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Écoquartiers et sobriété : un mariage de réseaux

HUGO LEROUX

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Eau, gaz, électricité... Autant de ressources dont la gestion constitue une problématique majeure pour les villes. Pour l'optimiser, de nombreux projets de réseaux « intelligents » visent à connecter les quartiers consommateurs et les « îlots énergétiques », qui tendent à l'autonomie. Le point sur ces expérimentations.

I>maginez : des bâtiments bardés de panneaux photovoltaïques produisent leur énergie. Plutôt que d'approvisionner le réseau électrique lorsqu'il est congestionné, ils stockent les watts dans des batteries. Celles-ci les libèrent pour répondre aux pics de consommation, correspondant, par exemple, à la recharge des voitures électriques pendant la pause déjeuner. Si la trop forte demande menace l'équilibre du réseau, des dispositifs incitent les particuliers et les entreprises à modérer leurs consommations.

Cette vision d'un quartier plus respectueux de l'environnement parce que plus connecté est celle portée par le projet Issygrid, à Issy-les-Moulineaux (Hauts-de-Seine). Un programme emblématique de la multiplication, en France et dans le monde, des expérimentations de réseaux intelligents, ou smart grids, qui misent sur l'apport des technologies de l'information et de la communication pour flexibiliser les réseaux d'électricité, mais aussi d'eau et de gaz. Dans l'Hexagone, l'Ademe doit investir pas moins de 250 millions d'euros et a déjà financé une dizaine de démonstrateurs sur la question.

Garantir une même qualité de service aux usagers

De fait, il y a urgence à innover : la recherche de l'efficacité énergétique a conduit à la multiplication des voitures électriques, des énergies renouvelables et des éclairages modulables en ville. Un phénomène qui menace de déstabiliser le réseau électrique, en générant des pics de consommation ou une production difficile à prévoir. « Certaines zones fortement équipées en dispositifs photovoltaïques comme Toulouse, Aix ou Toulon sont déjà congestionnées. Or il faut continuer à garantir une même qualité de service », souligne Marc Boillot, du distributeur français Électricité réseau distribution France (ERDF).

À qui profite le grid ?

Côté utilisateur, le smart grid promet un retour sur la consommation permettant d'adapter ses usages pour économiser. Reste que les défis liés à la mise en place de ces quartiers intelligents ne sont pas minces. Premier d'entre eux : faire travailler ensemble des industriels d'horizon variés. Qu'on en juge par le casting d'Issygrid : Schneider Electric, Total, Bouygues, Alstom et Microsoft ! Conséquence de cette multiplicité d'acteurs : les modèles d'affaires capables de satisfaire tous les corps de métier restent à inventer. Qui paye le déploiement des compteurs ? Comment rémunérer l'effacement énergétique ou le stockage ? Bref, à qui profite le grid ?

La ville constitue un cadre naturel pour expérimenter ces nouvelles collaborations : « l'implication de métiers différents complique l'émergence d'un leadership naturel. Les villes ou les communautés d'agglomérations constituent une entité structurante », analyse Jean-Philippe Tridant Bel, responsable de l'activité énergie et environnement pour le cabinet de conseil Alcimed.

Au-delà des métiers, ce sont les technologies qu'il faut apprendre à marier et à interconnecter pour arriver à un pilotage à l'échelle urbaine. Lancés pour la majorité il y a un à deux ans en France, les démonstrateurs sont encore embryonnaires. « Le but est d'avoir un retour d'expérience et de proposer des services à la carte pour les municipalités », explique Jean-Philippe Tridant Bel. Vaste programme, que les consortiums réalisent en agrégeant pas à pas les différentes briques technologiques, le niveau d'intégration étant variable d'un projet à l'autre.

À Carosse (Alpes-Maritimes), véritable « péninsule électrique » peu ramifiée au réseau, les acteurs de Nicegrid veulent mieux intégrer le photovoltaïque grâce à des batteries de stockage. Ils envisagent aussi d'étudier des « microgrids » autosuffisants, totalement coupés du réseau. Le projet Issygrid, quant à lui, se focalise avant toute chose sur le suivi global et en temps réel des consommations. Une plate-forme devrait centraliser et analyser les flux d'informations remontant des immeubles résidentiels et tertiaires.

Le suivi chiffré est indispensable

D'autres projets planchent sur la recharge des flottes de véhicules électriques en douceur. Ainsi de GreenLys à Grenoble (Isère) ou Smart Campus à Saint-Quentin-en-Yvelines, qui affineront les stratégies de charge, en fonction des énergies disponibles ou en jouant sur l'éclairage public.

