Smart Grids. Au-delà du concept, comment rendre les réseaux plus intelligents

Dans un contexte empreint de doutes sur l'avenir énergétique et climatique, de nombreuses solutions émergent pour oeuvrer à l'amélioration de nos systèmes de production d'énergie. Electrification rurale, insularité, réseau vieillissant, intégration des énergies renouvelables, réduction des gaz à effet de serre, maîtrise de la demande en énergie, sécurité, fiabilité, sont autant de raisons pour la promotion des réseaux dits intelligents (smart grids). En France la plupart des expérimentations lancées en 2009 dans le cadre de la feuille de route " réseaux électriques intelligents " arrivent à leur terme et les premières leçons peuvent ainsi être tirées dans les quatre grandes thématiques explorées : favoriser la maîtrise et gestion de l'énergie, faciliter l'intégration des EnR décentralisées, anticiper l'évolution des réseaux électriques existants et préfigurer les modèles d'affaire1. Cependant, les smart grids vont au-delà du simple vecteur électrique et du contexte français voire européen où nos réseaux comptent parmi les plus fiables au monde. L'avènement des smart grids au niveau mondial permet d'ouvrir le paradigme aux réseaux multi énergies (électricité, chaleur, froid) et aux zones beaucoup plus contraintes. Ainsi, le concept de microgrid, initialement réservé aux ZNI (Zones Non Interconnectées) ou à l'électrification rurale, permet d'envisager des solutions adaptées à de nombreuses autres applications.

D'une part des territoires fragiles et exposés, les îles; de l'autre un élément central du débat sur le changement climatique, l'énergie. Et une interrogation, comment concilier les deux? C'est l'éclairage que propose cet ouvrage collectif décliné par 20 ingénieurs et managers qui composent la 8e promotion du Mastère OSE spécialisé en Ingénierie et Gestion de l'Energie de l'Ecole d Mines de Paris. A travers ce recueil de textes, ils nous emmènent au-delà des idées reçues dans une vision éclairée de la relation entre îles et énergie. Le lecteur découvrira les îles à travers: leur gestion de l'énergie, I ressources et potentiels, leur production et distribution de l'électricité, les technologies qu'elles ont développées, les politiques qu'elles ont mis en oeuvre, les spécificités de leur demande. Ces futurs décideurs du monde énergétique de demain ont réalisé au cours de leur scolarité, au-delà de cet ouvrage de synthèse, un voyage d'étude nette année dans l'archipel des Caraïbes) u conférence dispensée à l'Université de Trinité et Tobago, au ministère de l'énergie de Barbade et chez EDF en Guadeloupe), et l'organisation d'un salon "Electrons libres'. Cet ouvrage sans équivalent permet de prendre la mesure de la diversité insulaire. L'ensemble des documents réalisés, fiches bila fiches potentiels, en feront sans aucun doute une référence."

La question de la transition énergétique se pose comme une réforme nécessaire des solutions énergétiques dans leur ensemble : comment réduire leur empreinte carbone, en termes de production d'énergie, mais aussi dans notre utilisation de celle-ci au quotidien et ce, à travers le globe ? Cette question complexe nécessite une approche systémique afin que des solutions performantes, durables et favorables pour l'environnement puissent émerger. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à l'hydrogène en tant que vecteur énergétique. Que ce soit au sein d'une entreprise, d'une ville, d'un pays, de zones interconnectées ou non, quelle solution peut apporter l'hydrogène au paysage énergétique de demain ? A travers quels systèmes énergétiques et dans quel contexte géographique pourrait-il se démarquer d'autres solutions ? De nombreuses recherches ont été effectuées sur le sujet, la plupart se concentrant sur des applications spécifiques de l'hydrogène. Cet ouvrage collectif proposé par les élèves du Mastère Spécialisé OSE a pour but d'analyser ce vecteur hydrogène-énergie dans sa globalité : la mobilité, la production d'énergie, son stockage, sa flexibilité, son apport dans les microgrids sont autant d'aspects qui seront traités à travers deux approches. La première, écosystémique, montrera l'intérêt de développer ce vecteur énergie en local alors que l'approche macro systémique y préfèrera des actions à grande échelle ; le tout tentant de répondre à une seule et même question : l'hydrogène sera-t-il le vecteur énergétique de demain ?

La mobilité est au coeur des débats sur la transition énergétique. Premier émetteur de gaz à effet de serre, premier poste de dépense des ménages en France, le secteur du transport doit être repensé pour mieux faire face aux problématiques environnementales. La loi d'orientation des mobilités fraîchement promulguée prône les modes de déplacement doux pour les transports du quotidien. Néanmoins la mobilité englobe aussi le transport longue distance de personnes et de marchandises. Dans ce contexte, les enjeux se recentrent alors sur les technologies à notre disposition pour décarboner ces moyens de transport. Dans cet ouvrage collectif proposé par les élèves du Mastère Spécialisé OSE les vecteurs énergétiques les plus avancés pour envisager une mobilité des biens et des personnes la plus décarbonée possible sont comparés. Electricité, biogaz, biocarburants, hydrogène sont autant de vecteurs pouvant participer à la réduction de l'impact environnemental du secteur. Néanmoins, en fonction des objectifs variés des pays, les leviers proposés comme les nouvelles pratiques ou l'intermodalité ne suffisent pas pour répondre à la demande toujours croissante de mobilité. Les innovations technologiques au niveau des hydrocarbures mais aussi des moteurs thermiques viennent élargir la palette des solutions envisageables. Quel que soit le vecteur énergétique, une attention particulière doit être portée à son usage en traitant l'ensemble de la chaîne permettant sa mise à disposition. Une analyse de cycle de vie semble donc pertinente pour tenter de comparer ces différents vecteurs. Ils pourront ainsi être évalués en tenant compte de toutes les infrastructures nécessaires à leur développement du berceau à la tombe. Fort de ces éléments donnant un point de vu objectif au regard des impacts environnementaux de ces vecteurs énergétiques, une projection sur le long terme intégrant différents scénarios de déploiement vient compléter l'ouvrage, par une analyse des exercices de prospective dédiés à la mobilité ayant eu lieu ces derniers années. Vous trouverez ainsi dans ce livre un état des lieux et des pistes de réflexions argumentées sur tous les éléments à envisager pour l'aboutissement d'une mobilité globale décarbonée.