Enjeux et apports des démonstrateurs smart grids pour l’évolution des métiers de la fourniture et des pratiques de consommation d’énergie

17/03/2015
Auteurs :
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2015-1:13006

Résumé

Enjeux et apports des démonstrateurs smart grids pour l’évolution des métiers de la fourniture et des pratiques de consommation d’énergie

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72 REE N°1/2015 LES DÉMONSTRATEURS SMART GRIDS EN FRANCEDOSSIER 1 Enjeux et apports des démonstrateurs smart grids pour l’évolution des métiers de la fourniture et des pratiques de consommation d’énergie Par Guillaume Lehec1 , Rafael Jahn2 , Etienne Gehain3 Directeur du département Agrégation de flexibilité, Ecometering1 Technology Manager Monitoring & Metering, Laborelec2 , Programme Corporate R&D Smart Energy & Environment, Direction de la recherche et technologies, GDF SUEZ3 Smart energy offerings have been tested through the GreenLys and Linear projects. The results enable to assess the impact on customers’ behavior and the added value of such offerings. First results show that dynamic pricings induce a long term consumption reshaping if the appliances are automatically controlled following prices signal or direct order from an aggregator. Moreover, GreenLys confirms the curtailment value on electrical heaters, but both projects show that the demand side management offerings need to be packaged within a global energy efficiency approach in order to be profitable and acceptable by the customers. Besides, Smart energy offerings have an impact on suppliers’ process particularly the consumption forecasting and the portfolio optimization. The aggregator has to develop workflows with the suppliers’ energy manage- ment department in order to maximize the portfolio value. Finally, the relationship between aggregator and DSO remains to be built in order to ensure flexibility monetization without impact on DSO services quality. A project gathering DSO and suppliers like Greenlys is an opportunity to design and assess such process ABSTRACT Figure 1 : Le nouveau paradigme de l’énergie électrique. REE N°1/2015 73 Enjeux et apports des démonstrateurs smart grids pour l’évolution des métiers de la fourniture et des pratiques de consommation d’énergie Contexte Traditionnellement, le métier de four- niture d’énergie consiste à satisfaire les besoins en énergie des clients. Pour ce faire, les fournisseurs ajustent leur pro- duction et les achats sur le marché pour d’une part minimiser le coût de four- niture des clients et d’autre part assu- rer l’équilibre de leur portefeuille entre injection et soutirage. La flexibilité de la consommation des clients est leur capacité à accep- ter une modification, à la hausse ou à la baisse, compatible avec leur usage. Par exemple, l’arrêt du chauffage élec- trique d’une maison dans la limite d’une diminution de la température d’un degré. Ce type de modification de la consommation des clients sur sollicita- tion était jusqu’à maintenant limitée aux tarifs réglementés « Effacement jours de pointe » (EJP) et Tempo valorisant pour l’essentiel des productions issues de groupes électrogènes. Cependant, deux évolutions ma- jeures vont faire évoluer ce paradigme (figure 1) : d’électricité intermittente d’origine re- nouvelable, le développement de la pointe de consommation et l’émer- gence de nouveaux usages de l’électri- cité comme les véhicules électriques vont susciter un besoin de flexibilité accru à l’échelle locale et nationale dans les prochaines années ; offrent aux clients les outils tech- niques pour devenir acteur de leur consommation et valoriser leur flexi- bilité de consommation, c’est-à-dire leur capacité à adapter leur consom- mation suite à une sollicitation de leur fournisseur. Il s’agit d’une nouvelle opportunité pour eux de réduire leur facture d’éner- gie et de contribuer à la réduction des émissions de CO2 tout en améliorant leur confort. Du côté des fournisseurs, cela implique d’une part de créer de nouvelles offres de fourniture d’énergie et de services et d’autre part de repenser leur relation avec leurs clients. Les fournisseurs doivent se préparer à ce nouveau monde Dans ce nouveau contexte, le métier du fournisseur d’énergie connaît de profondes évolutions et une nouvelle approche dans ses relations avec ses clients. Les fournisseurs doivent notam- ment développer : de gérer et de valoriser la flexibilité de consommation des clients. Il s’agit de l’agrégateur de flexibilité. Ce nouveau métier doit être intégré dans les pro- cessus