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Smart Grid Programme Alcotra 2007-2013 - Fonds européen de développement région

Smart Grid Programme Alcotra 2007-2013 - Fonds européen de développement régionel Programma Alcotra 2007 - 2013 - Fondo europeo di sviluppo regionale 03. MONOGRAPHIE THÉMATHIQUE / 03. MONOGRAFIA TEMATICA 1 Ce document a été financé par le programme Interreg Alcotra 2007-2013 – Fonds européen de Développement régional. / Questo documento è stato finanziato dal programma Interreg Alcotra 2007-2013 – Fondo europeo di sviluppo regionale Responsable et auteurs /Responsabile e autori: Tenerrdis, Christophe Kieny et Adeline Ciccolella, Agence d'Etudes et de Promotion de l'Isère Co-auteur partie italienne /Co-autore parte italiana e revisione: Environment Park, Alexia Boulanger, Massimo Da Via, Mélanie Clergeot, Fondazione Torino Wireless (Polo di innovazione ICT) e Polibre (Polo di innovazione Energie Rinnovabili – Biocombustibili). 1ère édition / 1° edizione: octobre / ottobre 2013 Le document est disponible en format électronique sur le site www.alcotra-claire.eu Il documento è disponibile in formato elettronico al sito www.alcotra-claire.eu 2 Index Introduction / Introduzione .......................................................................................................................... 4 Version française 1. Les enjeux ............................................................................................................................................. 6 1.1. Exploitation des énergies renouvelables. ............................................................................................ 6 1.2. Maîtrise de la consommation ............................................................................................................. 7 1.3. Intégration de nouveaux usages de l’électricité. ................................................................................. 7 1.4. Optimisation des infrastructures ......................................................................................................... 7 1.5. Maîtrise de la qualité et de la sécurité d’alimentation .................................................................................. 8 2. Les principales incertitudes ................................................................................................................ 8 3. Marchés et technologies ...................................................................................................................... 9 3.1. La production ...................................................................................................................................... 9 3.2. La gestion de l’équilibre offre demande............................................................................................ 10 3.3. Les usages de l’électricité ................................................................................................................. 10 3.4. Les technologies de stockage. ........................................................................................................... 10 3.5. Les technologies de gestion des réseaux. .......................................................................................... 12 4. Les stratégies ...................................................................................................................................... 14 4.1. Scénario pour les domaines technologiques prioritaires .............................................................................. 14 4.1. 1. Surveillance et contrôle à grande échelle ............................................................................................... 15 4.1. 2. Infrastructure de communication et traitement ....................................................................................... 15 4.1. 3. Intégration des RES et DER ................................................................................................................ 16 4.1. 4. Amélioration du transport ................................................................................................................... 16 4.1. 5. Gestion de la distribution .................................................................................................................... 17 4.1. 6. Infrastructures de mesure ................................................................................................................... 17 4.1. 7. Recharge pour véhicules électriques .................................................................................................... 18 4.1. 8. Systèmes du côté de l’usager .............................................................................................................. 18 4.1. 9. Tendance de développement .............................................................................................................. 19 4.2. La situation en France et en Italie ............................................................................................................. 20 5. Les smartcities ................................................................................................................................... 22 5.1. Projets en Italie .................................................................................................................................. 22 5.2. Smart cities en France ........................................................................................................................ 22 5.3. Autres exemples de Smart cities ....................................................................................................... 23 3 6. Les Acteurs des Smartgrids en région Rhône Alpes et dans la région Piémont .......................... 24 6.1. Rhône-Alpes : un territoire propice aux smart grids ...................................................................... 24 6.1. 1. Les acteurs industriels ........................................................................................................................ 24 6.1. 2. La formation : un maillon critique pour former les spécialistes des smart grids ......................................... 32 6.1.3. La recherche : l’ensemble des thématiques de l’énergie et des Technologies de l’information et de la communication ........................................................................................................................................... 33 6.1.4. Des démonstrateurs grandeur nature .................................................................................................... 35 6.1.5.. Des structures collaboratives pour développer de nouvelles solutions innovantes ............................................ 36 6.2. Acteurs Piémontais du secteur des Smart Grids .............................................................................. 38 6.2.1. Université et recherche ......................................................................................................................... 38 6.2.1. Pôles de compétitivité liés au domaine Smart Grid .................................................................................... 