Les technologies apportant des services au consommateur sont l'objet de deux autres projets, GreenLys et Watt et moi, menés à Lyon. Objectif : étudier l'accès régulier des clients à leurs informations de consommation... et leur capacité à la réduire en conséquence. À Lambesc (Bouches-du-Rhône), le projet Premio testera des dispositifs innovants visant à commander, via le compteur Linky, l'effacement de certains équipements domestiques.

Le dispositif communicant qui remplacera à terme les quelque 32 millions de compteurs électriques en France détient en effet la clé d'un défi commun à tous ces projets : le suivi chiffré. « On ne peut pas économiser quelque chose qu'on ne sait pas compter. Or sans compteurs communicants donnant des indications régulières sur les consommations, le réseau basse tension est aveugle », explique Marc Boillot.

Côté eau et gaz, la collecte et l'analyse d'informations sur la consommation deviennent également des classiques. M2ocity, opérateur spécialisé formé de Veolia Eau et Orange pour la télérelève des compteurs, a ainsi remporté un contrat sur 500 000 compteurs communicants pour le Syndicat des eaux d'Île-de-France (Sedif). Intérêt : identifier les fuites liées à des surconsommations et fournir des portails d'information pour les clients. Côté gaz, GRDF étudie les spécifications d'un compteur de gaz intelligent en vue d'une décision gouvernementale sur son déploiement généralisé vers l'été 2013.

Cette production d'informations n'est pas limitée aux seuls compteurs. Sur la tuyauterie, l'intégration de capteurs acoustiques constitue un atout pour visualiser les fuites en ligne, qui peuvent aller jusqu'à 30 % des pertes !

Cette démarche de production d'informations inédites, visant à optimiser le pilotage, implique d'innover dans la collecte et l'agrégation de l'information. « Des masses de données remontent en vrac. Il faut les agréger et les organiser dans un même référentiel. Or au-delà d'un certain volume critique, les algorithmes ne sont plus capables de traiter l'information », s'exclame Gilles Thomé, responsable marketing d'Embix. Bras armé de Bouygues et Alstom Grid, la société développe la plate-forme de suivi globale du projet Issygrid. Son défi consiste aussi à développer de nouveaux outils de prise à la décision lisibles et en temps réel.

« Quand auto-consommer l'électricité produite par un bâtiment ? Quand la stocker ou la revendre ? Ce sont des décisions complexes car elles reposent sur énormément de paramètres. Il y a les contraintes techniques du réseau de distribution, les besoins des utilisateurs comme le chauffage ou la voiture électrique, ou encore la tarification de l'énergie », explique Gilles Thomé. Signe de l'importance croissante du logiciel, les géants de l'informatique et du traitement de données, comme IBM et Cisco s'intéressent de près au smart grid.

Pour mieux surveiller les consommations, les techniques de modélisations sont aussi en plein essor. Schneider Electric, historiquement spécialisé dans les automatismes, a ainsi récemment racheté la société danoise 7T. Son savoir-faire : prédire les flux d'eau provoqués par une intervention sur le réseau, à partir de l'information parcellaire fournie par les capteurs.

Autant de briques technologiques à peaufiner et à intégrer. Les projets de démonstration s'annoncent donc riches d'enseignements.

" SANS COMPTEURS COMMUNICANTS DONNANT DES INDICATIONS SUR LES CONSOMMATIONS, UN RÉSEAU EST AVEUGLE." MARC BOILLOT,ERDF

INVESTISSEMENT

D'ici 2030, 100 milliards de dollars seront investis dans le smart grid au niveau mondial. Source : Alcimed

L'innovation mélange les genres

Pour créer une distribution « intelligente » de ressources et d'énergie à l'échelle de la ville, les métiers auparavant cloisonnés de l'énergie, du bâtiment, ou de l'informatique et des réseaux doivent fusionner. Voici trois exemples de la mutation à l'oeuvre : Embix, créée en mars 2011, combine les expertises d'Alstom Grid et de Bouygues Immobilier. Pilotage énergétique et sécurité des réseaux d'un côté, connaissance du terrain urbain de l'autre. M2O city, enfanté début 2011 par Veolia eau et Orange, est un opérateur de télécommunications. Sa spécialité : la collecte et la transmission des données de relève des compteurs d'eau. Infrastructure et Cities a été créée par Siemens en 2012. Cette unité regroupe ses compétences et sa R&D autour de la mobilité, l'environnement et l'efficacité énergétique urbaine.