et outils existant déjà ; clients de valoriser au mieux leur flexi- bilité de consommation, dont la com- plexité doit être adaptée au type de client ; - gie pour les consommateurs (relation clientèle, digitalisation des offres, appli- cations smartphone, etc.) permet- tant aux clients de pleinement devenir acteurs de leur consommation. Les évolutions du métier de fournis- seur et du modèle économique restent encore théoriques. Pour les appréhender concrètement, les fournisseurs mettent en œuvre des démonstrateurs leur permet- tant de tester in situ différents modèles d’évolution en lien réel avec les différents acteurs de marché et les clients. Nous présentons dans la première partie de cet article les enjeux d’un four- nisseur vis-à-vis des démonstrateurs mis en œuvre dans le domaine des smart grids. Dans une deuxième partie, nous présentons les premiers résultats à date des démonstrateurs GreenLys et Linear qui traitent essentiellement de la relation avec les clients résidentiels. Les enjeux des démonstra- teurs pour les fournisseurs Les démonstrateurs permettent aux fournisseurs de cerner leurs enjeux au- tour de la création de nouvelles offres, du développement du métier d’agréga- teur de flexibilité et des nouveaux modes de consommation. Développer et tester de nouvelles offres pour les clients Déterminer les conditions d’acceptabilité des offres « smart grid » Les offres des fournisseurs autour des smart grids consistent notamment à fournir aux clients une information sur leur consommation, une analyse et des conseils permettant de réduire leur facture et des outils pour piloter leurs usages et leur confort. La collecte de données peut être perçue comme intru- sive par les clients si elle ne respecte pas des obligations en matière de sécu- risation des données et de respect de la vie privée. L’un des enjeux des démonstrateurs est donc de déterminer et de tester, en lien étroit avec les clients testeurs, les conditions d’acceptation de telles offres et solutions techniques. Il s’agit notamment de démontrer la valeur ajoutée que représentent pour eux de telles offres, dès aujourd’hui et dans le contexte futur décrit plus haut. Concevoir et tester de nouvelles offres innovantes Par ailleurs, les fournisseurs mettent à profit les démonstrateurs pour conce- voir des solutions techniques et leurs fonctionnalités permettant de répondre à leurs besoins. Les démonstrateurs sont un cadre privilégié permettant de tester des offres en bénéficiant d’une grande proximité avec les partenaires industriels et les clients pour améliorer au fur et à mesure la qualité de service avec des délais de réalisation courts. 74 REE N°1/2015 LES DÉMONSTRATEURS SMART GRIDS EN FRANCEDOSSIER 1 En outre, les démonstrateurs per- mettent de tester de nouvelles offres tarifaires mettant à profit les comp- teurs intelligents et de nouvelles offres de services autour de l’efficacité éner- gétique comme le pilotage des instal- lations de chauffage électrique ou les suivis budgétaires. Déterminer les typologies de clients pertinentes pour les offres smart grid La valeur ajoutée des offres dépend de la typologie des clients considérés. Les critères sont technico-économiques (gisement de flexibilité et potentiel d’efficacité énergétique) mais aussi sociologiques. Tester de nouvelles relations avec les clients De plus, au-delà de la solution tech- nique et de l’offre, les démonstrateurs représentent une opportunité de tester de nouveaux modes de relation entre les fournisseurs et les clients : anima- tion d’une communauté de clients tes- teurs, organisation de challenges entre clients sur le thème de l’efficacité éner- gétique, mise à disposition d’outils per- mettant de mieux contrôler sa facture. Tester le consentement des clients à payer pour ces offres Enfin, au-delà du test du concept de l’offre et de l’évaluation du ser- vice apporté par le client, le démons- trateur présente l’opportunité pour le fournisseur de tester le consentement des clients à payer réellement pour ce type de services. Cette information est essentielle pour valider le modèle éco- nomique des offres. Développer le métier d’agréga- teur de flexibilité Concevoir les processus néces- saires à l’exploitation d’un por- tefeuille de flexibilité et notamment les interactions avec les autres acteurs L’activité d’agrégateur de flexibi- lité doit être concertée avec les autres acteurs de manière d’une part à leur permettre d’assurer leurs missions pré- vues par le code de l’énergie (Gestion- naire de Réseau de Distribution - GRD, Gestionnaire de Réseau de