Une équation simple, compliquée à mettre en œuvre

Proportionnellement au niveau de consommation croissant, la thermo-sensibilité du parc a augmenté : il a fallu durant l’hiver 2010/11 mobiliser 2 300 MW supplémentaires à chaque fois que la température baissait d’un degré, contre 2100 MW en 2009-2010. Ce chiffre pourrait passer à 2 500 MW en 2025 en raison de la croissance de la demande et des nouveaux usages comme les pompes à chaleur, la voiture électrique…

Cette pointe de consommation électrique dure également de plus en plus longtemps. Aujourd’hui, l’extrême pointe dure environ 50 heures par an et la totalité de la pointe à peu près 400 heures.

Le gestionnaire du réseau de transport d’électricité RTE, chargé de l’équilibre à chaque instant entre offre et demande, utilise déjà l’effacement via le Mécanisme d’Ajustement (392 MW en 2012).

Les fournisseurs d’électricité sont de leur côté responsables de l’équilibre entre leur production et la consommation de leurs clients : ils proposent ainsi des contrats à engagement d’effacement dans lesquels les clients consentent à s’effacer un certain nombre de fois dans l’année en contrepartie d’un prix fixé du mégawatt et d’une prime fixe.

Pour faire face à la pointe, le fournisseur a besoin de « blocs d’énergie » de grande puissance (en mégawatts) effacés sur une durée de 4 ou 8 heures. Par contre, la majorité des entreprises ne peuvent diminuer leur consommation que dans des proportions beaucoup plus limitées et sur des périodes plus courtes. Les conditions dans lesquelles les entreprises peuvent s’effacer dépendent étroitement de la nature de leurs activités et des équipements industriels de substitution (groupe électrogène…) dont ils disposent.

Le secours des jeux sur ordinateurs : un procédé efficace ?

Pour résoudre ce casse-tête les électriciens ont inventé un jeu de Tétris géant qui va orchestrer les capacités limitées de chacun pour reconstituer des blocs d’énergie significatifs à l’échelle de la production.

Les systèmes d’information  jouent un rôle majeur dans ce jeu en ligne massivement multi-joueurs. Tout d’abord les fournisseurs d’électricité doivent gérer un portefeuille d’effacement activable à volonté durant l’hiver. Le jour J, un grand jeu de Tétris est organisé pour composer dynamiquement des blocs d’énergie à partir des capacités d’effacement individuelles des entreprises. Enfin les réseaux informatiques et les systèmes de télépilotage sont mis à contribution afin d’activer les goupes électrogènes, relais du fournisseur durant la période d’effacement.

Pour le producteur/fournisseur d’électricité, les effacements constituent une alternative à la mobilisation de moyens de production supplémentaire. Le prix de revient de cette production reste faible comparé aux attentes des clients qui espèrent une rémunération importante pour compenser leurs investissements dans des équipements appropriés (groupe électrogène, système télépiloté) et les contraintes que les effacements imposent à leur propre production. La fiscalité des transactions commerciales sur les effacements peut encore faire pencher un peu plus la balance en faveur de la constitution d’une capacité de production supplémentaire.  Au prix actuel de l’électricité en France cette équation ne peut trouver de solutions que dans les cas a priori favorables, par exemple si l’entreprise possède d’ores et déjà un groupe électrogène pour garantir la continuité de service.

Sur un plan purement écologique,  l’équation carbone n’est pas non plus aisée à résoudre : que penser aujourd’hui des émissions de gaz à effet de serre de ces milliers de groupes électrogènes démarrant en même temps alors qu’une seule centrale à cycle combiné gaz, fonctionnant au gaz naturel, pourrait assurer le même service en réduisant de moitié les émissions atmosphériques de dioxyde de carbone (CO2), en divisant par trois les oxydes d’azote (NOx) et en supprimant les émissions d’oxydes de soufre (SO2).

Un intérêt pédagogique pour entreprises et fournisseurs

Au final, le grand jeu de Tétris des électriciens n’apportera probablement pas de réponse absolue à l’évolution de la demande d’électricité. Cependant, il permettra aux entreprises clientes de mieux maîtriser leur consommation d’électricité et aux fournisseurs d’électricité  de mieux comprendre les usages de leurs clients pour adapter leurs modes de production et leurs offres commerciales.

Du point de vue des systèmes d’information, cette nouvelle activité génère l’utilisation d’applications informatiques d’une grande complexité pour une espérance de retour sur investissement incertain si les clients n’adhèrent pas massivement aux nouvelles offres à engagement d’effacement.

C’est donc avec raison que les DSI des fournisseurs pourraient se tourner vers l’externalisation de ces applications informatiques ultra spécialisées. Les grands acteurs du monde de l’électricité et des équipements industriels développent déjà des progiciels « clé en main » en mode SAAS. L’enjeu des fournisseurs d’électricité se concentre alors sur la relation et la connaissance clients qui leur permettront de proposer les offres de fourniture les mieux adaptées.

