Conférence sur les Smart Grid à Paris les 6 et 7 avril 2011

Les autoroutes de l’information rejoignent les réseaux électriques.

Roland Dubois de l’ASPROM est un insatiable organisateur de conférences portant sur les enjeux technologiques de demain pour La France et l’Europe. Après une conférence sur les enjeux économiques, technolgiques et industriels du photovoltaique, il s’attaque maintenant aux Smart Grid, dans une conférence qui aura lieu les mercredi 6 et jeudi 7 avril à Paris, au siège de l’UIMM avenue de Wagram.

Des approches assez différentes

Le terme de Smart Grid nous vient bien sûr des Etats Unis… Le Grid aux US est le réseau électrique. Il s’agit de le(s) rendre intelligent(s) et de mieux les contrôler grâce aux technologies informatiques. Voila un vaste programme qui a commencé aux Etats Unis depuis plusieurs années après quelques monstrueuses pannes d’électricité qui, malgré un certain impact sur la natalité locale, ont sonné l’alerte sur l’état de délabrement avancé du réseau électrique Américain. Pour vous faire une première idée des quelques enjeux qui se posent en France, je vous recommande de relire quelques articles que j’ai écris en 2010 suite à un voyage chez IBM à La Gaude, cherchant à débroussailler le terrain autour de quelques expérimentations conduites en France chez EDF avant le vote de la loi NOME.

Une loi de dérégulation dont on cherche encore les avantages

Adoptée le 26 novembre 2010, cette loi a comme conséquence l’augmentation significative des prix à la consommation de l’électricité alors que la France, grâce au nucléaire, produit l’électricité la moins chère et la moins polluante du monde… Voir aussi cet article de Olivier Pavie sur l’enjeu mondial que représente les compteurs électriques intelligents. J’avais aussi écrit un article dans feu PC Expert. La littérature sur les Smart Grid est abondante, mais reste souvent technique. Le site américain http://www.smartgrid.gov crée à la fin 2009 a comme équivalent Français le site crée à la fin 2010 http://www.smartgrids-cre.fr de la CRE (Commission de Régulation de l’Energie). Une rapide étude comparée des deux sites devrait permettre de dévoiler quelques intéressantes différences d’approches entre les 2 pays qui partent de situations très différentes, avec des approches aussi très différentes. A noter le livre blanc du Gimelec qui propose d’aborder les Smart Grid par l’offre. Sur le site de la CRE, le rôle et la position du consommateur dans les Smart Grid sont abordés de façon plutôt anecdotique ou règlementaire.

Le consommateur français peu impliqué dans la démarche

L’objectif de la conférence organisée par ASPROM est d’éclaircir les rapports entre les enjeux techniques, les enjeux industriels et les enjeux politiques des smart grid. Si l’objectif des Etats Unis est de restructurer son réseau et maitriser ses coûts de production électrique en associant étroitement les consommateurs, la France, contrainte de déréguler par la Commission Européenne, doit mettre en place une situation de marché concurrentiel, dont paradoxalement on ne saisit pas bien l’intérêt pour le consommateur. Limiter la pollution, contrôler la consommation, réduire les coûts, améliorer les performances, garder sa prédominance en Europe… tous ces objectifs n’impliquent guère le consommateur à qui on demande de consommer….et de payer… et qu’on ne cherche pas trop à informer ou même impliquer. Même si le but de la conférence est d’aborder principalement les outils et les applications sur les réseaux électriques qui permettent de gérer l’énérgie, il est bon de garder les enjeux sous-jacents en tête.

Un foisonnement d’applications innovantes

L’objet de la conférence est de montrer comment la convergence entre les réseaux électriques et les réseaux informatique peut générer un vaste domaine d’applications nouvelles et innovantes. Pour cela, Roland Dubois fait appel à quelques spécialistes du secteur des télécommunication et de l’électricité.  Olivier Jehl, Directeur de l’Internet et du téléservices chez Edf ouvrira la conférence en s’intéressant au rôle du compteur intelligent dans la problématique d’une meilleure gestion de l’Energie. Il a suivi plusieurs expérimentation de pilotage à distance de compteurs intelligents réalisés par des filiales d’EdF. Olivier Hersent est un sérial entrepreneur qui  a crée et revendu la société NetCentrex qui fut une spin off de France Télécom au milieu des années 90. Pionnier des infrastructures logicielles de voix sur IP, il a crée voici quelques mois la société Actility, qui veut être l’Appstore des applications liées aux smart grids. Appelée ThingPark, cette plateforme recevra les logiciels destinées aux compteurs intelligents et à tous les appareils destinés à la gestion de l’énergie sur les réseaux publics ou privés, comme par exemple les réseaux de rechargement des voitures électriques.

