Le "grid" est le réseau électrique qui dessert chaque habitant, chaque entreprise et chaque service d'infrastructure d'une ville. Le "réseau intelligent" est la nouvelle génération de ces systèmes énergétiques, qui ont été mis à jour avec des technologies de communication et de connectivité pour favoriser une utilisation plus intelligente des ressources, l'efficacité énergétique et la réduction de l'empreinte carbone.
Les technologies qui rendent "intelligent" le réseau énergétique d'aujourd'hui ( IoT) comprennent des dispositifs sans fil tels que des capteurs, des modules radio, des passerelles et des routeurs. Ces dispositifs fournissent la connectivité et les communications sophistiquées qui permettent aux consommateurs de prendre de meilleures décisions en matière d'utilisation de l'énergie, aux villes d'économiser de l'électricité et des dépenses, et aux autorités chargées de l'électricité de rétablir plus rapidement le courant après une panne.
Aujourd'hui, les municipalités ont de plus en plus tendance à adopter les technologies de réseaux intelligents pour toute une série de raisons. Il s'agit notamment de la nécessité d'améliorer l'utilisation de l'énergie, de fournir un meilleur service à la clientèle, de se préparer aux catastrophes et de mettre à niveau une technologie vieillissante dont la maintenance est coûteuse. En outre, les progrès technologiques ont rendu les technologies sans fil, qu'elles soient cellulaires ou RF (radiofréquence), abordables et faciles à utiliser dans les applications de réseaux intelligents.
Selon
Scientific American Les États-Unis comptent 200 000 miles de lignes de transmission à haute tension qui transportent collectivement plus d'un million de mégawatts d'électricité. Le problème pour les États-Unis est qu'une grande partie de cette infrastructure a été construite au XXe siècle dans le cadre d'un projet de plusieurs milliards de dollars conçu et exécuté bien avant l'invention de l'internet, et certainement avant que les technologies cellulaires et autres technologies sans fil n'apparaissent comme des substituts viables aux câbles coûteux.
Le réseau intelligent en action
Les entreprises, les services et les particuliers qui ont besoin de l'électricité du réseau et qui ont donc tout à gagner à ce que les municipalités adoptent les technologies de réseau intelligent, concernent tous les résidents, les services municipaux et les installations d'infrastructures essentielles. Nous ne couvrirons pas tous les cas d'utilisation, mais certains exemples clés peuvent aider à illustrer l'impact du passage au réseau intelligent.
Le réseau intelligent permet à une compagnie d'électricité d'évaluer l'état de santé du système de manière beaucoup plus détaillée qu'auparavant. Par exemple, grâce aux compteurs intelligents, la compagnie d'électricité peut connaître la demande d'électricité en temps réel avec une granularité et une précision qui sont tout simplement impossibles avec les anciennes technologies. Elle peut ainsi mieux prévoir les augmentations soudaines de la demande et y répondre, ce qui peut contribuer à prévenir les pannes d'électricité.
Dans l'éventualité d'une panne de courant, les dispositifs IoT qui utilisent la technologie cellulaire et RF installés dans les transformateurs et les sous-stations peuvent rediriger automatiquement le courant. Cela peut permettre une réparation plus rapide et plus facile que de devoir envoyer du personnel de service dans un camion chaque fois que le courant est coupé. Comme indiqué sur SmartGrid.gov:
"Un réseau plus intelligent ajoutera de la résilience à notre système d'alimentation électrique et le rendra mieux préparé à faire face à des urgences telles que des tempêtes violentes, des tremblements de terre, de grandes éruptions solaires et des attaques terroristes. Grâce à sa capacité interactive bidirectionnelle, le réseau intelligent permettra un réacheminement automatique en cas de défaillance des équipements ou de pannes."
L'idée d'un réseau intelligent atténuant les effets d'une attaque terroriste est intéressante et nous l'aborderons dans une section ultérieure. Pour l'instant, il serait instructif d'examiner comment le réseau intelligent peut bénéficier à une ville.
Comment les villes intelligentes adoptent la technologie du réseau électrique intelligent
Les applications des villes intelligentes sont vastes et comprennent tout : éclairage urbain intelligent, gestion de l'énergie, gestion intelligente du trafic, traitement de l'eau et gestion des eaux usées.
Les capteurs installés dans les feux de circulation peuvent renvoyer des informations à une autorité centrale pour qu'elle prenne des décisions. Mieux encore, grâce aux systèmes de circulation intelligents, le trafic de surface et les transports publics peuvent être gérés par le biais d'itinéraires et de feux de circulation afin d'améliorer ou d'éliminer les embouteillages.
IoT Les capteurs des lampadaires peuvent également ajuster la durée d'allumage et d'extinction et la luminosité en fonction des conditions en temps réel. Plus ou moins quelques watts, cela peut sembler peu. Cependant, si l'on considère les milliers ou les dizaines de milliers de lampadaires que l'on peut trouver dans une ville donnée, les économies et l'impact sur l'environnement s'additionnent rapidement. Ces mêmes capteurs peuvent également envoyer une alerte si un lampadaire a besoin d'être entretenu. Plus besoin d'attendre l'appel d'un client mécontent qui se plaint de l'extinction des lampadaires.
En outre, grâce à une solution de télégestion sophistiquée, les techniciens peuvent résoudre le problème à distance et déterminer s'il faut ou non envoyer un camion. Dans le passé, l'envoi d'un camion était inévitable, ce qui était très coûteux par rapport à une réparation rapide du micrologiciel ou à un redémarrage à partir d'un système de gestion situé dans le bureau de l'abonné.
