TECHNOLOGIES CLÉS 2010 (novembre 2006)

Energie – environnement

38. Contrôle-commande des réseaux et de la puissance

Description

La conception traditionnelle des réseaux électriques repose sur une production «centralisée», composée essentiellement d'installations de grande puissance, fonctionnant en base et raccordées en haute tension.

Toutefois, depuis quelques années, la multiplication d'équipements de production de petite taille, en particulier d'équipements à production intermittente (systèmes photovoltaïques, éoliennes), et reliés au réseau d'alimentation générale, en rend le pilotage plus complexe. L'intégration de ces productions décentralisées, mais aussi de capacités de stockage, dans des réseaux conçus pour une production centralisée, peut affecter la qualité de l'énergie électrique, voire compromettre la stabilité du réseau. La possibilité de choisir librement un fournisseur d'électricité vient également renforcer ce besoin d'une évolution de la conception des réseaux.

D'un point de vue technique, de nouvelles approches pour le réglage de la tension et de la fréquence, le filtrage des harmoniques, le contrôle de l'énergie réactive, l'équilibrage entre production et demande ... doivent être élaborées. C'est ainsi que l'on a introduit le concept de « réseau intelligent », permettant une gestion plus souple des réseaux. Ceux-ci ne sont plus uniquement gérés de façon centralisée, ils sont aussi partiellement pilotés par les utilisateurs, qu'ils soient clients ou producteurs. Ce type de réseau repose, notamment, sur la mise en œuvre de nouveaux dispositifs tels que :

• des outils de supervision (en particulier logiciels) et de dispatching ;
• des dispositifs de protection (relais numériques, par exemple) ;
• des dispositifs de réglage du transit de l'énergie électrique (FACTS : Flexible AC Transmission Systems) et d'interfaçage des générateurs décentralisés avec le réseau, à base d'électronique de puissance ;
• des infrastructures de communication associées aux réseaux électriques (transmission des données en temps réel), interconnection avec les places de marché ... ;

En amont, cela suppose la mise au point de nouveaux modèles et outils de simulation, permettant, en particulier, d'étudier le comportement des réseaux en quasi-temps réel.

Enjeux, Impact

La loi de juillet 2005 fixant les orientations de la politique énergétique française a retenu, parmi ses priorités, le développement des réseaux de transport et de distribution d'électricité.

La directive européenne 2001/77, relative à l'électricité produite à partir de sources d'énergie renouvelables (SER), a fixé comme objectif pour la France une part de 21 % d'électricité SER en 2010, contre 15 % en 1997. Cet objectif ne pourra être atteint, entre autres, que si les conditions techniques d'intégration à grande échelle de ce type de production électrique dans les réseaux le permettent.

Marché

Les entreprises du Gimelec (Groupement des fabricants français d'équipement électrique et électronique ) ont réalisé en France, en 2004, un chiffre d'affaires de 9,2 Md€, dont 22 % dans le domaine de l'énergie. Les marchés internationaux sont porteurs, en particulier dans les pays où l'infrastructure électrique doit se développer (Chine, Inde ...), mais aussi en Amérique du Nord et en Europe, où plusieurs cas de panne ont fait apparaître un besoin de renforcement et de modernisation des réseaux d'électricité.

Acteurs

Disciplines scientifiques : informatique, automatique, électronique.

Compétences technologiques : composants électriques, informatique, semi-conducteurs, analyse, mesure et contrôle

Pôles de compétitivité : EnRRDIS (Rhône-Alpes), Sciences et systèmes de l'Energie Electrique (Centre).

Liens avec (technologies) : systèmes photovoltaïques avec stockage intégré ; systèmes éoliens avec stockage intégré ; modélisation, simulation, calcul ; ingénierie des systèmes complexes ; ingénierie des systèmes embarqués.

Principaux acteurs français

Centres de compétences : CNRT-Futurelec (Université de Lille), Laboratoire d'électrotechnique de Grenoble.

Industriels : Alstom, Amec-Spie, Areva, Cegelec, EDF, Schneider Electric ... ; Gimelec (www.gimelec.fr) : Groupement des industries de l'équipement électrique, du contrôle-commande et des services associés.

Exemples d'acteurs dans le monde : ABB (Suède-Suisse), General Electric (États-Unis), Hitachi (Japon) , Toshiba (Japon), Siemens (Allemagne)... ; Cigre (www.cigre.org) : Conseil international des grands réseaux électriques ; UCTE (www.ucte.org) : Union for the Co-ordination of Transmission of Electricity.

Commentaires

La libéralisation des marchés de l'électricité européens s'est accompagnée d'une multiplication des acteurs, qui a elle-même contribué à rendre la gestion des réseaux plus complexe. Par ailleurs, la création d'un grand marché européen, à la fiabilité améliorée, implique le renforcement des interconnections et une meilleure coordination entre réseaux nationaux. L'électrotechnique et les courants forts sont historiquement un pôle d'excellence français. Soutenus par un important marché intérieur, les acteurs français disposent des moyens de se positionner sur les marchés du futur, notamment la Chine et l'Inde. Absorbés par les conséquences européennes de la dérégulation des marchés de l'énergie, il n'est pas sûr que tous ces acteurs aient saisi les enjeux de ces nouveaux marchés extérieurs, alors que la France dispose de l'expertise et des moyens qui lui permettraient de promouvoir le concept d'une école française de la « sûreté de conception et d'exploitation des grands réseaux électriques ».

© Ministère de l'Économie, des Finances et de l'Industrie,
Direction Générale des Entreprises, 12/2006