ISSY-LES-MOULINEAUX connecte les bâtiments

10 000 personnes, 160 000 m² de bureaux... Le projet Issygrid mène à Issy-les-Moulineaux (Hauts-de-Seine) une expérimentation de taille sur un véritable quartier. Parmi ses défis : orchestrer les consommations et les productions électriques de bâtiments de natures diverses. Les premiers contributeurs seront les utilisateurs volontaires du résidentiel, équipés de compteurs communicants et des box énergétiques de Bouygues. Dégager les tendances générales de consommation d'une entité si fourmillante sera le travail de la société Embix. Son rôle : développer une plateforme de gestion qui agrège et formalise l'information en temps réel. Le chef d'orchestre connectera dans un second temps les systèmes de gestion technique des bâtiments de bureau à cette plate-forme globale.

LAMBESC teste l'effacement sur demande

Le projet Premio, mené en Provence Alpes Côte d'Azur par le pôle Cap Énergie, est l'un des rares projets déjà en phase opérationnelle. Au compte-gouttes, il expérimente une palette d'outils innovants pour le smart grid sur plusieurs types de bâtiments (écoles, habitations, commerces...). À noter : un volet dédié à l'effacement des consommations pour lisser le « pic » de demande. Côté éclairage public, une partie des lampadaires Led pourra s'éteindre. Côté résidentiel, radiateurs ou pompes à chaleur pourront suspendre momentanément leur activité ou être relayés ponctuellement par un poêle à bois.

GRENOBLE charge la voiture au solaire

Le projet GreenLys a élu la Zac de Bonne de Grenoble (Isère) comme terrain d'essai du couple photovoltaïque et véhicule électrique. Le challenge : marier une vingtaine de sites de production photovoltaïques tertiaires ou résidentiels, une quinzaine d'unités de cogénération et une trentaine de véhicules électriques. Cerise sur le gâteau : une station de recharge rapide - et son appel de puissance abrupt - devrait également être testée.

NICE stocke le photovoltaïque

La ville de Carrosse (Alpes-Maritimes) accueille le projet Nicegrid depuis l'été 2011. Son ambition : ériger un véritable quartier solaire - 1 000 producteurs photovoltaïques décentralisés pour 2 à 3 MWc de puissance totale. Les partenaires étudieront d'abord sa capacité « d'auto-cicatrisation » ou comment prévenir les black-out en cas de surcharge locale. Les volontaires pourront ainsi suspendre leur consommation ou leur production en cas d'alerte réseau. Plus radical, un second pan de l'expérimentation concerne une zone autonome, isolée du réseau principal et dotée de ses propres moyens de production solaires et de stockage électrique. Au centre des préoccupations du projet, les batteries fournies par Saft. Elles auront pour mission de soulager le réseau à trois niveaux, le poste source, les postes basse tension et les clients.

TOULOUSE joue la transparence sur les consommations d'eau

La généralisation des compteurs d'eau communicants oui, mais à condition qu'elle bénéficie aussi au consommateur final. Pour décrocher un contrat de déploiements de tels compteurs pour la régie du Grand Toulouse (Haute-Garonne), Itron s'est vu imposer le développement d'un portail d'information permettant à chaque Toulousain de suivre ses consommations journalières. Premiers retours d'expérience d'ici quelques mois.

ÉTAMPES jauge la télérelève du gaz

Est-il intéressant de rendre communicants les 11 millions de compteurs à gaz français, à l'image des compteurs électriques Linky ? Pour le savoir le distributeur Gaz réseau distribution France (GRDF) a lancé son enquête en 2010 : quatre terrains d'essais, quatre fournisseurs. De quoi faire le tri entre les fonctionnalités d'un compteur idéal. Parmi les compteurs testés, ceux d'Elster, émettant à 868 MHz. Les historiques ont également été fournis aux volontaires pour évaluer l'impact sur leur consommation. Si son intérêt est démontré, GRDF pourrait arrêter les spécifications d'un éventuel « Linky du gaz » d'ici l'été 2013.

SERGE LE MEN PRÉSIDENT DE LA SMART BUILDING ALLIANCE « Attention à l'interopérabilité »

« Les smart grids misent sur la maîtrise de l'énergie et la télégestion des données via des plates-formes d'information. Issygrid, Nicegrid... les projets de démonstration vont bon train, mais, la tête dans le guidon, aucun consortium ne prévoit l'interopérabilité des solutions développées. Pensons aux clients finaux ! Pour proposer une offre lisible par les collectivités ou les promoteurs immobiliers, il faudra que les bâtiments ou les îlots puissent s'interconnecter... En un mot, qu'ils affichent un label « smart grid ready ». La Smart building alliance a été créée il y a cinq mois pour définir un standard de communication. Il faut une norme pour le langage et la teneur des informations à échanger sur le réseau, ainsi que pour les plates-formes de pilotage qui faciliteront la vie des collectivités »

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