Transport - GRT) et d’autre part à maximiser la valeur créée pour le système élec- trique selon les signaux économiques existants. Concevoir et tester les modèles de prévision et d’optimisation du gisement de flexibilité d’un portefeuille Le métier d’agrégateur de flexibi- lité nécessite de prévoir chaque jour le gisement de flexibilité d’un portefeuille et d’en optimiser la valeur auprès des différentes contreparties (marché de l’électricité, mécanisme d’ajustement, marché de capacité…) dans le respect des contraintes contractuelles impo- sées par chaque fournisseur de flexibi- lité. Cette activité nécessite de disposer d’informations, de modèles de prévision et d’algorithmes d’optimisation. Il s’agit dans le cadre du démonstra- teur d’affiner les modèles et algorithmes et de pouvoir évaluer leur pertinence grâce à des cas réels. Tester le nouveau métier d’agrégateur de flexibilité Enfin, les processus liés au nouveau métier d’agrégateur de flexibilité au sein d’un fournisseur intégré sont conçus et testés afin d’en évaluer les coûts en cible. Ce travail permet aux fournisseurs d’évaluer les évolutions organisation- nelles nécessaires à la bonne marche de ces nouveaux métiers. Déterminer les solutions tech- niques nécessaires au portage de ces solutions Concevoir les solutions techniques et identifier les briques technologiques critiques A partir des offres élaborées avec les clients, l’enjeu du démonstrateur est de concevoir les processus à mettre en œuvre et les fonctionnalités des outils nécessaires à leur portage. Ces fonc- tionnalités recouvrent notamment dans le cas des offres smart grid : la gestion avancée des relations clients, l’agréga- tion technique des gisements de flexi- bilité des clients, la GMAO (gestion de la maintenance assistée par ordinateur), les nouveaux outils mis à disposition du client pour piloter son confort. L’implémentation de ces outils im- plique de nouvelles briques technolo- giques liées au “Big Data” et au “Data Analytics” qui permettent de traiter les volumes de données échangées dans le cadre des offres smart grid. En effet, il ne s’agit plus de traiter des consom- mations semestrielles mais des infor- mations de sous-comptage par usage remontées à un pas suffisamment fin pour apporter au client une analyse et des conseils de qualité. Déterminer les coûts des solutions techniques Les développements informatiques et techniques doivent permettent d’éva- luer les coûts de ces nouveaux outils. Tester la solution technique et évaluer son coût de fonctionnement De plus, l’enjeu du démonstra- teur est de tester la solution technique in vivo de manière à évaluer sa fiabilité et ses coûts de fonctionnement : coûts d’installation et de maintenance des dis- positifs installés chez les clients, coût d’hébergement et de maintenance du SI (système d’information) central. Le test des offres permet également d’évaluer le “cost to serve” du client. REE N°1/2015 75 Enjeux et apports des démonstrateurs smart grids pour l’évolution des métiers de la fourniture et des pratiques de consommation d’énergie Valider l’équilibre économique des offres et l’intérêt des clients Mesurer l’intérêt des clients Au-delà de l’acceptation de l’offre a priori par le client, le démonstrateur per- met d’évaluer la perception par le client de la valeur ajoutée de l’offre et de ses impacts – positifs ou négatifs. Dans le cadre des démonstrateurs smart grid, il s’agit notamment de mesurer : nombre de refus ou des interruptions en cours des ordres d’effacement par les clients. Ce taux reflète l’impact négatif des effacements perçus par les clients si l’on admet que le client ne déroge qu’en cas d’inconfort perçu ; - lenges consommation et les retours clients sur les forums : des challenges consommation sont organisés sur la communauté des clients testeurs. Le taux de participation permet d’évaluer l’intérêt des clients pour ce nouveau mode d’interaction et son efficacité pour aider les clients à maîtriser leur consommation ; au cours du démonstrateur : ce taux reflète l’intérêt des clients pour les offres testées. Il doit être pondéré par l’évolution naturelle liée aux déména- gements notamment ; par les clients : cette information per- met d’évaluer le besoin d’accompa- gnement des clients. Construire le cadre économique et réglementaire de cette nou- velle activité Une fois évalué les coûts des offres, l’appétence des clients et la valeur créée à partir de la flexibilité des clients et des services, il s’agira de déterminer les conditions de rentabilité des offres. Ces résultats alimenteront les