Linky d’ERDF

Alors que les consommateurs californiens sont déjà pratiquement tous équipés d’un compteur électrique communiquant, la France en est encore aux projets pilotes. Linky a été installés dans 300000 foyers  lyonnais et tourangeaux pour définir son périmètre de fonctionnalités, son fonctionnement en rapport avec les objectifs de gestion energétique et l’accueil des consommateurs. Jean-Marie Bernard, directeur du projet Linky chez ERDF tirera les premiers enseignements avant la généralisation aux 35 millions de foyers français. Il sera suivit de Pierre Malrard, directeur R&D chez Atos WorldGrid qui est un des partenaires du projet Linky, chargé de la gestion informatique du réseau de distribution. Atos est directement concurrent d’IBM pour la gestion intelligentes des réseaux smart grids de basse tension.  Entre temps, Alain Moreau et Olivier Genest de Trialog, l’un des partenaires d’Atos, expliqueront les différents enjeux du déploiement d’une architecture de gestion des réseaux de smart grid au niveau national, faisant appel à un écosystème de fournisseurs au niveau des utilisateurs.

Un panel de fournisseurs et le secteur public

Le reste de la conférence sera consacré à des présentations de fournisseurs de services et d’outils avec des Start’ups comme Ijenko,  Neelogy, Sagemcom, Fludia, Connected Object, Voltalis, a côté de sociétés un peu plus mures comme Alcatel Lucent, Microsoft, sans oublier les incontournable du secteur public, le pôle de compétitivité S2e2 (Sciences et systèmes de l’Energie Electrique), le CEA et l’ADEME (Agence de l’environnement et de la Maitrise de l’Energie) qui permettront de recentrer les enjeux et de rappeler la feuille de route stratégique sur les « réseaux et systèmes électriques intelligents intégrant les énergies renouvelables » mise en place par un panel d’experts et de déterminer une vision de l’horizon 2050 en matière de consommation d’énergie. L’ADEME dispose dans le cadre du grand emprunt d’un fond à hauteur de 250 M€ pour développer des applications dans le domaine des réseaux énergétique intelligents.

Voitures tout électrique, nouveaux challenges pour les collectivités locales

C’est en Californie et au Japon que Nissan (et non pas Renault-Nissan) a décidé de commercialiser cette année sa première voiture électrique, la Leaf, dont on connait depuis longtremps l’essentiel des caractéristiques. C’est Carlos Tavares, Executive VP de Nissan North America qui, dans un anglais impeccable, présentait les éléments de cette première  commercialisation en Californie lors de la conférence Plug-In 2010 à San José cette semaine.  Mais  ni General Motors qui annonçait aussi la commercialisation de sa Volt, ni Nissan ne disposent d’usines de fabrication en Californie, c’est peut-être pour cette raison que  Le « Gobernator » de l’Etat de Californie, Arnold Schwarzenegger qui devait parler au cours de l’évènement, ne s’est pas déplacé… Il a été possesseur d’une Tesla avant que  le site  de fabrication du constructeur  ne s’installe à Fremont dans les usines de Toyota récemment fermées. Il aurait revendu son bolide depuis, se plaignant d’y être  trop à l’étroit…

La Californie en avance…avec de grosses subventions

La Californie sera cependant en avance dans  l’utilisation des voitures électriques intégrales, sans autre source d’énergie, dites à zéro émission. D’ores et déjà la concurrence s’installe entre les deux véhicules, mais Nissan s’oriente vers une voiture de milieu de gamme dont le prix d’entrée est de $32780, alors que la Volt coutera $41000, un cran au dessus pour des qualités routières sensiblement identiques. A noter que les deux constructeurs bénéficient d’un avantage à travers une subvention fédérale de $7500 par véhicule, la Californie ajoutant une autre subvention de $5000 par véhicule.