[Article rédigé en collaboration avec Véronique Codazzi et  Mohamed-Amine Diwane, consultants]

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Un nouvel usage qui peut mettre à l’épreuve l’équilibre offre / demande

La mise en circulation de 2 millions de véhicules électriques (objectif 2020) représente une énergie de recharge annuelle d’environ 5 TWh, soit 1% de la consommation totale française. Ceci peut être vu comme négligeable. Cependant, le véritable impact de la recharge est le risque d’appels de puissance conséquents après les trajets travail-domicile du soir, soit exactement pendant la pointe de consommation. Or, pour faire face à ces pics, l’activation de moyens de production thermiques est nécessaire, induisant un recours à des ressources polluantes et coûteuses. Ainsi, l’impact environnemental positif intrinsèque au véhicule électrique s’en retrouverait phagocyté, tout comme l’attrait économique d’une énergie de recharge peu chère. On voit donc qu’une charge dérégulée des véhicules électriques pourrait accentuer les pointes de consommation et dénaturer l’aspect écologique et économique des véhicules électriques.

Le pilotage intelligent de la charge des véhicules électriques

L’avènement du véhicule électrique repose sur une recharge majoritairement en dehors des périodes de pointe afin de ne pas concourir à l’accentuation des pics de consommation. Deux solutions sont envisageables pour relever ce défi : le signal tarifaire pour les particuliers et la mise en place de flexibilités, soit chez les particuliers, soit chez les gestionnaires d’infrastructures de recharge.

En effet, le fournisseur peut participer à lisser la consommation des véhicules électriques via une incitation tarifaire forte à la recharge pendant les heures creuses. Un tel signal de prix encouragerait ainsi la « recharge intelligente » : les utilisateurs, par souci d’économies, privilégieraient une recharge lente en heure creuse à une recharge rapide qu’ils ne solliciteraient qu’exceptionnellement.

De plus, à l’instar de l’activation automatique des chauffe-eau en fonction des signaux heures pleines-heures creuses, des systèmes automatiques de déclenchement de recharge peuvent être mis en place chez les particuliers. Pour ce faire, l’opérateur de ces systèmes communique avec les véhicules afin de collecter leurs besoins puis, en fonction des tarifs, établit un profil de charge adapté répondant aux différentes contraintes.

Enfin, un pilotage de flexibilité de puissance doit également être réalisé au niveau des gestionnaires d’infrastructures de recharge. Ce pilotage consisterait à donner des marges de manœuvre à des acteurs de l’équilibre local au niveau de chaque borne de recharge. Par exemple, en cas de sur-disponibilité d’électricité, il s’agirait de pouvoir accélérer la charge des véhicules électriques connectés aux bornes. Notons que le modèle de développement des véhicules électriques doit prendre en compte ce rôle que revendique notamment le distributeur.

Une gestion intelligente du réseau électrique est donc indispensable à l’essor du véhicule électrique. Véritable facteur clé de succès, il assure à la fois la satisfaction des besoins utilisateurs, et l’optimisation des ressources des exploitants.

 Une opportunité sur la chaîne de valeur de l’électricité

 En plus du pilotage qui peut permettre d’optimiser la recharge des véhicules électriques et les ressources électriques localement disponible, leurs batteries constituent une opportunité pour la gestion du réseau électrique. Car la batterie pourra être utilisée comme un moyen de stockage et de flexibilité supplémentaire.

Ainsi, il s’agirait de :

•  Favoriser les charges lorsque l’électricité est disponible ; par exemple lors de production importante de sources d’énergie intermittentes ;
• Provoquer les déchargements de batteries dans le réseau lorsque la demande est forte.

C’est le principe du Vehicle to Grid (V2GRID). L’exploitation du stockage d’énergie, couplée à une charge / décharge pensées, concourent finalement aux intérêts des producteurs, des acteurs de l’équilibre et des utilisateurs.

Elle confère un avantage aux producteurs en améliorant le taux d’utilisation des centrales de production de pointe et en consommant la production intermittente des producteurs d’énergies renouvelables. Elle permet aux acteurs de l’équilibre d’optimiser le réseau électrique et de réduire les investissements. Elle offre la possibilité aux utilisateurs de véhicule électrique, via une programmation intelligente (charge en heures creuses, décharge sur le réseau en heures de pointe), d’optimiser leur facture électrique. Son impact écologique est également notable : une stratégie V2G permettrait d’éviter l’émission de 150 à 200 000 tonnes de C02 lors des journées de pointe selon le transporteur d’électricité RTE.

Le véhicule électrique basé sur un réseau de charge intelligent ne pèse donc pas sur le réseau électrique. Bien au contraire, une gestion flexible de leur charge amplifie les atouts du véhicule électrique : elle valorise en définitive une électricité plus verte et plus économique. Sa mise en œuvre demeure en revanche à construire par les industriels, les équipementiers, les pouvoirs publics et les énergéticiens.

La construction de la normalisation et des use cases afférents constitue donc un des leviers qui pourra permettre de fournir ces flexibilités. Alors que le sujet se trouvait préempté par les constructeurs automobiles et les fournisseurs, il est primordial que les gestionnaires des réseaux puissent faire entendre leur voix.

[Article rédigé en collaboration avec Elisabeth Alexandre, consultante]

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