réflexions autour des évolutions du cadre régle- mentaire des marchés de l’électricité. Apports de démonstrateurs smart grid : l’exemple des projets GreenLys et LINEAR Préambule GreenLys GreenLys est le premier démons- trateur français à tester le fonctionne- ment d’un smart grid dans sa globalité, en mettant à contribution les différents acteurs du marché de l’électricité, du producteur au consommateur final, en passant par le distributeur et le fournis- seur d’électricité. Ce projet mis en œuvre par un consortium de partenaires aux compé- tences complémentaires, représentatifs du système électrique français (ERDF, GEG, GDF SUEZ, Schneider Electric et Grenoble INP), associe des acteurs du smart grid (Atos Worldgrid, le CNRS EDDEN, Hespul, le CEA -LITEN, Alstom Grid, RAEE et RTE ) et bénéficie du sou- tien des villes de Lyon et Grenoble où cette expérimentation est menée. LINEAR LINEAR est le démonstrateur de la Région flamande (Belgique) qui, de 2009 à 2015, a permis d’étudier la flexi- bilisation de la consommation électrique des ménages en fonction de la produc- tion solaire et éolienne, du point de vue des technologies mises en œuvre, et des interactions avec les clients. Le projet est le fruit d’un partenariat entre des institutions de recherche (Uni- versité de Louvain, VITO, Imec, iMinds), des industriels (Laborelec – GDF SUEZ, Eandis, Infrax, FifthPlay, Viessmann, Proximus, Telenet, EDF Luminus, Siemens, Miele) et le gouvernement flamand. Retour d’expérience sur les offres Les offres testées dans le cadre de GreenLys sont limitées en termes de tarification par les structures tarifaires existantes. En effet, les compteurs Linky en place sur les zones de Lyon et Grenoble ne permettaient pas de mesu- rer plus de deux index. Or selon le code de l’énergie, les clients résidentiels ne peuvent être facturés que sur la base des données du compteur du gestion- naire de réseau de distribution. Dans GreenLys, pour tester des offres à plu- sieurs index (comme Linky devrait le permettre à l’avenir), GDF SUEZ et GEG ont donc proposé aux clients des offres simulées dans le cadre du démonstra- teur, c’est-à-dire, que le client paye sa facture réelle sur la base de ses deux index et bénéficie par ailleurs d’une inci- tation économique à consommer selon un calendrier plus évolué. Dans le projet LINEAR, les partici- pants contribuent à une évaluation du potentiel technique d’ajustement de la consommation, sans avoir reçu d’offre énergétique nouvelle. Les quatre scé- narios évalués dans LINEAR sont d’une part basés sur des réactions automa- tiques d’applications intelligentes pro- grammées par l’utilisateur et d’autre part sur des tarifications dynamiques vir- tuelles communiquées la veille à l’uti- lisateur (sans automatismes). L’effet financier des automatismes ou du com- portement modifié est compensé par rapport aux structures tarifaires réelles. De plus, la participation active des par- ticipants à l’ajustement fait l’objet d’une rémunération modeste sous forme de jeu. Les différents profils d’expérimentateurs dans le cadre de GreenLys et LINEAR On distingue quatre groupes d’expé- rimentateurs au sein de GreenLys : - les « technophiles », qui aiment tes- ter avant tout le monde les nouvelles technologies et des innovations ; - les « énergiphiles », déjà très informés sur la question de maîtrise de l’éner- gie qui voient dans GreenLys l’oppor- tunité de limiter leurs consommations énergétiques. 76 REE N°1/2015 LES DÉMONSTRATEURS SMART GRIDS EN FRANCEDOSSIER 1 - les « écophiles », convaincus que les économies d’énergie individuelles vont dans le sens d’une approche plus globale du développement durable ; - les « économes » surtout intéressés par la réduction de leur facture d’énergie. Deux points en commun à tous les expérimentateurs : 1- quelles que soient leurs motivations, ils aiment suivre et connaître leurs consommations ; 2- tous étaient déjà engagés préalable- ment dans une logique de maîtrise de l’énergie. GreenLys conforte leur démarche et s’inscrit « naturellement » dans ce parcours. L’enquête sociologique menée dans GreenLys met en avant : expérimentateurs dès la phase d’instal- lation des équipements GreenLys, indis- pensable à l’appropriation des outils et des services ; régulière et pédagogique sur les thé- matiques liées à la sécurité des informations, aux effacements de consommations, aux services et équi- pements de maîtrise de l’énergie (MDE) proposés... partie d’une communauté permettant le partage des bonnes pratiques (utili- sation du matériel, optimisation – mais pas réduction – des comportements de consommation…). Dans le démonstrateur LINEAR, un groupe de 500 personnes, repré- sentatif de la population de la Flandre (Belgique), a participé à une enquête préalable vis-à-vis de leur attitude envers les applications intelligentes dans l’envi- ronnement résidentiel (lave-vaisselle, lave-linge, sèche-linge, ballon d’eau chaude… communicants). En sont res- sortis quatre segments : « les militants » (36 %), « les supporters » (27 %), « les sceptiques » (25 %) et « les refuseurs » (12 %). L’âge moyen des contributeurs des différents segments était très différent (plus jeunes chez les militants et plus âgés chez les refuseurs). Cependant, ces différences n’ont pas été déterminantes pour la suite. Un soutien réel vers l’uti- lisation d’applications intelligentes a été observé, malgré les barrières que sont le coût attendu, le contrôle et la sécurité, même pour le groupe des supporters. Au moment du recrutement des par- ticipants au démonstrateur, un effort a été réalisé pour intéresser également les « sceptiques » et les « refuseurs ». Cepen- dant, in fine le groupe d’expérimentateurs, constitué de 240 familles, comporte essentiellement des « militants » (82 %) et des « supporters » (16 %). Cet exercice a été refait après la période de quinze mois de tests d’ajustement de la consommation : une répartition plus réa- liste de 57 % de « militants », de 32 % de « supporters et de 9 % de « sceptiques » fut mesurée, démontrant une certaine évolution de la perception des clients. La perception de confort et de sécu- rité de l’utilisation des applications intel- ligentes est restée inchangée, mais le sentiment de perte de contrôle du moment de démarrage de l’application et de diminution de la facilité d’utilisa- tion a joué. L’attitude globale est restée positive. Les points d’attention sont : le retour d’information vers l’utilisateur concernant le moment de démarrage/arrêt réel des applications, la simplicité de l’interface de programmation et la résolution des pro- blèmes techniques liés à l’utilisation de prototypes (propres au démonstrateur). Les impacts sur les pratiques de consommation GreenLys fait émerger de nouvelles pratiques de régulation de l’énergie bien acceptées par les expérimentateurs. L’expérimentation a modifié la manière de consommer de l’énergie pour pré- server voire pour améliorer les conforts thermique et domestique. Les expéri- mentateurs consomment plus en heures Figure 2 : Exemple d’écrans à disposition du client dans GreenLys. Figure 3 : Exemple d’écrans à disposition du client dans GreenLys. REE N°1/2015 77 Enjeux et apports des démonstrateurs smart grids pour l’évolution des métiers de la fourniture et des pratiques de consommation d’énergie creuses et modulent plus finement les consommations en chauffage ou en eau chaude sanitaire. Ce résultat confirme l’ef- ficacité d’offres tarifaires incitatives lorsque le client dispose des éléments de suivi de sa consommation et des outils pour pilo- ter son confort (figures 2 et 3). Le rapport aux effacements des expérimentateurs Dans GreenLys, seuls les usages de chauffage et de production d’eau chaude sanitaire (ECS) sont pilotés. Peu de déro- gations aux sollicitations de l’agrégateur ont été observées (5 %). De manière générale, les expérimentateurs interro- gés ont indiqué avoir peu de réticences concernant les effacements de consom- mation maîtrisés et n’ont pas ressenti d’impact sur leur confort. Le nombre de dérogations reste stable depuis le début de l’expérimentation. Toutefois, l’enquête a montré que la majorité ne déroge pas par manque de compréhension du dispositif. Par ail- leurs, la minorité qui le comprend bien et qui ne déroge pas, voit dans l’efface- ment un moyen éthique de fournir de l’énergie à tous lorsqu’il y a des pics de consommation ou des ruptures d’appro- visionnement. Cette étude sera appro- fondie dans la suite du projet GreenLys de façon que, même si le système est bien compris, les dérogations restent en nombre limité. Ce point est important pour valider le gisement de flexibilité chez les clients résidentiels. En ce qui concerne LINEAR, la fatigue ou non de l’utilisateur à répondre aux demandes d’ajustement se montre dif- féremment, selon les scénarios auto- matiques ou à tarifications dynamiques. Dans le premier cas, l’expérimentateur doit programmer son application intel- ligente d’abord, mais ensuite tout se passe sans intervention de sa part : en fonction de l’interface de programma- tion simple ou non, aucune fatigue n’a été mesurée, mais le nombre de cycles programmés