Libérer les énergies : vers un réseau décentralisé ?

Portée par le développement des énergies renouvelables, par des technologies de plus en plus performantes et par des velléités croissantes d’autonomie, la décentralisation énergétique apparaît comme un modèle d’avenir pour les réseaux, en particulier électriques.

La tentation de la décentralisation 

Depuis la seconde guerre mondiale, les réseaux électriques centralisés sont la norme dans les pays dits développés. Ils s’appuient sur de grandes centrales (quel que soit le type d’énergie), permettent de réaliser des économies d’échelle et de faciliter la distribution de l’énergie. Aujourd’hui, ce modèle éprouvé fait face à une nouvelle concurrence décentralisée, principalement portée par deux évolutions technologiques : le développement massif des énergies renouvelables et l’émergence de réseaux intelligents. La première laisse imaginer une multiplication des points de production d’énergie, dans des formats plus modestes : photovoltaïque individuel, éolien local (à l’échelle des quartiers ou des communes), etc… La seconde permet de gérer efficacement l’extrême complexité d’un réseau décentralisé, prouesse autrefois inimaginable. Les deux sont par ailleurs portées par un mouvement de société, qui pousse vers des énergies plus vertes et plus locales, mais également vers une nouvelle autonomie énergétique.


 source : wsp

Des technologies rentables pour les particuliers ? 

Longtemps freinée par les rendements prohibitifs du solaire ou de l’éolien, la décentralisation prend désormais appui sur une baisse radicale des prix. Une étude de iClimatearth menée dans le contexte californien estime qu’une maison autonome en électricité permet des économies annuelles de $7,641(automobile comprise) par rapport à une maison conventionnelle chauffée au gaz. Selon l’IRENA, les coûts de l’énergie solaire ont baissé de 85% entre 2010 et 2020… L’autoconsommation est également portée par les prix de plus en plus prohibitifs de l’énergie. En France, 100 000 particuliers étaient connectés au réseau en 2021, contre 14 000 en 2017.  Un engouement qui pose malgré tout la question de l’investissement initial, propre à favoriser les foyers les plus aisés et à accentuer la fracture énergétique. Au Royaume-Uni, le marché des panneaux solaires est en pleine croissance, alors même que 6,5 millions de foyers sont touchés par la précarité énergétique.   

 

Des investissement spectaculaires 

La mise en place de réseaux électriques intelligents et décentralisés implique des financements massifs. La Commission Européenne estime à 70 milliards de dollars les investissements nécessaires d’ici 2030 pour l’expansion du réseau. En Inde, le Revamped Distribution Sector Scheme prévoit des investissements de 40 milliards de dollars. L’AIE estime de son côté que les investissements doivent atteindre 800 milliards de dollars par an afin d’atteindre la flexibilité nécessaire au scénario Net Zero Emissions by 2050.  

Pilotage : un changement de paradigme technologique 

Au-delà de l’adoption de nouvelles sources d’énergie, la décentralisation pose la question du pilotage. La multiplication des sources d’énergie (et donc des données), l’intermittence du renouvelable ou encore les nouvelles formes de consommation électrique (automobile en particulier) demandent une infrastructure plus agile, réactive et distribuée. On parle parfois de “smartgrids” pour désigner l’ensemble des technologies qui constituent ces réseaux intelligents.  

  • Les données au coeur du dispositif

La première étape consiste à disposer d’une visibilité extrêmement fine et précise sur l’état du réseau. Dans ce contexte, les solutions d’IoT ou d’Edge computing accompagnent naturellement les logiques de décentralisation. Le déploiement des compteurs intelligents (à la Linky) s’inscrit dans ce mouvement. L’Edge Computing – qui consiste à traiter les données près de leur source – est également incontournable. Le projet NAZA (Nouveaux Automates de Zone Adaptatifs) développé par RTE, prévoir ainsi le déploiement de capteurs sur le réseau, associés à des algorithmes à commande prédictive, qui permettent d’automatiser la gestion des congestions et donc d’accroître la capacité à accueillir les EnR.  

