés de stockage :
- Le stockage par hydrogène transforme l’électricité en hydrogène par un procédé appelé électrolyse de l’eau. L’hydrogène peut ensuite être réutilisé pour produire de l’électricité via une pile à combustible ou pour créer du méthane de synthèse, ensuite injecté dans les réseaux de gaz naturel.
- Les Stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) permettent grâce à une double retenue d’eau de stocker de l’eau en amont d’un barrage, puis de la relâcher en périodes de forte consommation pour qu’elle actionne une turbine et génère de l’électricité. La puissance de la STEP dépend de la hauteur de la chute d’eau et de son débit.
- Le stockage électrochimique est la méthode la plus connue, il s’agit de stocker l’électricité dans des batteries, type lithium-ion par exemple. Le site de stockage de TotalEnergies entré en service en 2021 à Mardyck, dans les Flandres, en est un exemple.
Ces procédés sont constamment améliorés, mais restent encore insuffisants pour assurer un stockage d’électricité à grande échelle. De nouvelles technologies voient cependant le jour, comme le stockage gravitaire, fonctionnant à partir de blocs composites de plusieurs tonnes et dont une installation pilote a été lancée récemment en Suisse par la société Energy Vault. On peut donc espérer que le stockage d’électricité devienne toujours plus performant dans les années à venir.