était faible pour les inter- faces trop complexes. Dans le cas des tarifications dynamiques, l’expérimen- tateur devait agir sur base d’une com- munication visuelle des tarifs : les modifications comportementales de la consommation sont restées très limi- tées et ont été suivies d’une fatigue importante. Les expérimentateurs ont indiqué que la participation demandait un effort excessif, était invasive et trop complexe. En conclusion, l’effort de program- mation des applications doit être réduit à un minimum pour l’utilisateur ; les tari- fications dynamiques doivent être asso- ciées à un système de pilotage des principaux usages du client (chauffage et production d’ECS) pour l’aider à profi- ter de ce tarif pour minimiser sa facture. L’effacement n’est qu’un élé- ment d’une solution d’efficacité énergétique Les éléments collectés dans GreenLys montrent que les vrais enjeux des clients sont l’efficacité énergétique et la réduc- tion de la facture. A ce titre, il apparaît que les clients attendent de leur fournis- seur une réponse complète à leur attente. L’effacement n’en constitue qu’une brique qui permet de réduire les émissions de CO2 mais aussi de réduire le coût de la démarche d’efficacité énergétique du client grâce à la valeur que les efface- ments apportent. Grâce à GreenLys, les fournisseurs GDF SUEZ et GEG ont développé de nouvelles solutions qui appuieront leurs clients dans leur démarche d’efficacité énergétique active. Retour d’expérience sur le métier d’agrégateur de flexibilité et la valeur créée Les gisements de flexibilité peuvent être anticipés Pour anticiper le gisement de flexibi- lité, il est nécessaire de calculer : par type : les modèles de prévisions statistiques permettent de prévoir les consommations des usages flexibles de façon agrégée avec une précision suffisante pour l’activité d’agrégation de flexibilité (MAPE <10 % sur des courbes de charge au pas 10 minutes pour 400 sites résidentiels dans le cas du projet GreenLys) ; le taux de dérogation des clients est stable. Il est sensible à la durée de l’ef- facement, au nombre d’effacements par jour et aux modalités d’information du client concernant la mise en œuvre des effacements. Dans le cadre de GreenLys, il est de l’ordre de 5 % pour des effacements d’une durée d’une heure avec la technologie développée par Schneider Electric. Dans le cadre d’un autre démonstrateur, GDF SUEZ a atteint 3 % de dérogations car l’efface- ment en cours était signalé seulement par un signal lumineux dans le tableau électrique ; à l’activation de la flexibilité : par ail- leurs, les deux saisons de chauffe ont permis de confirmer que le report de charge suite à un effacement est com- pris entre 40 et 60 % dans l’heure sui- vant l’effacement. Ce report est calculé en comparant la consommation mesu- rée au pas de 10 minutes avec une courbe de référence calculée à partir d’un historique de consommation ou d’un panel de clients de référence. Au- delà d’une heure après la fin de l’effa- cement, le volume reporté est difficile à mesurer car il peut être confondu avec l’erreur d’estimation de la réfé- rence. GreenLys va tester en 2015 une méthode de construction de réfé- rence basée sur un panel comparable au portefeuille effacé. Dans l’attente d’une meilleure référence, la simula- tion thermique a permis de démon- trer que le report d’énergie effacée est 78 REE N°1/2015 LES DÉMONSTRATEURS SMART GRIDS EN FRANCEDOSSIER 1 supérieur à 95 % dans les 24 heures suivant la fin de l’effacement ; l’activation de la flexibilité : le rebond observé est quant à lui de l’ordre de 50 % et peut être maîtrisé grâce à une reprise progressive de la charge à la maille locale ou à la maille du porte- feuille de flexibilité (figures 4 et 5). Valeur des effacements La valeur du gisement de flexibi- lité dépend notamment du délai d’ac- tivation, des durées maximales et minimales des modulations et du nombre maximum de modulations par jour. Dans le cadre de GreenLys, les modulations réalisées ont jusqu’à maintenant été d’une heure, deux fois par jour sur le chauffage électrique et la production d’ECS. L’impact de ces modulations a été quasi imperceptible : la baisse de température intérieure a été de l’ordre de 0,2 °C en hiver après une heure d’effacement. Cette baisse dépend de la température extérieure, des apports intérieurs (cuisson notam- ment) et de l’heure de la journée. Le report de la production d’ECS la nuit n’a pas été perçu dans la mesure où les reports de consommation ont eu lieu avant 6 h 00. Cette expérience montre que la durée des modulations pourrait