  • Une petite révolution numérique

La multiplication des données ou l’intégration de l’IA dans la gestion des réseaux décentralisés s’accompagne naturellement de nouveaux besoins logiciels. Une course aux DERMS (Distributed Energy Resources Management System) qui donne lieu à une véritable compétition entre géants du secteur. Schneider Electrics a récemment acquis Autogrid, avec l’objectif d’injecter plus de 1000 GWH d’électricité renouvelable et distribuée dans le réseau d’ici 10 ans. GE Digital ou Siemens font également partie des leaders sur un marché estimé à 23 milliards de dollars d’ici 2026. Du côté des particuliers (ou des entreprises) nouvellement producteurs d’énergie, les solutions numériques se développent également. En Suisse, une expérience menée par l’ETH Zurich s’est appuyée sur la blockchain pour faciliter la revente d’énergie en Peer 2 Peer. Moins futuristes, les solutions de gestion de l’auto-consommation comme MyLight Systems semblent amenées à se développer.  

  • Capacités de stockage et réseaux bidirectionnels

Le pilotage intelligent des réseaux ne résout pas la question du stockage, indispensable pour pallier l’intermittence des EnR ou éviter le “gaspillage”. La décentralisation des réseaux d’énergie est ainsi accompagnée par le développement de batteries à destination des particuliers, comme le Powerwall de Tesla ou les solutions complètes (panneaux – stockage – logiciel) d’enphase. Au niveau du réseau, les opérateurs ne sont pas en reste, en témoigne l’expérimentation Ringo de RTE, qui consiste à déployer un réseau de batteries à grande échelle pour faire face à l’intermittence. Enfin, le déploiement des mobilités électriques laisse imaginer une montée en puissance des bornes multidirectionnelles (V2G pour Vehicule to Grid) comme celles de Nuvee, qui transforment les batteries des véhicules en capacité de stockage pour l’ensemble du réseau. 

Pays en développement : sauter la case centralisation ?  

Dans les pays en développement – et en particulier en Afrique où la couverture électrique est encore loin d’être totale – les réseaux décentralisés permettent de s’affranchir de collectivités parfois défaillantes en s’organisant au niveau local. Au Nigeria, couvert à 60% par le réseau électrique, la mise en place d’une plateforme citoyenne d’énergie renouvelable, va dans ce sens. La Banque Africaine de Développement a récemment investi 164 millions de dollars pour développer les énergies décentralisées renouvelables au Ghana, en Guinée, en Ethiopie, au Kenya, au Nigeria et en Tunisie. Aujourd’hui, la marge de manœuvre reste immense : l’Afrique produit autour de 5TWh par an à partir d’énergie solaire sur un potentiel de plus de 60 millions…  

Une prise en main de plus en plus locale 

Au-delà de l’autoconsommation, la décentralisation énergétique peut s’appuyer sur des logiques communautaires puissantes qui favorisent la mise en place de “microgrids” locales, propres à répondre aux besoins spécifiques des territoires. En Europe, selon le State of the Energy Union report, au moins 2 millions de personnes sont impliquées dans 7700 communautés et représentent 7% de la production d’énergie renouvelable. La carte mise en place par Energie Partagée concernant l’écosystème français permet de prendre conscience de la variété des projets mis en place, d’une installation hydroélectrique Cévenole aux fermes photovoltaïques des Pyrénées.  

Le documentaire We The Power – produit par Patagonia – est allé à la rencontre de certaines initiatives, souvent militantes, de l’Allemagne à Londres, en passant par l’Espagne. 

Un rôle renouvelé pour les réseaux nationaux 

Pour des raisons d’équité au niveau national et de sécurité d’approvisionnement, il reste difficile d’envisager des situations dans lesquelles des consommateurs et des producteurs se passeraient totalement des réseaux publics de distribution et de transport d’électricité. Dans le cadre des évolutions en cours, la nature des réseaux nationaux leur confère un avantage déterminant par rapport à une multitude de systèmes clos. Ils permettent en effet de mutualiser les moyens et de faire foisonner les productions autant que les consommations. Le déploiement de l’autoconsommation collective étendue,et plus largement la mobilisation de citoyens et de collectivités au sein de communautés énergétiques annoncent d’abord une utilisation plus intelligente des réseaux centraux, plutôt qu’une alternative.  

« Le recours aux communautés énergétiques ne doit pas être synonyme de communautarisme énergétique » 

— Arnaud Banner, Directeur Technique chez Omexom 

 

Entendu ailleurs  

« La transition technologique qui peut donner corps à la transition énergétique reste, encore, à construire. Les réseaux intégrés de demain, pour être maîtrisés, devront, essentiellement, associer électronique de puissance, systèmes de contrôle-commande répondant à la milliseconde et intelligences artificielles.» 

— Thierry Lepercq, Vice-président d’Engie pour PwC 

 

 

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