Depuis la fin du XIXe siècle, les systèmes de distribution d'électricité (souvent appelés réseaux) constituent la principale source d'électricité au monde.Lorsque ces réseaux sont créés, leur fonctionnement est très simple : ils produisent de l’électricité et l’envoient aux maisons, aux bâtiments et partout où il y a un besoin d’électricité.
Mais à mesure que la demande d’électricité augmente, un réseau plus efficace est nécessaire.Les systèmes de distribution d’énergie modernes « réseaux intelligents » actuellement utilisés dans le monde entier s’appuient sur une technologie de pointe pour optimiser l’efficacité.Cet article explore la définition d'un réseau intelligent et les technologies clés qui le rendent intelligent.
Qu'est-ce quetechnologie de réseau intelligent?
Un réseau intelligent est une infrastructure de distribution d’énergie qui assure une communication bidirectionnelle entre les fournisseurs de services publics et les clients.Les technologies numériques qui permettent les technologies de réseaux intelligents comprennent les capteurs de puissance/courant, les dispositifs de contrôle, les centres de données et les compteurs intelligents.
Certains réseaux intelligents sont plus intelligents que d’autres.De nombreux pays ont déployé de nombreux efforts pour convertir les réseaux de distribution obsolètes en réseaux intelligents, mais la transformation est complexe et prendra des années, voire des décennies.
Exemples de technologies de réseaux intelligents et de composants de réseaux intelligents
Compteurs intelligents – Les compteurs intelligents constituent la première étape dans la construction d’un réseau intelligent.Les compteurs intelligents fournissent des données sur la consommation d'énergie au point d'utilisation aux clients et aux producteurs de services publics.Ils fournissent des informations sur la consommation et les coûts d'énergie pour alerter les utilisateurs sur la nécessité de réduire le gaspillage d'énergie et aider les fournisseurs à optimiser les charges de distribution sur le réseau.Les compteurs intelligents se composent généralement de trois sous-systèmes principaux : un système d'alimentation pour mesurer la consommation d'énergie, un microcontrôleur pour gérer la technologie à l'intérieur du compteur intelligent et un système de communication pour envoyer et recevoir des données de consommation/commande d'énergie.De plus, certains compteurs intelligents peuvent disposer d'une alimentation de secours (lorsque la ligne de distribution principale est en panne) et de modules GSM pour localiser l'emplacement du compteur à des fins de sécurité.
Les investissements mondiaux dans les compteurs intelligents ont doublé au cours de la dernière décennie.En 2014, l’investissement annuel mondial dans les compteurs intelligents s’élevait à 11 millions de dollars.Selon Statista, les investissements mondiaux dans les compteurs intelligents atteindront 21 millions de dollars d'ici 2019, en tenant compte des gains d'efficacité du système résultant de la mise en œuvre de compteurs intelligents.
Commutateurs de contrôle de charge et tableaux de distribution intelligents – Même si les compteurs intelligents peuvent fournir des données en temps réel aux fournisseurs de services publics, ils ne contrôlent pas automatiquement la distribution d'énergie.Pour optimiser la distribution d'énergie pendant les périodes de pointe d'utilisation ou dans des zones spécifiques, les services publics d'électricité utilisent des dispositifs de gestion de l'énergie tels que des commutateurs et des tableaux de contrôle de charge intelligents.Cette technologie permet d'économiser des quantités importantes d'énergie en réduisant les distributions inutiles ou en gérant automatiquement les charges qui ont dépassé leurs limites de durée d'utilisation autorisées.Pour optimiser la distribution d'énergie pendant les périodes de pointe d'utilisation ou dans des zones spécifiques, les services publics d'électricité utilisent des dispositifs de gestion de l'énergie tels que des commutateurs et des tableaux de contrôle de charge intelligents.Cette technologie permet d'économiser des quantités importantes d'énergie en réduisant les distributions inutiles ou en gérant automatiquement les charges qui ont dépassé leurs limites de durée d'utilisation autorisées.
Par exemple, la ville de Wadsworth, dans l'Ohio, utilise un système de distribution électrique construit en 1916. La ville de Wadsworth s'est associée à Itron, un fabricant deCommutateurs de contrôle de charge intelligents(SLCS), visant à réduire la consommation d'électricité du système de 5 300 mégawattheures en installant des SLCS dans les maisons pour faire fonctionner les compresseurs de climatisation pendant les périodes de pointe de consommation d'électricité.Automatisation du système électrique – L'automatisation du système électrique est rendue possible par la technologie des réseaux intelligents, en utilisant une infrastructure informatique de pointe pour contrôler chaque maillon de la chaîne de distribution.Par exemple, les systèmes électriques automatisés utilisent des systèmes intelligents de collecte de données (similaires à ceux des compteurs intelligents), des systèmes de contrôle de l'énergie (tels que des commutateurs de contrôle de charge intelligents), des outils analytiques, des systèmes informatiques et des algorithmes de système électrique.La combinaison de ces composants clés permet à la grille (ou à plusieurs grilles) de s'ajuster et de s'optimiser automatiquement avec une interaction humaine limitée requise.
