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Le réseau intelligent à portée de main
Dans le passé, le développement rapide des réseaux de distribution d’électricité s’est accompagné d’un développement similaire dans le domaine de la mesure de l’énergie. De grands noms ont participé au développement des compteurs électriques, tels que Thomas Edison, Lord Kelvin et même Sir Hiram Maxim, l’inventeur de la mitrailleuse.
Évolution conservatrice de la distribution d’électricité
Il est possible d’établir un autre parallèle avec les réseaux de distribution d’électricité : presque tous les développements ultérieurs ont été très conservateurs. Ce lent processus d’évolution a été interrompu par l’intervention politique et les efforts presque fanatiques visant à réduire l’empreinte carbone mondiale.
Cependant, aucune analyse d’impact de cet effort n’a été entreprise, et les auteurs des politiques n’ont pas tenu compte du fait que l’énergie est chère et difficile à stocker, et que le système de distribution doit être dans un état d’équilibre entre la production et la consommation. De plus, sous prétexte de faible efficacité, les charges purement ohmiques sont exclues du système.
Les défis des systèmes énergétiques modernes
Il en résulte, d’une part, une production d’énergie dynamique, le plus souvent imprévisible, à partir de schémas de distribution classiques et, d’autre part, des appareils modernes avec des taux élevés d’inversion de réseau influencés par des harmoniques plus élevées.
Les amortisseurs naturels de ces harmoniques supérieures, comme les ampoules à incandescence, ne sont plus produits aujourd’hui. Il ne sert à rien de se lamenter sur cet état de fait. Il faut plutôt chercher une solution pour contrôler et stabiliser l’état du réseau de distribution d’électricité.
Quelles sont les limites des systèmes actuels ?
Les systèmes déployés, basés sur la directive européenne « 20-20-20 », présentent un inconvénient fondamental : ils se concentrent avant tout sur la diminution de la consommation d’énergie. Ils peuvent contribuer à diminuer les coûts, mais la question reste de savoir dans quelle mesure et pour qui.
Ces systèmes coûteux (dont l’échéance finale de déploiement est fixée à 2020) sont impuissants face aux solutions d’état critique. Il y a deux raisons principales à cela.
Tout d’abord, ils ne sont pas destinés à prendre en charge ces états et, ensuite, ils sont contrôlés et gérés à partir d’un point central, ce qui explique leur temps de latence élevé. Les grands accidents du site ont, quel que soit leur lieu de formation, une caractéristique commune : l’enchaînement de défaillances (souvent) banales.
Nous avons ici la possibilité de développer un appareil portant le titre de « compteur électrique« . Outre leur capacité évidente à mesurer l’énergie, ces dispositifs présentent une caractéristique stratégique : ils sont situés à chaque point de charge. Il s’ensuit qu’ils devraient soutenir les mesures visant, respectivement, à prévenir les états d’urgence dans les systèmes de distribution et à minimiser les impacts négatifs de ces états.
Le dilemme : comment traiter Big Data?
Des projets pilotes, basés sur la directive européenne « 20-20-20 », ont révélé le phénomène des « big data« . Si nous réfléchissons à ce problème, nous constatons avec étonnement qu’il est absurde de perdre du temps sur la question des « big data ». D’un point de vue logique, le service public a besoin d’un relevé énergétique – mensuel ou annuel – et d’environ six relevés quotidiens pour changer de tarif. On peut donc se demander pourquoi ce problème est apparu.
La réponse est relativement simple : nous disposons d’une communication bidirectionnelle et nous téléchargeons donc naturellement des données et des informations supplémentaires – par exemple, les valeurs de tension – toutes les 15 minutes. Le système de distribution est triphasé, la puissance est à la fois active et réactive, et nous incluons en outre la direction de l’orientation. Au final, nous avons cinq valeurs par phase, ce qui signifie que nous envoyons 15 valeurs toutes les 15 minutes.
Exemple : Comptage de données en République tchèque
Prenons un petit pays comme la République tchèque. En supposant qu’il y ait en moyenne deux personnes par compteur électrique, nous arrivons à un total de cinq millions de compteurs. Le système décrit ci-dessus générerait donc 75 millions de données toutes les 15 minutes !
Chaque jour, le nombre atteint plus de 7,2 milliards de valeurs de données dont pratiquement personne n’a besoin. Si l’on ajoute à ce nombre terrifiant des protocoles mal choisis, un problème colossal émerge de la banalité.
Il s’agit là d’une illustration d’un défi potentiel en matière de données : le téléchargement d’une quantité de données trop importante par rapport à vos besoins. Mais comment trouver une solution adaptée à un système vaste et étendu ? Toutes les informations sont dirigées vers un point central où les décisions sont prises par la suite.
Malheureusement, ce contrôle central est très coûteux et nécessite des capacités de communication très élevées pour le débit. En outre, si les canaux sont lents et un peu perméables (PLC, GPRS), un grand nombre d’appareils finaux risquent de ne pas être desservis.
Une meilleure solution : Le contrôle distribué
Une meilleure façon de résoudre ce problème consiste à ne transférer au contrôle central que les données importantes et critiques. La gestion devrait être distribuée sur le lieu de son exécution. Le centre est alors responsable de la création de la stratégie.
Cette solution réduit considérablement le problème des données volumineuses, car seules les informations nécessaires sont transmises au centre de contrôle. Le système est donc dynamique (même si les canaux de communication sont lents) car il est disponible pour résoudre les situations d’urgence à la source et utilise efficacement une masse de petits outils, tels que les compteurs électriques modernes mentionnés ci-dessus.
Il est évident que ce système présente également des problèmes, mais heureusement, ses caractéristiques sont différentes et n’ont aucune influence sur le contrôle du système.
Conclusion
Si vous voyez une image attrayante d’un système de réseau intelligent entièrement basé sur un contrôle central et qu’on vous dit que la lenteur des canaux de communication sera résolue, comme par un coup de baguette magique (de préférence par des réseaux de 5e ou 6e génération), vous ne devez pas le croire !
Je suis absolument convaincu que si l’on veut réaliser le concept de réseau intelligent, il est nécessaire d’utiliser le contrôle distribué. Les contraintes de coût, les difficultés de temps et les défis techniques ne nous laissent pas d’autre choix.