dans certaines conditions être augmentée. Par ailleurs, l’expérience de GreenLys a confirmé l’importance des gisements entre 17 et 20 h 00. La prochaine étape consistera à ajuster la durée des efface- ments au cours de cette période pour en maximiser la valeur tout en garantis- sant au client le confort qu’il souhaite. Cela confirme la grande valeur que présentent les modulations d’usages thermiques (rafraîchissement, chauf- fage, production d’ECS). En effet, ils sont mobilisables sans impacts notables sur le confort des utilisateurs. De plus, lorsque le niveau de consommation de ces usages flexibles est lié au climat, le niveau de ces gisements de flexibi- lité est corrélé au besoin de flexibilité du système électrique lors des pointes de consommation. Dans le contexte de LINEAR, la péné- tration du chauffage électrique direct étant beaucoup plus faible en Belgique, le potentiel d’ajustement des charges thermiques est plus limité. De façon plus générale, toutes charges confon- dues, le potentiel dans LINEAR est Figure 5 : Effacement de consommation à 7 h 00. Figure 4 : Présentation graphique des différentes notions. REE N°1/2015 79 Enjeux et apports des démonstrateurs smart grids pour l’évolution des métiers de la fourniture et des pratiques de consommation d’énergie resté plus limité au niveau de la décon- gestion du réseau électrique local. En revanche, au niveau de la maille du por- tefeuille de flexibilité, l’ajustement par l’agrégation en masse de charges plus petites comme le gros électroménager et la recharge de véhicules électriques a montré un potentiel réel face au désé- quilibre du système électrique (créé par exemple par les productions intermit- tentes). La figure 6 montre un exemple de la capacité de 154 ménages équi- pés d’applications intelligentes et agré- gées par un pilotage central destiné à suivre un signal complexe de déséqui- libre causé par l’intermittence d’une pro- duction éolienne. La relation avec les gestionnaires de réseaux de distribution (GRD) reste à construire Un premier niveau de relations tech- niques a été défini entre le GRD et l’agré- gateur dans le cadre du projet GreenLys. Cependant, il ne s’agit encore que d’une information de l’agrégateur de flexibilité vers le GRD de manière à lui permettre d’évaluer l’impact du programme de modulation sur son réseau. Il est néces- saire de développer les modes de ges- tion en cas de contraintes techniques sur le réseau de distribution limitant les programmes de modulation pré- vus par un ou plusieurs agrégateurs. Il sera nécessaire par ailleurs de détermi- ner les conditions financières de telles limitations. Dans tous les cas, la complexité du processus qui sera mis en œuvre doit être cohérente avec les enjeux tech- niques et financiers pour le système électrique. On pourrait ainsi envisager des seuils en deçà desquels le proces- sus d’échange d’informations entre le GRD et l’opérateur d’effacement reste- rait simple tout en donnant de la visi- bilité aux acteurs de marché sur le processus cible à mettre en place dès que cela sera nécessaire. Le démons- trateur GreenLys permet un dialogue de qualité entre ERDF et GDF SUEZ sur ces questions. Le résultat de ces échanges alimente le débat entre tous les acteurs sous l’égide de la Commission de régu- lation de l’énergie (CRE). Les mêmes constats ont été faits dans le projet LINEAR. Le besoin d’un échange d’informations techniques et limitées en complexité a été identi- fié lors de la mise en parallèle des dif- férents scénarios testés. Deux de ces scénarios avaient comme objectif une optimalisation technique du réseau alors que les deux autres avaient pour but une optimalisation du portefeuille énergétique système. Le besoin d’une régulation de la flexi- bilité en termes d’échange de données pour maximiser la valeur pour le sys- tème électrique dans son ensemble a été confirmé lors du débat public orga- nisé à l’occasion de la clôture du projet le 9 décembre 2014 à Bruxelles. Intégration de l’agrégateur au sein des processus d’un fournisseur L’activité d’agrégateur de flexibilité doit être liée aux fonctions de manage- ment d’énergie du fournisseur en J-1 et en intra-journalier pour notamment : clients dont les usages électriques sont flexibles en valorisant la flexibi- lité sur le marché “day-ahead” (J-1). Pour cela, les modulations sont optimi- sées sur la base d’anticipation de prix et sont mises en œuvre suite au fixing sur le marché ; marché intra-journalier : les modu- lations prévues en J-1 peuvent être modifiées en fonction des oppor- tunités sur le marché “intra-day” (dont la liquidité encore faible à ce jour devrait croître avec le dévelop- pement des énergies renouvelables intermittentes comme le montre l’exemple allemand) ; Figure 6 : Exemple d’un signal (en bleu) de déséquilibre causé par l’intermittence de la production éolienne et du signal (en rouge) de charges agrégées en compensation – Cas réel mesuré sur 154 ménages équipés. 