L'évolution du smart grid

Le Japon est confronté à un défi de livraison d'électricité unique en raison de ses deux réseaux électriques totalement incompatibles. Le système étrange est un héritage du 19 ^e Siècle, lorsque les fournisseurs locaux d'Osaka utilisaient des générateurs à 60 Hz, tandis que les équipements allemands achetés à Tokyo fonctionnaient sur une fréquence de 50 Hz.

Ici, Nick Boughton, directeur des ventes chez l'intégrateur de systèmes, Boulting Technology , explique comment la chronologie de la modernisation du réseau électrique, y compris la convergence de systèmes disparates, a conduit à l'évolution du réseau intelligent.

Au début du 20 ^e siècle, les réseaux locaux du monde entier se développaient, poussés par les exigences de la révolution industrielle. Devenus très grands, matures et fortement connectés dans les années 1960, les réseaux électriques pouvaient être mesurés par utilisateur, permettant une facturation appropriée en fonction de la consommation variable des différents utilisateurs. Cependant, la capacité limitée de collecte et de traitement des données signifiait que les accords tarifaires fixes étaient courants.

Parallèlement aux options de facturation moins qu'idéales, la demande croissante d'électricité signifiait que l'offre dépassait parfois la demande, en particulier aux heures de pointe et que la qualité de l'électricité s'en trouvait affectée. Entre les années 1970 et 1990, des événements tels que des pannes de courant, des coupures de courant et des baisses de tension, où la tension chute pendant des minutes ou des heures, n'étaient pas rares dans de nombreux pays développés.

Millénaire

Plus récemment, à partir du tournant du siècle, la technologie a progressé à un stade où bon nombre de ces limitations ont été surmontées. Les prix de pointe de l'électricité n'ont plus besoin d'être calculés en moyenne et répercutés de manière égale sur les clients domestiques et commerciaux.

Cependant, de nouveaux défis, notamment l'instabilité des énergies renouvelables, sont également apparus. Les inquiétudes concernant les dommages environnementaux causés par les centrales électriques à combustible fossile et la réticence à adopter l'énergie nucléaire ont entraîné l'utilisation de technologies d'énergie renouvelable à grande échelle.

Selon le rapport d'état global de REN21,  19,3 % de l'énergie finale mondiale consommée était fournie par les énergies renouvelables, les énergies renouvelables modernes augmentant leur part à environ 10,2 %. La capacité d'énergie renouvelable a augmenté grâce à l'utilisation de cellules photovoltaïques solaires, tandis que l'hydroélectricité a continué de représenter la majorité de la production.

Les énergies renouvelables sont essentielles pour lutter contre le changement climatique, mais elles produisent une puissance très variable, ce qui pourrait entraîner des marges énergétiques plus faibles et potentiellement même des pannes d'électricité les jours nuageux et immobiles. Ces risques, combinés au besoin d'un réseau hautement distribué avec de l'électricité générée et consommée partout, ont conduit au développement de réseaux intelligents.

Investissement

La première étape d'une mise à niveau d'un réseau intelligent consiste à améliorer l'infrastructure, pour produire ce que la Chine a appelé un réseau fort. Vient ensuite l'ajout de la couche numérique, rendant le réseau intelligent, suivi de la transformation des processus métier, qui est nécessaire pour capitaliser sur l'investissement. De nos jours, une grande partie de ce travail est regroupée sous forme de mises à niveau du réseau intelligent.

Le réseau intelligent est l'objectif final pour profiter de la suite complète de fonctionnalités disponibles pour les réseaux électriques. Il s'agit notamment de la technologie d'estimation de l'état, qui améliore la détection des pannes et permet l'auto-réparation et plusieurs itinéraires d'alimentation qui améliorent la fiabilité, la résilience et la flexibilité.

Les réseaux intelligents modernes peuvent également gérer un flux d'énergie bidirectionnel, poussant plus loin vers l'objectif de production distribuée. Ceci est réalisé en permettant à l'énergie des cellules photovoltaïques, des piles à combustible et à la charge des batteries des voitures électriques de s'inverser. Le flux bidirectionnel augmente la sécurité tout en réduisant les problèmes de fiabilité de manière intelligente.

Les algorithmes peuvent utiliser les données renvoyées au système pour prédire combien de générateurs de secours seront nécessaires pour faire face aux augmentations rapides de la charge du réseau. Cela favorise la réduction de la charge qui peut éliminer les problèmes de stabilité.

Les réseaux intelligents sont une évolution naturelle du réseau électrique pour la plupart des pays et un choix évident pour les pays en développement qui investissent dans les infrastructures électriques ou transforment les villes en villes intelligentes. Les avantages ont entraîné des résultats dans une qualité d'alimentation plus stable pour les propriétés commerciales, les fabricants et d'autres industries.

Les réseaux intelligents éliminent ou expliquent efficacement de nombreux problèmes de qualité et de fiabilité de l'alimentation. Malgré les nombreux avantages d'une mise à niveau du réseau intelligent, les réseaux séparés du Japon pourraient nécessiter plus de travail avant de devenir compatibles.

L'auteur de ce blog est Nick Boughton, directeur des ventes chez l'intégrateur de systèmes, Boulting Technology