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R a p p o R t F é v r i e r 2 012 pour des réseaux électriques intelligents L’I

R a p p o R t F é v r i e r 2 012 pour des réseaux électriques intelligents L’Institut Montaigne est un laboratoire d’idées - think tank - créé fin 2000 par Claude Bébéar et dirigé par Laurent Bigorgne. Il est dépourvu de toute attache partisane et ses financements, exclusivement privés, sont très diversifiés, aucune contribution n’excédant 2 % de son budget annuel. En toute indépendance, il réunit des chefs d’entreprise, des hauts fonctionnaires, des universitaires et des représentants de la société civile issus des horizons et des expériences les plus variés. Il concentre ses travaux sur trois axes de recherche : Cohésion sociale Mobilité sociale, intégration des minorités, légitimité des élites… Modernisation de l’action publique Réforme de l’État, éducation, système de santé… Stratégie économique et européenne Compétitivité, spécialisation industrielle, régulation... Grâce à ses experts associés (chercheurs, praticiens) et à ses groupes de travail, l’Institut Montaigne élabore des propositions concrètes de long terme sur les grands enjeux auxquels nos sociétés sont confrontées. Il contribue ainsi aux évolutions de la conscience sociale. Ses recommandations résultent d’une méthode d’analyse et de recherche rigoureuse et critique. Elles sont ensuite promues activement auprès des décideurs publics. À travers ses publications et ses conférences, l’Institut Montaigne souhaite jouer pleinement son rôle d’acteur du débat démocratique. L’Institut Montaigne s’assure de la validité scientifique et de la qualité éditoriale des travaux qu’il publie, mais les opinions et les jugements qui y sont formulés sont exclusivement ceux de leurs auteurs. Ils ne sauraient être imputés ni à l’Institut, ni, a fortiori, à ses organes directeurs. Il n’est désir plus naturel que le désir de connaissance Pour des réseaux électriques intelligents J A N V I E R 2 0 1 2 1 INTRODUCTION .............................................................................. 3 I - DES RÉSEAUX « INTELLIGENTS » POUR LA SOCIÉTÉ D’AUJOURD’HUI ET DE DEMAIN ................................................ 9 1.1. Les réseaux au cœur du système électrique ............................ 9 1.2. Évolutions de la société, implications pour les réseaux électriques ......................................................................... 12 1.3. Un système électrique exposé à la confrontation délicate entre offre et demande ....................................................... 20 1.4. Un système électrique adapté au modèle traditionnel centralisé, mais qui incite peu à une gestion économique de la demande ................................................................... 27 II - LES RÉSEAUX INTELLIGENTS : GRANDES CARACTÉRISTIQUES ET COMPARAISONS INTERNATIONALES .................................. 35 2.1. Les trois innovations du smart grid ...................................... 35 2.2. Les déﬁs posés par le déploiement des réseaux intelligents .... 41 2.3. Les réseaux intelligents permettent une offre adaptée et une décentralisation du réseau ............................................ 52 III - NOS PROPOSITIONS ................................................................ 59 ANNEXES ....................................................................................... 65 BIBLIOGRAPHIE............................................................................ 67 REMERCIEMENTS ................................................................................. 71 SOMMAIRE 3 Les réseaux électriques français1 sont le fruit d’une évolution de plus d’un siècle. Ils sont le résultat du développement de la filière élec- trique française, et au-delà, de celui de l’économie et de la société française. Depuis l’industrialisation jusqu’à la construction euro- péenne, le développement des réseaux français a accompagné les grands bouleversements économiques et sociétaux du XXe siècle. Aujourd’hui, leur évolution est plus que jamais d’actualité, sous l’effet d’un triple défi. Premier défi, la maîtrise de la demande électrique, en particulier la réduction des pointes de consommation. Jusque tout récemment, la France a connu l’abondance électrique, héritage du programme électronucléaire, avec un choix politique de tarifs réglementés parmi les plus bas d’Europe. Combiné à la progression du niveau de vie, ce phénomène a entraîné non seulement une croissance continue de la demande électrique, mais aussi celle des pointes de consom- mation. Suréquipée en chauffage électrique, la France subit les plus fortes pointes en Europe, par exemple 92,5 GW en 2009 (le 7 janvier à 19 h), contre 72,9 GW en Allemagne et 44,3 GW en Espagne2. Aussi le risque de pannes électriques en France continue- t-il de s’accroître3. L’amélioration de l’efficacité énergétique nécessite de renforcer les standards pour les bâtiments et les appareils électriques, mais aussi de responsabiliser les consommateurs. À cette fin, les réseaux doivent 1 On entend par réseau électrique un ensemble d’infrastructures permettant d’acheminer l’énergie électrique des centres de production vers les consommateurs d’électricité. 