Le "réseau" est le réseau électrique qui dessert chaque habitant, chaque entreprise et chaque service d'infrastructure dans 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 permettre une utilisation plus intelligente des ressources.
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 se tourner vers les technologies de réseau intelligent pour diverses raisons. Elles veulent notamment améliorer la consommation d'énergie, offrir un meilleur service à la clientèle, se préparer aux catastrophes et moderniser une technologie vieillissante dont l'entretien est coûteux. De plus, les progrès technologiques ont rendu le sans-fil, tant cellulaire que RF (radiofréquence), abordable et facile à utiliser dans les applications de réseau intelligent.
Selon
Scientific American il y a 200 000 miles de lignes de transmission à haute tension aux États-Unis 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 vingtième siècle dans le cadre d'un projet de plusieurs milliards de dollars conçu et exécuté en grande partie avant l'invention d'Internet, et certainement avant que la technologie cellulaire (et les technologies RF) n'apparaisse comme un remplacement viable des 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 la prise de décision. Mieux encore, grâce aux systèmes de circulation intelligents, le trafic de surface et les transports publics peuvent être gérés à l'aide d'un système de routage et de feux de circulation afin d'améliorer ou d'éliminer les embouteillages.
IoT Les capteurs des lampadaires peuvent également ajuster le moment de l'extinction et de l'allumage ainsi que la luminosité en fonction des conditions en temps réel. Quelques watts de plus ou de moins peuvent sembler insignifiants. Cependant, si l'on considère les milliers ou dizaines de milliers de lampadaires que l'on peut trouver dans une ville donnée, les économies et l'impact environnemental s'additionnent rapidement. Ces mêmes capteurs peuvent également envoyer une alerte si un lampadaire doit être réparé. Il n'est pas nécessaire d'attendre l'appel d'un client en colère qui se plaint de la panne d'un lampadaire.
De plus, grâce à un système sophistiqué de
solution de télégestionLes techniciens peuvent résoudre le problème à distance et déterminer s'il faut ou non envoyer un camion. Auparavant, l'envoi d'un camion - une proposition très coûteuse comparée à une réparation rapide du micrologiciel ou à un redémarrage à partir d'un système de gestion dans le bureau d'attache - était inévitable.
Les compteurs intelligents permettent
réponse à la demande qui permet aux propriétaires de maisons et d'entreprises de voir les informations sur les prix en temps réel afin qu'ils puissent adapter leur consommation d'énergie en conséquence. Par exemple, en éteignant la climatisation ou en baissant le thermostat en hiver. Mais surtout, les compteurs intelligents profiteront aux propriétaires de voitures électriques. Grâce aux informations sur les prix en temps réel, les propriétaires de VE pourront charger leur voiture lorsque l'électricité est la moins chère et éviter de la charger, si possible, pendant les périodes de pointe.
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 d'énergie 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 entrées des foyers et des entreprises qui produisent de l'énergie au moyen de panneaux solaires ou d'éoliennes. Un réseau intelligent
est conçu pour accepter l'énergie provenant de ressources renouvelables.
Le réseau intelligent, associé à des compteurs intelligents sans fil, peut suivre la quantité d'énergie produite par un établissement à bilan net positif et le rembourser en conséquence. Le réseau intelligent permet également de surveiller les panneaux et les équipements solaires.
Nous avons mentionné précédemment qu'un réseau intelligent peut atténuer les effets d'une catastrophe telle qu'une attaque terroriste ou une catastrophe naturelle sur une centrale électrique, un exploit rendu possible par la production décentralisée d'énergie. Dans le modèle traditionnel, un petit nombre de centrales électriques alimentaient une ville. Elles étaient donc vulnérables aux menaces qui entraînaient des coupures 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, dont l'énergie éolienne et solaire, 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 centrale alimente une ville entière.
2. Meilleure facturation, meilleures prévisions
Les compteurs intelligents offrent deux avantages. Premièrement, grâce aux dispositifs sans fil IoT , ils peuvent collecter une quantité énorme de données, des données auxquelles les sociétés de services publics n'ont jamais eu accès auparavant. Les entreprises de services publics peuvent utiliser ces informations pour mieux prévoir les moments où la demande d'électricité sera élevée et les zones où cette demande sera la plus forte.
Deuxièmement, pour les consommateurs, le réseau intelligent signifie une 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 lorsque 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 davantage chacun à utiliser l'électricité de manière responsable.
3. Le réseau intelligent est plus résilient
A US DOE (Département de l'énergie)
rapport suggère que chaque année, les coupures de courant aux États-Unis coûtent aux entreprises environ 150 milliards de dollars. Bien qu'il ne s'agisse que d'une estimation, même s'il ne s'agit que de 50 milliards de dollars perdus 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 capteurs peuvent également signaler l'état des équipements afin que les réparations puissent être effectuées avant la panne. Les services publics peuvent avertir leurs clients (par courriel 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 du réseau intelligent peut être exprimée 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 sociétés 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 et autres problèmes. Le réseau intelligent est résilient, efficace et
vert ce qui est bon pour le consommateur, la société de services publics 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'au stade actuel.
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