Mise en œuvre du réseau intelligent
Lorsque les technologies numériques de communication bidirectionnelle et d’automatisation seront mises en œuvre dans le réseau intelligent, un certain nombre de changements d’infrastructure maximiseront l’efficacité du réseau.La mise en œuvre du Smart Grid a permis les changements d'infrastructure suivants :
1.Production d'énergie décentralisée
Étant donné que le réseau intelligent peut surveiller et contrôler en permanence la distribution d’énergie, il n’est plus nécessaire de recourir à une seule grande centrale électrique pour produire de l’électricité.Au lieu de cela, l’électricité peut être produite par de nombreuses centrales électriques décentralisées, telles que des éoliennes, des parcs solaires, des panneaux solaires photovoltaïques résidentiels, de petits barrages hydroélectriques, etc.
2.Marché fragmenté
L'infrastructure de réseau intelligent prend également en charge la connexion de plusieurs réseaux comme moyen de partager intelligemment l'énergie entre les systèmes centralisés traditionnels.Par exemple, dans le passé, les municipalités disposaient d’installations de production distinctes qui n’étaient pas reliées aux municipalités voisines.Avec la mise en œuvre d'une infrastructure de réseau intelligent, les municipalités peuvent contribuer à un plan de production partagé pour éliminer la dépendance en matière de production en cas de panne de courant.
3.Transmission à petite échelle
L’un des plus gros gaspillages d’énergie du réseau est la distribution de l’énergie sur de longues distances.Étant donné que les réseaux intelligents décentralisent la production et les marchés, la distance nette de distribution au sein d'un réseau intelligent est considérablement réduite, réduisant ainsi le gaspillage de distribution.Imaginez, par exemple, une petite ferme solaire communautaire qui génère 100 % des besoins diurnes en électricité de la communauté, à seulement 1 km.Sans ferme solaire locale, la communauté devra peut-être obtenir de l’électricité auprès d’une centrale électrique plus grande située à 100 kilomètres.Les pertes d’énergie observées lors du transport depuis des centrales électriques éloignées peuvent être cent fois supérieures aux pertes de transport observées depuis des parcs solaires locaux.
4.Distribution bidirectionnelle
Dans le cas des parcs solaires locaux, il peut arriver que le parc solaire puisse générer plus d'énergie que la communauté n'en consomme, créant ainsi un surplus d'énergie.Cet excédent d’énergie peut ensuite être distribué dans le réseau intelligent, contribuant ainsi à réduire la demande des centrales électriques éloignées.
Dans ce cas, l'énergie circule du parc solaire vers le réseau principal non communautaire pendant la journée, mais lorsque le parc solaire est inactif, l'énergie circule du réseau principal vers cette communauté.Ce flux d'énergie bidirectionnel peut être surveillé et optimisé par des algorithmes de distribution d'énergie pour garantir que le moins de quantité d'énergie soit gaspillée à tout moment pendant l'utilisation.
5.Participation des utilisateurs
Dans une infrastructure de réseau intelligent avec distribution bidirectionnelle et limites de réseau décentralisées, les utilisateurs peuvent agir comme des micro-générateurs.Par exemple, les maisons individuelles peuvent être équipées de systèmes solaires photovoltaïques autonomes qui produisent de l'électricité lorsqu'elles sont utilisées.Si le système photovoltaïque résidentiel génère un excès d’énergie, cette énergie peut être acheminée vers un réseau plus vaste, réduisant ainsi le besoin de grandes centrales électriques centralisées.
L’importance du réseau intelligent
Au niveau macroéconomique, les réseaux intelligents sont essentiels pour réduire la consommation d’électricité.De nombreux fournisseurs de services publics et gouvernements locaux proposent des mesures généreuses et agressives pour participer à l’adoption des réseaux intelligents, car cela est bénéfique sur le plan financier et environnemental.En adoptant un réseau intelligent, la production d'énergie peut être décentralisée, éliminant ainsi le risque de pannes de courant, réduisant les coûts d'exploitation du système électrique et éliminant le gaspillage d'énergie inutile.
Heure de publication : 15 mars 2023