Les compteurs intelligents permettent de répondre à la demande, ce qui permet aux propriétaires de maisons et d'entreprises de voir des informations sur les prix en temps réel et d'ajuster leur consommation d'énergie en conséquence. Par exemple, éteindre la climatisation ou baisser le thermostat en hiver. Les compteurs intelligents profiteront surtout aux propriétaires de voitures électriques. Grâce aux informations tarifaires en temps réel, les propriétaires de VE pourront recharger leur voiture lorsque l'électricité est la moins chère et éviter, si possible, de la recharger pendant les périodes de pointe de la demande.
Les trois principaux avantages de Smart Grid
Si les avantages du réseau intelligent sont nombreux, les trois exemples suivants montrent à quel point un réseau électrique actualisé peut être utile.
1. Le réseau intelligent permet la production d'énergie renouvelable
Les réseaux énergétiques traditionnels sont conçus pour transmettre l'électricité d'une grande centrale électrique centralisée à un vaste réseau de foyers et d'entreprises de la région. À ce stade, le réseau électrique n'est pas conçu pour accepter les contributions des foyers et des entreprises qui produisent de l'électricité à l'aide de panneaux solaires ou d'éoliennes. Un réseau intelligent est conçu pour accepter l'énergie provenant de ressources renouvelables.
Il est essentiel que le réseau intelligent, associé à des compteurs intelligents sans fil, puisse suivre la quantité d'énergie produite par un établissement à consommation nette positive et le rembourser en conséquence. Le réseau intelligent permet également de surveiller les panneaux et équipements solaires.
Nous avons mentionné précédemment qu'un réseau intelligent peut atténuer les effets d'un désastre tel qu'une attaque terroriste ou une catastrophe naturelle sur une centrale électrique, ce qui est possible grâce à la décentralisation de la production d'énergie. Dans le modèle traditionnel, un petit nombre de centrales électriques alimentaient une ville. Ces services étaient donc vulnérables aux menaces susceptibles d'entraîner des pannes de courant généralisées et des pénuries d'énergie. Avec un modèle décentralisé, même si la centrale électrique centralisée est mise hors service, de multiples sources alternatives, notamment éoliennes et solaires, peuvent supplanter les ressources du réseau. Ce système décentralisé est beaucoup plus difficile à mettre hors service et peut offrir une robustesse qui n'est pas possible lorsqu'une seule centrale alimente une ville entière.
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2. Meilleure facturation, meilleures prévisions
Les compteurs intelligents présentent deux avantages. Tout d'abord, grâce aux dispositifs sans fil IoT , ils peuvent collecter une énorme quantité de données, des données auxquelles les entreprises de services publics n'ont jamais eu accès auparavant. Les services publics peuvent utiliser ces informations pour mieux prévoir les périodes où la demande d'électricité sera élevée et les zones où elle sera la plus forte.
Deuxièmement, pour les consommateurs, le réseau intelligent est synonyme de facturation plus efficace. Auparavant, les coûts de l'électricité pendant les pics de demande étaient répartis entre les communautés et les quartiers. Désormais, si vous consommez de l'électricité alors que les tarifs sont élevés, vous serez facturé pour cette consommation. Et si vous éteignez vos appareils et économisez de l'électricité, votre facture diminuera en conséquence. Cela incite tout le monde à utiliser l'électricité de manière responsable.
3. Le réseau intelligent est plus résistant
Selon un rapport du ministère américain de l'énergie, les pannes d'électricité aux États-Unis coûtent chaque année environ 150 milliards de dollars aux entreprises. Bien qu'il ne s'agisse que d'une estimation, même s'il ne s'agit que d'une perte de 50 milliards de dollars par an, ces pannes constituent un problème qui doit être résolu.
Grâce à la technologie des réseaux intelligents, l'électricité peut être automatiquement réacheminée dès qu'une panne se produit, ce qui minimise les effets sur les ménages et les entreprises. IoT Les capteurs peuvent également signaler l'état des équipements afin que les réparations puissent être effectuées avant qu'ils ne tombent en panne. Les services publics peuvent avertir leurs clients (par courrier électronique ou par les médias sociaux) lorsqu'il y a une panne, au lieu de répondre de manière réactive aux appels des clients signalant des pannes.
Le réseau électrique intelligent, épine dorsale de la ville intelligente moderne
Selon l'Association des industries de l'énergie solaire, en 2018, les États-Unis ont installé suffisamment de panneaux solaires pour alimenter. 12,3 millions de foyers américains. Depuis 2013, l'énergie solaire a toujours été la première ou la deuxième source d'énergie la plus ajoutée aux États-Unis, en termes de capacité de production totale. Les villes sont de plus en plus conscientes de l'importance de produire de l'électricité à partir de sources renouvelables et le soutien de toute cette énergie générée par des méthodes renouvelables nécessite un réseau intelligent. Un réseau électrique actualisé deviendra également d'autant plus essentiel que de plus en plus de ménages achètent une voiture électrique qui doit être rechargée.
Un réseau intelligent pour l'avenir
La technologie des réseaux intelligents peut s'exprimer en une seule phrase : un nouveau réseau électrique avec une communication bidirectionnelle. Pour la première fois, les entreprises et les consommateurs peuvent obtenir des informations de facturation en temps réel, tandis que les entreprises de services publics peuvent mieux répondre aux besoins de leurs clients en réagissant aux pics de demande et en réparant ou en gérant les pannes d'électricité et d'autres problèmes. Le réseau intelligent est résistant, efficace et écologique, ce qui est bon pour le consommateur, la compagnie d'électricité et l'environnement. La technologie sans fil remplacera les milliers de kilomètres de câbles qui auraient été nécessaires pour faire progresser le réseau intelligent jusqu'à son niveau actuel.
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Prochaines étapes
Cet article de blog a été initialement publié en avril 2020, et a été révisé en novembre 2023.