La prise de conscience des limites des énergies fossiles et l’exploitation de nouvelles sources d’énergie renouvelables requièrent la restructuration de la boucle production-consommation au moyen de réseaux sophistiqués et « intelligents » qui sont à concevoir. C’est l’objectif du volet « Energie » du programme Adream.

La gestion et l’optimisation de l’énergie sont devenues une préoccupation majeure. La solution viendra de réseaux d’énergie de nouvelle génération s’adaptant intelligemment à la production et à la demande. C’est d’abord un défi technologique puisqu’il s’agit d‘interconnecter des sources multiples dont les caractéristiques technologiques, de puissance et de disponibilité sont très hétérogènes. Encore s’agit-il de le réaliser intelligemment, c’est-à-dire en répondant de façon adéquate, rapide et sûre à la demande des utilisateurs. Le nouveau concept de Smart Grid propose un réseau d’énergie incluant non seulement la fonction « transport d’énergie » mais également des capacités de télécommunication, de mesure et de gestion avancée.

Ajustement production-consommation
L’objectif à terme du volet « Energie » du programme Adream est le déploiement d’un cycle production-consommation incluant l’exploitation en temps réel des informations issues des utilisateurs. Il deviendrait ainsi possible d’adapter la production aux besoins des utilisateurs et inversement.

© Anne Mauffret/LAAS-CNRS

On peut par exemple simplement envisager l’arrêt de certaines consommations pouvant être différées, ou, plus sophistiqué, modifier la topologie ou la tension du réseau. Ces nouvelles possibilités d’ajustement dynamique se heurtent à de nombreux problèmes comme celui de la prise en compte des éléments terminaux, ou encore celui de l’optimisation globale avec des garanties de performance et de sécurité. Les travaux de recherche devront associer dans une architecture très sophistiquée et innovante de nombreuses techniques de pointe. Comportant de nombreuses contraintes multi-technologiques, ils seront abordés par plusieurs équipes de recherche du LAAS dont les domaines de compétence incluent l’électronique de puissance, l’informatique, la sûreté de fonctionnement et l’automatique.

Capteurs intelligents
Obtenir un smart grid nécessite l’élaboration de modèles aussi complets que possible, intégrant à la fois les sources, notamment photovoltaïques, et les besoins des différents utilisateurs. A partir de ces modèles, il faudra proposer des approches de gestion et d’optimisation de l’ensemble du système, en intégrant les comportements possibles de toutes les entités de production et de consommation du réseau électrique, y compris du point de vue sociologique, par un déploiement massif de réseaux de capteurs intelligents et autonomes en énergie.
Il faudra encore concevoir le système informatique distribué complexe nécessaire à la commande globale et la garantie des qualités de performances et de sûreté de fonctionnement. Enfin, le comportement global du réseau d’énergie devra être évalué puis validé, en particulier pour tous les aspects difficiles liés au passage à l’échelle sur une infrastructure réelle.

© Anne Mauffret/LAAS-CNRS

La question énergétique est cruciale à l’échelle mondiale. Diverses prévisions montrent que les énergies fossiles assurant aujourd’hui plus de 80% des besoins mondiaux vont être épuisées rapidement. Tous les pays sont concernés et la recherche de nouvelles solutions se généralise. Ainsi, l’Europe a lancé la politique des trois vingt (20% de réduction de consommation énergétique, 20% de réduction de gaz à effet de serre, 20% d’insertion d’énergies renouvelables) à l’horizon 2020. Pour la France, le ministère de l'Écologie, du développement durable, des transports et du logement, avec les directives du Grenelle de l’environnement, initie diverses actions pour rejoindre les autres pays européens qui ont pris de l’avance. Une des actions les plus visibles vient des producteurs d'énergie, EDF en tête en France, qui déploient des infrastructures de compteurs électriques intelligents dont seront équipés tous les foyers de consommateurs en 2015. Les producteurs disposeront ainsi d’une information précise sur la demande à laquelle ils doivent répondre, le but poursuivi étant d’adapter la production lorsque cela est possible et de leur fournir des informations afin qu'ils adaptent leur comportement en retour. Si ces initiatives sont révélatrices d’une prise de conscience et constituent un bon début, la solution à terme tient cependant dans une refonte globale du cycle production-consommation et la coordination en réseaux de nouvelle génération de l’ensemble de l’offre énergétique et des besoins des utilisateurs.