39 6.2.3. Quelques entreprises ............................................................................................................................ 40 Version Italienne .................................................................................................................................. 44 Annexes ........................................................................................................................................................ 85 4 Introduction / Introduzione Ce document a été rédigé par Tenerrdis avec la collaboration d’Environment Park, de la fondation Torino Wireless (Pôle d’Innovation TIC de la Région Piémont) et de Polibre (Pôle d’Innovation Energies Renouvelables et Biocombustibles de la Région Piémont) pour la partie italienne, avec le but de fournir au lecteur un aperçu sur le secteur des smart grids en reportant les technologies et stratégies dans la matière. La dernière partie de la monographie est plus précisément dédiée à la présentation des réalités territoriales Rhône Alpes et Piémont avec la description des acteurs (entreprises et centres de recherche) les plus actifs sur ces territoires. *** Questo documento è stato redatto da Tenerrdis con il supporto di Environment Park, della fondazione Torino Wireless (Polo di Innovazione ICT della Regione Piemonte) e di POLIBRE (Polo di Innovazione Energie Rinnovabili e Biocombustibili della Regione Piemonte) per la parte italiana, con lo scopo di fornire al lettore una panoramica sul settore delle smart grid riportando le principali tecnologie e strategie in vigore in questo momento. L’ultima parte della monografia si concentra invece sulle due realtà territoriali Piemonte e Rhône-Alpes con la descrizione dei principali attori – imprese e centri di ricerca – di questi territori. 5 Contexte Nous assistons aujourd’hui à l’émergence de la notion de « réseau intelligent » ou « smartgrid ». Ces nouvelles applications des technologies de l’information et de la communication au monde des systèmes d’énergie électrique apparaissent comme le nouvel eldorado, un marché gigantesque, un concept qui permettra la transition énergétique. Rappelons tout d’abord dans quel contexte se situe cette nouveauté. Les sociétés modernes, vivant sous le régime de l’énergie peu coûteuse, ont pris conscience de deux fléaux majeurs : le réchauffement climatique largement lié aux émissions de CO2 et la raréfaction des énergies fossiles. Même si la disponibilité de nouvelles ressources en gaz apparaît (gaz de schiste notamment), les politiques énergétiques de tous les pays prévoient une augmentation de la part des énergies renouvelables dans leur mix énergétique. La part de nucléaire prévue est très variable selon les pays et même en France, le gouvernement cherche à limiter le nucléaire à 50% de l’énergie électrique. Pour développer cette part d’énergie renouvelable, les gouvernements ont mis en place des dispositifs incitatifs. Le tarif de rachat élevé et garanti sur une longue période a été l’outil le plus efficace pour développer l’énergie renouvelable en Europe et dans le monde. Ces mesures ont conduit à une industrialisation des procédés et une baisse des coûts, mais le développement du renouvelable reste néanmoins lié à des choix politiques. En Allemagne par exemple, nous atteignons 28 GW d’éolien et 17 GW de photovoltaïque installés (en 2010) pour une consommation de 80 GW crête (http://www.enr.fr/docs/2011150456_Etatdeslieuxetperspectivesdesnergiesrenouvelables.pdf). Les objectifs pour 2020 sont respectivement de 45 et 51 GW installés. Compte tenu de la forte variabilité de ces énergies renouvelables, de la difficulté à les prévoir, la gestion du système énergétique doit évoluer fortement. Les choix politiques ont un rôle majeur pour le déploiement du renouvelable, nous venons de le voir, mais les coûts de ces technologies baissant, nous devrions arriver à une viabilité des filières renouvelables sans subventions à terme. Toutefois, les choix politiques resteront déterminants dans l’évolution de la réglementation et l’organisation de la concurrence entre acteurs. En Europe, nous sommes passés d’une organisation avec des acteurs intégrés gérant la production, le transport, la distribution et la commercialisation de l’énergie, à une maille souvent nationale et dotée d’un statut public, à un système fragmenté avec concurrence entre acteurs. Cette dérégulation est favorable au déploiement de l’innovation et à l’efficacité des acteurs en concurrence, mais la définition des règles de cette concurrence permettant au système global d’être efficace est un problème pour lequel nous n’avons pas de 6 solution universelle. Les réglementations du système électrique sont encore en évolution et il est probable que la puissance publique garde toujours un rôle actif dans le fonctionnement du système électrique. Cette dérégulation permet l’émergence de nouveaux acteurs et de nouveaux business model dont ceux liés aux réseaux intelligents. Mais ces business model ne sont pas encore clairement définis, en particulier car les règles de partage des coûts et des bénéfices entre acteurs ne sont pas stabilisées. L’exemple typique est celui des compteurs intelligents : ce sont des composants essentiels pour le déploiement d’offres de services aval compteur mais pour le moment, les coûts de leur déploiement sont à la charge d’acteurs régulés comme les distributeurs. Le dernier point à signaler pour compléter le tableau du réseau intelligent est le déploiement d’Internet, des réseaux de communications et des technologies « Machine to machine ». Nous pouvons avancer que très rapidement, les coûts de communication deviendront négligeables, l’infrastructure de communication étant disponible partout. Des incertitudes demeurent sur le coût du logiciel de gestion de systèmes qui peuvent être très complexes, mais de plus en plus de fonctions de pilotage des réseaux et des charges deviendront rentables. 1. Les enjeux Notre société est en train d’opérer une transition énergétique fondamentale : quitter le monde des énergies fossiles peu coûteuses et aller vers l’énergie durable. Pour mener cette transition énergétique à bien, plusieurs défis doivent être relevés : l’exploitation des énergies renouvelables, la maîtrise de la consommation, l’intégration de nouveaux usages de l’électricité, l’optimisation des infrastructures, le maintien de la qualité et de la sécurité d’alimentation. 1.1. Exploitation des énergies renouvelables. L’éolien et le photovoltaïque sont les énergies renouvelables auxquelles nous pensons spontanément, mais d’autres technologies sont à notre disposition. L’énergie des mers est très prometteuse, la biomasse est encore mal exploitée, le solaire thermique associé à du stockage offre de nombreux d’avantages. Ce qui caractérise ces énergies sont leur intermittence (elle ne sont pas disponibles de manière continue) et leur faible prévisibilité. Or, les réseaux électriques d’aujourd’hui utilisent des moyens de production pilotables (on dit dispatchables) et très disponibles. Il est généralement admis que l’électricité se stocke très mal et qu’il faut assurer l’équilibre production/consommation en permanence. En réalité, des moyens de stockage uploads/Management/ monografia-smart-grid-definitiva-pdf.pdf