Une Leaf Nissan coutera donc $20200 à un résident californien alors que la Volt lui coutera $28500. Cette dernière n’est cependant pas une voiture électrique intégrale puisqu’elle comporte un moteur à essence qui peut recharger les batteries en cas de besoin. Mais, au delà d’une différence de prix notoire entre les deux véhicules dont les premiers modèles seront livrables aux Etats-Unis  au quatrième trimestre de cette année, un certain nombre de challenges immédiats liés aux infrastructures nécessaires et à la manière d’utiliser ce genre de véhicule étaient évoqués au cours de la conférence, sans que des réponses vraiment claires y soient apportées.

Un plan ambitieux pour Nissan

Le plan de Nissan semble de loin le plus ambitieux pour les Etats-Unis puisque le constructeur, qui vient de construire une nouvelle usine aux Etats Unis, dans le Tennessee,  envisage de vendre 20000 voitures la première année de sa disponibilité contre 10000 pour la Volt et d’atteindre 150000 voitures par an dès 2013 alors que Général Motors ne vendrait que 30000 voitures la seconde année.  A noter cependant que les efforts de Nissan aux Etats-Unis ne sont pas repris par Renault en France puisque la Zoe reste un concept qui ne sera pas mis en oeuvre avant 2012. Carlos Tavares admettait que le choix de Nissan s’est porté sur le marché le plus favorable et le plus développé. « Nous visons d’abord  le marché résidentiel indiquait-il. Les familles californiennes habitent plus fréquemment dans une maison avec un garage. D’autre part, il y a souvent 2 ou plus de 2 véhicules dans un foyer  et il est facile de dédier un véhicule aux trajets pour le travail ou aux trajets en ville. » Le constructeur avait mis en place un système de pré-inscriptions demandant aux acheteurs de réserver leur véhicule en payant 99 dollars. Une quinzaine de milliers d’acheteurs potentiels seraient déjà inscrits.

Autonomie et recharge des batteries…manque d’infrastructure

Le principal souci de l’utilisation d’une voiture entièrement électrique est bien sur l’autonomie du véhicule et la possibilité de recharger les batteries. Le rayon d’action de la Leaf est d’environ 160 kilomètres alors que le rayon d’action de la Volt n’est que de 60 km, étendu à 300 km grâce à son moteur à essence. Le principal souci du propriétaire d’une telle voiture sera donc d’adapter son mode d’utilisation à cette contrainte majeure, pour laquelle aujourd’hui aucune infrastructure n’est en place.  Le rechargement des batteries nécessite une installation particulière, que ce soit dans le garage du particulier ou bien dans des sites spécialisés, sites autour desquels on a commencé de voir apparaitre un certain nombre d’idées extravagantes.  L’autonomie d’une voiture entièrement électrique peut changer considérablement selon le temps (utilisation du chauffage ou de la climatisation) selon la vitesse, le jour ou la nuit (utilisation des phares et ou de la radio), les embouteillages. La Leaf dans les mailleures conditions peut parcourir jusqu’à 200 km, mais dans des mauvaises conditions  son autonomie peut être réduite de moitié, à 80 km, ce qui demandera au chauffeur des calculs de prévisions souvent très risquées.

La batterie de la Leaf, qui est composée de cellules en Lithium-Ion offre une capacité de 24 Kwh. Il faut environ 6 à 8 heures pour la recharger entièrement sur une alimentation en 120 volts et environ 3 à 6 heures sur une alimentation à 240 volts. Des systèmes d’alimentation rapide sont envisagés permettant une recharge en 1heure, mais ils ne sont pas encore accessibles aux particuliers. La plupart du temps, le poste d’alimentation pour les voitures électriques nécessite une installation spéciale, installation qui chez un particulier disposant de son propre garage, coûte environ $2000. Les Etats-Unis (le DoE au niveau fédéral)  subventionnent le coût de cette installation à hauteur de 2000 dollars. L’installation d’un poste dans les garages des particuliers en Californie résout donc, par le haut, une petite partie de la mise en œuvre des voitures électriques intégrales.

Le modèle du téléphone sans fil…!!