80 REE N°1/2015 LES DÉMONSTRATEURS SMART GRIDS EN FRANCEDOSSIER 1 portefeuille de soutirage et de produc- tion : en fonction des écarts obser- vés en temps réel par le responsable d’équilibre, le portefeuille de flexi- bilité peut être utilisé pour minimi- ser les coûts des écarts. Cette valeur devrait augmenter avec le dévelop- pement des énergies renouvelables intermittentes qui pourraient susci- ter des écarts du fait des difficultés de prévision. Ces processus existaient déjà pour les clients à courbe de charge télé-relevée. Ils ont été testés pour les clients profi- lés (clients résidentiels) qui doivent faire l’objet d’un traitement statistique et dont le volume est valorisé via le dispositif NEBEF. Il permettra de gérer l’apparition des « consomacteurs » et des « prosu- mers » qui imposeront aux fournisseurs de gérer les clients comme des éléments actifs de leur portefeuille et non passifs comme par le passé. Ces processus per- mettront aux fournisseurs d’apporter le maximum de valeur aux clients flexibles au sein de leur portefeuille. Conclusion GreenLys et LINEAR sont des dé- monstrateurs impliquant des entre- prises représentant tous les acteurs du système électrique. Cette diversité per- met de tester les nouvelles relations et nouvelles offres que les fournisseurs proposeront à leurs clients pour les accompagner dans leur démarche d’effi- cacité énergétique. GreenLys et LINEAR ont montré que des solutions tarifaires innovantes associées à des solutions de suivi des consommations et de pilo- tage du confort permettent aux clients de modifier durablement leur compor- tement de consommation. Le métier d’agrégateur de flexibi- lité nécessaire pour gérer le carac- tère actif des consommateurs devenus « consomacteurs » a pu être testé dans GreenLys et LINEAR. Cependant les relations techniques avec les GRD doivent encore être approfondies pour permettre la création du maximum de valeur ajoutée sans pénaliser la qualité des réseaux de distribution. Enfin, si les premières études sociolo- giques montrent une bonne acceptation des offres d’effacement et d’ajuste- ment, elles doivent être approfondies pour déterminer si le nombre des effa- cements par jour et leur durée pour- raient être augmentés dans le respect du confort du client afin de maximiser la valeur pour le système électrique en général et pour le client en particulier. LES AUTEURS Guillaume Lehec, ingénieur des Mines de Paris, est directeur du département Agrégation de flexibilité depuis 2012 au sein d’Ecometering, filiale de GDF Suez. Il a auparavant travaillé à la R&D de GDF Suez sur l’insertion des productions dé- centralisées et sur les solutions d’effica- cité énergétique des usages électriques (2001-2006). Puis au sein de la branche Energie France, il a été en charge de la gestion opérationnelle du contrat d’ache- minement avec les GRD (2007-2009). Enfin, il a été en charge de la couverture du risque lié à l’approvisionnement en gaz des clients B2C (2010-2011). Rafaël Jahn est ingénieur civil en élec- tromécanique, énergie électrique de la KULeuven (Belgique), 2004. Il a débuté à la CREG, le régulateur fédéral belge du marché de l’énergie. Depuis 2006, il travaille à Laborelec – GDF SUEZ comme expert systèmes électriques et est depuis 2009 Technology Manager Monitoring and Metering (métrologie et qualité tension). En 2008-2009, il a fait partie de l’équipe Laborelec en Antarc- tique, en charge de la construction du micro-réseau de la base polaire belge « Princesse Elisabeth ». Depuis 2011, il est responsable du projet LINEAR pour Laborelec – GDF SUEZ. Etienne Gehain, docteur en élec- trochimie de la Middlesex University (Londres) en 1993, a travaillé plus de 10 ans à la R&D de Gaz de France, notam- ment sur l’insertion des productions dé- centralisées d’énergie dans les réseaux électriques (projet EU-DEEP). Après quatre années comme responsable du département Support de la direction des Ventes grands comptes de GDF SUEZ, il est revenu en R&D, en charge du pro- gramme Corporate Smart Energy & Envi- ronment. Il contribue au développement des technologies digitales et de stockage d’énergie pour les activités existantes et futures du Groupe.