2 L’Expansion (2011). 3 Ibid. INTRODUCTION P O U R D E S R É S E A U X É L E C T R I Q U E S I N T E L L I G E N T S 4 fournir plus d’informations sur la demande en temps réel, à terme sur la prédiction des besoins ainsi que sur les prix pour permettre aux acteurs de la demande de réduire leur consommation et d’anti- ciper ou de différer certaines consommations. Réduire les pointes de consommation constitue un enjeu majeur. Ces dernières, qui dépassent de plus en plus fréquemment la capacité de production nationale, font courir le risque d’un déséquilibre entre production et consommation, en l’absence de solutions de stockage à grande échelle, économiquement viables. Répondre aux pointes nécessite soit des importations et l’activation des moyens de pointe, coûteux et fortement émetteurs de CO2 (essentiellement de la production thermique classique), soit un mécanisme permettant de décaler dans le temps une partie de la demande afin de lisser le profil de consom- mation4 (aussi appelé « effacement »). L’adaptation aux changements de mentalité chez les consomma- teurs représente le deuxième grand défi. Les réseaux électriques ont fonctionné sur un modèle historiquement très centralisé dans lequel une grande majorité des consommateurs ne joue qu’un rôle assez passif. Aujourd’hui, grâce à l’essor d’Internet et de ses applications (blogs, forums, réseaux sociaux…), les consommateurs ont accès à toujours plus d’information, plus d’interaction et plus de contrôle sur les produits ou services qui leur sont proposés. Ils sont davantage demandeurs de choix dans leur manière de consommer, refusant de plus en plus qu’on prenne les décisions à leur place. Enfin, avec l’essor de la production renouvelable, un nombre croissant de consommateurs deviennent eux-mêmes producteurs. Cette dyna- mique nouvelle de production électrique locale renforce le pouvoir 4 Pour une discussion des conditions de marché auxquelles ces systèmes peuvent voir le jour, voir Vincent Rious, Fabien Roques et Yannick Perez, Which market design to see the deve- lopment of demand response in an all-market context ?, EUI Working Paper, 2011. I N T R O D U C T I O N 5 de décision des consommateurs et favorise l’émergence de ce que l’on nomme les « consom’acteurs ». Cette innovation est à prendre en compte pour définir un nouveau modèle de fonctionnement du réseau. Au seuil de ce rapport, nous affirmons que l’effort doit aller priori- tairement à l’évolution vers des réseaux « intelligents », terme qui traduit la notion anglo-saxonne de smart grid. Si ce concept n’est pas encore clairement défini, s’il sous-estime la richesse des réseaux actuels, il n’en alimente pas moins de multiples projets à travers le monde. Il accompagnera un changement de paradigme : les systèmes électriques passeront progressivement d’une ère où la production, fiable, s’ajustait de manière dynamique à une demande fixe, à une demande s’ajustant de manière dynamique à une production plus intermittente. Instaurer ce nouveau modèle soulève de nombreuses questions pour les infrastructures physiques comme pour les méca- nismes et les outils de gestion. Troisième défi, l’intégration des nouvelles capacités de production électrique renouvelable, principalement éoliennes et solaires, pose problème. Leur part dans la production reste faible aujourd’hui, mais leur développement devrait connaître une forte accélération pour répondre aux engagements de la France. Ainsi l’éolien représente déjà 5,8 GW de puissance installée en France, et sa puissance cumulée a plus que quintuplé de 2005 à 20105. Le photovoltaïque est passé d’une présence quasi inexistante en 2007 à 0,9 GW en 2010 de puissance installée en France. Dans le cadre des objectifs « triple 20 » définis par le Conseil européen, Paris s’est en effet engagé à obtenir, d’ici 2020, 23 % d’énergies renouvelables dans 5 RTE, Bilan prévisionnel de l’équilibre offre-demande d’électricité en France, Édition 2011, pp. 60 et 71. P O U R D E S R É S E A U X É L E C T R I Q U E S I N T E L L I G E N T S 6 la consommation totale. Le débat sur l’opportunité et la priorité de subventionner leur développement reste ouvert6 ; ce débat ne sera pas abordé dans ce rapport mais fait l’objet de nombreuses analyses (notamment le rapport Charpin et Trink7) et d’évolutions législatives et règlementaires récentes. 2009 2010 Nucléaire 389 998 (75,13 %) 407 876 (74,13 %) Thermique à combustible fossile, dont : 54 895 (10,57 %) 59 484 (10,81 %) • Charbon 20 688 (3,98 %) 19 114 (3,47 %) • Fioul 7 720 (1,49 %) 8 032 (1,46 %) • Gaz 24 065 (4,63 %) 29 925 (5,44 %) Hydraulique 61 882 (11,92 %) 67 599 (12,29 %) Autres sources d’énergies renouvelables, dont : 12 342 (2,38 %) 15 263 (2,77 %) • Thermique à combustible renouvelable 4 341 (0,84 %) 4 965 (0,90 %) • Solaire 147 (0,03 %) 572 (0,10 %) • Eolien 7 855 (1,46 %) 9 726 (1,77 %) TOTAL 519 118 (100 %) 550 222 uploads/Science et Technologie/ rapport-montaigne-pour-des-reseaux-elect.pdf