De ce point de vue, au cours de la manifestation PlugIn 2010, Smart (une filiale de Daimler Benz) présentait sa voiture avec un moteur entièrement électrique qui sera disponible en Octobre. Certaines d’entre elles circulent déjà à Londres. L’intérêt de l’approche de Smart est de donner la possibilité de recharger sa voiture sur une prise électrique classique. Le constructeur a disposé un transformateur à l’intérieur de la voiture qui permet de recevoir directement et indifféremment du courant électrique domestique 120 ou 240 volts sur une prise non modifiée. La solution a été développée en partie par Coulomb Technologies. L’utilisateur de la Smart électrique n’aura donc pas à installer une prise spéciale dans son garage (s’il dispose d’un garage) mais devra  se préoccuper de trouver une prise électrique pour recharger sa voiture lors de ses déplacements. Les temps de rechargement risquent en revanche d’être plus long.

Chez Smart, on dit que cette approche est sensiblement la même que celle du téléphone cellulaire… Il y a cependant un certain nombre de différence auxquelles conducteur d’une voiture électrique devra faire sérieusement attention! Aujourd’hui, aussi bien aux Etats-Unis qu’en France, il n’est pas possible de vendre de l’électricité sans y être dument habilité, ce qui limitera considérablement la mise en œuvre d’une infrastructure de « stations service électriques ». De ce fait, le problème de cette infrastructure n’est pas encore véritablement abordé.

Voitures électriques et smart grid

Chez Schneider Electrics, société Française qui fourni (entre autres)  les tableaux  électriques chez les particuliers et les entreprises, la démarche est centrée sur la fourniture des composants pour la mise en place d’une infrastructure, aussi bien commerciale que chez les particuliers. La société propose aux particuliers  une centrale de gestion de l’énergie interconnectée avec les smart meters domestiques et au smart grid pour permettre une meilleure gestion de la recharge de la voiture électrique dans le garage de la maison.

En effet, dès le moment où un parc important d’automobiles électrique sera sur le marché, les courbes de demande d’électricité vont se modifier car tout le monde voudra recharger sa voiture en même temps, la nuit…Cet aspect est encore peu abordé et mal  estimé dans la mise en œuvre des smart grid, mais il jouera un rôle important. Schneider Electrics, comme d’autres constructeurs, travaille aussi sur des postes d’alimentation publics, en self service. L’offre est déjà assez riche, mais les sites installés se comptent sur les doigts de la main pour l’instant. Les modèles économiques du rechargement extérieur des voitures électriques dépendront des courbes d’adoption des voitures électriques et des investissements à réaliser, paramètres mal connus pour l’instant. La Silicon Valley suscite bien évidement de nombreuses start’up qui cherchent à y apporter des solutions. L’une d’elles, appelée Plugless Power, propose même un systèpme de recharge par induction…

Un nouveau problème pour les collectivités locales

La mise en place d’une infrastructure de maintenance et de rechargement des batteries électriques de voiture est un problème qui devrait concerner les municipalités et les collectivités locales, mais aujourd’hui, peu y pensent. C’est pourquoi  les constructeurs automobiles contournent le problème et cherchent à créer la demande en ciblant dans un premier temps  le marché résidentiel en Californie puis au Texas chez Nissan ou en offrant une voiture hybride chez General Motors.  La France, où beaucoup de gens habitent en immeuble et laissent leur voiture dans la rue, semble nécéssiter une approche différente.  La société Better Place, crée à Palo Alto par l’ingénieur Israélien Shai Agassi, candidat malheureux à la succession de Hasso Platner chez SAP,  a immaginé un système de  batteries interchangeables qui permet à des sociétés de maintenance de « faire le plein » d’une voiture électrique en quelques minutes en changeant tout simplement la batterie grâce à un dispositif automatique sachant que les batteries sont souvent placées  sous le plancher de la voiture.

En accord avec Better Place, Renault-Nissan étudierait un système de batteries interchangeables pour ses voitures électriques. Carlos Tavares précisait que la batterie de la Leaf qui sera commercialisée n’était pas interchangeable. Un petit réseau de stations d’échanges de batteries de voitures électriques existerait dejà en Israel.  Le modèle économique des batteries interchangeables n’est pas  encore clair dans la mesure où une infrastructure de stations services devra être mis en place , sans compter la standardisation des batteries sur toutes les voitures électriques de manière à les rendre interchangeables par un même dispositif. Enfin quel sera le coût de l’échange d’une batterie? Ira-t-on vers un modèle de location? Voila une nouvelle infrastructure à mettre en place qui n’était pas abordée dans le SNIT, le plan Transport  publié récemment par le gouvernement Français.