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Interopérabilité ? OFDM ? Oubliez-les (pour l’instant)
Par rapport à un passé récent, l’ingénierie énergétique d’aujourd’hui est confrontée à de nouvelles situations. Dans le monde moderne, l’électricité est considérée comme l’un des besoins fondamentaux de l’homme. Le comportement normal de la société ne peut être assuré sans électricité. La politique de réduction des émissions de CO2 et le soutien financier important accordé aux ressources renouvelables conduisent à leur déploiement massif, avec tous les impacts associés.
Auparavant, le déploiement massif de systèmes vérifiés était réalisé, c’est-à-dire que le développement précédait la pratique. Aujourd’hui, la situation est inverse. L’ingénierie énergétique attend le développement technique afin de pouvoir faire face en toute sécurité à tous les états opérationnels. La situation est grave. Une panne du système électrique en Europe centrale qui durerait plus de 10 jours, par exemple, pourrait très sérieusement compromettre le fonctionnement de l’ensemble de l’Union européenne. On peut donc dire que, dans une certaine mesure, l’ingénierie énergétique en Europe a en permanence cinq jours d’avance sur la déclaration d’une situation d’urgence, avec tous ses impacts.
Nous nous trouvons donc dans une situation d’équilibre tendu et, de plus, de nouvelles exigences apparaissent pour les déploiements de compteurs automatisés et le contrôle de la charge. Malgré cette démarche positive ayant des impacts bénéfiques sur l’environnement, elle ne suffit pas à améliorer la situation de l’équilibre énergétique. Tout d’abord, ces systèmes ne sont pas en mesure de réagir suffisamment rapidement à la situation. Deuxièmement, les déploiements à grande échelle imposeront une charge financière au système et nous risquons d’être confrontés à un manque de ressources pour le déploiement de technologies plus sûres (et peut-être plus exigeantes sur le plan financier).
Les premières conclusions peuvent être tirées sur la base des projets pilotes et des déploiements déjà réalisés. L’utilisation de l’opérateur public (c’est-à-dire la transmission de données par GPRS) est problématique. Les opérateurs ne sont pas en mesure de garantir la sécurité temporelle de la transmission. Cela a été démontré par l’effondrement des transmissions pendant les vacances de Noël (les SMS ont été livrés avec un long retard, les appels téléphoniques n’ont pas pu être réalisés en raison de la surcharge du réseau). Si le critère principal est l’économie d’exploitation, on ne peut parler de la desserte de toute la zone qu’au niveau théorique.
Les lignes électriques existantes sont donc la seule solution raisonnable pour le transfert de données. Les aspects positifs de la communication CPL sont incontestablement les plus importants, mais deux autres aspects doivent être pris en compte. Premièrement, il existe des restrictions légales (niveau de tension de modulation et bande de fréquence assignée), et deuxièmement, il y a la possibilité de transfert de données via le canal de communication, qui est la ligne électrique, avec tous ses impacts physiques.
La vérité est que les gouvernements ont pris conscience de la situation tendue dans le secteur de l’ingénierie énergétique, ce qui se traduit clairement par l’octroi d’un grand nombre de subventions et d’aides pour apporter la solution souhaitée. Cependant, ces projets ont l’inconvénient de ne pas fonctionner d’un point de vue physique, ou sont très coûteux. La cause première de cette situation est une chose : l’interopérabilité.
L’interopérabilité est sans aucun doute un objectif souhaitable. Les systèmes actuels d’échange de données entre compteurs, qui ne reflètent pas les caractéristiques du canal de communication et qui sont techniquement obsolètes, sont inappropriés et leurs exigences en matière de caractéristiques du canal de communication sont presque mortelles. C’est le cas des systèmes utilisant la modulation à large bande OFDM pour le transfert de données. Il est contestable d’utiliser ce mode de modulation dans la gamme de fréquences dédiée 9-132 kHz, où les sous-porteuses sont écrasées une par une et ne se perturbent pas les unes les autres en raison de l’orthogonalité du système uniquement.
La mise en œuvre de la norme DLMS signifie que toutes les sous-porteuses transfèrent des parties uniques des données du message transféré. La probabilité qu’une perturbation touche la fréquence de la sous-porteuse est pratiquement de 100 %, ce qui entraîne la perte de l’ensemble du message.
Un tel système est très sensible aux perturbations, d’après les essais et les mesures comparatives, et les premières installations de systèmes basés sur la technologie OFDM, comme PRIME ou G3. De nombreuses informations importantes manquent dans les présentations, par exemple la description des conditions de transfert (type de canal de communication – câble, aérien, mixte, âge, etc.), le nombre de communications avec des compteurs électroniques simples (transfert de profils de 15 m, délai de réalisation des commandes) et les résultats de la mise en œuvre.
Des mesures ont prouvé que les systèmes utilisant ce type de communication OFDM sont (en particulier dans les lignes mixtes avec de vieilles installations) nettement moins performants que la communication à bande étroite. Si les méthodes communes utilisées dans d’autres systèmes OFDM sont utilisées (plus grande distance entre les sous-porteuses et redondance des messages de données ou de leurs parties), c’est la bonne façon de procéder. Cependant, une diminution significative du taux de transmission est un résultat inévitable.
Il est nécessaire de répondre à une question clé : Avons-nous besoin d’une communication fiable et robuste, ou d’une communication rapide ? Dans un canal de communication aussi limité, les deux états sont mutuellement exclus. Si nous respectons les caractéristiques physiques d’un canal physique, nous devons réfléchir aux quantités que nous allons transférer. La transmission de toutes les informations au centre de contrôle et la prise de décision qui s’ensuit est une idée utopique. Si l’on tient compte des règles physiques, il faut choisir l’approche inverse : la distribution du contrôle au niveau le plus bas possible. Les compteurs électroniques et leurs concentrateurs de données de contrôle ne devraient pas envoyer des données individuelles, mais plutôt des rapports au centre de contrôle. Selon les scénarios préparés, ils devraient aider le système à maintenir un état opérationnel sûr.
La recherche et le développement sont le moyen de progresser et d’évaluer les erreurs. Il est nécessaire de s’éloigner d’une solution unique et de définir précisément les exigences essentielles pour répondre à tous les besoins des participants au système énergétique, tout en respectant les exigences de fiabilité de la transmission et de stabilité du système. Si nous examinons la création de systèmes dans d’autres secteurs, nous constatons que la demande d’interopérabilité n’apparaît qu’à la toute fin, une fois que toutes les questions techniques ont été résolues. L’ingénierie énergétique sera confrontée à un processus similaire : tout d’abord, il est nécessaire de créer un système de transmission de données qui reflète les caractéristiques de transmission du canal utilisé et les exigences temporelles des états opérationnels du réseau électrique. Ce système pourrait devenir une norme. Mais il est clair, malheureusement, qu’il n’est pas possible d’aller dans la direction opposée.