Le réseau intelligent fait partie intégrante de l’infrastructure mondiale moderne. Grâce à l’adoption de la technologie numérique, du transfert bidirectionnel de données, des réseaux sans fil et des systèmes de gestion intelligente du réseau, les systèmes de distribution électrique peuvent optimiser considérablement l’efficacité énergétique et réduire les coûts pour le consommateur.
Cette initiative d’adoption massive est en grande partie rendue possible grâce à l’Internet des objets (IoT), point culminant des capteurs intelligents, des réseaux de communication et du traitement des données. L’IoT a permis aux infrastructures électriques, tant nouvelles qu’anciennes, de devenir « intelligentes » et plus efficaces.
Cet article explique comment les systèmes IoT du réseau intelligent contribuent aux infrastructures de compteurs avancée (AMI) et aux autres technologies de réseau intelligent.
Compteurs intelligents
L’utilisation la plus répandue de l’IoT dans les applications de réseaux intelligents se fait via les compteurs intelligents. Ces compteurs sont des compteurs de services publics connectés au réseau qui surveillent la consommation et l’état des services publics au point d’utilisation, ou aux points de distribution critiques de l’infrastructure du réseau, et qui permettent une communication bidirectionnelle avec le fournisseur de services publics.
Plus important encore, les compteurs intelligents permettent de réduire le gaspillage d’énergie. Les premières études menées par la Commission européenne en 2012 ont indiqué que l’adoption de compteurs intelligents a permis de réduire les factures d’électricité des ménages de 12 % en moyenne, tandis que les grands consommateurs commerciaux ont économisé 58 %.
Historiquement, les compteurs nécessitaient un suivi manuel de la consommation électrique du client. Au tout début de l’ère des compteurs des services publics, le personnel des services publics devait physiquement relever les compteurs analogiques à des intervalles précis, par exemple tous les deux mois, ce qui était coûteux et inefficace.
La technologie de lecture automatique des compteurs (AMR) a été la première étape vers un réseau intelligent. Cependant, même les compteurs d’électricité contrôlés à distance et dotés de la technologie AMR ne sont pas considérés comme « intelligents », car ils ne permettent pas une communication bidirectionnelle.
Les compteurs intelligents modernes permettent aux services publics de recueillir des données provenant du compteur intelligent et d’envoyer des commandes, des mises à jour et des informations au compteur. Un fournisseur peut également déconnecter ou réguler le service à distance, par exemple en coupant le courant dans une propriété en défaut de paiement. Il peut également fixer des seuils de consommation modulés pour la tarification en fonction du temps.
Les compteurs intelligents sont le plus souvent utilisés pour les services d’électricité, mais aussi pour le gaz naturel et l’eau. Les compteurs intelligents des services publics d’électricité permettent de détecter la puissance en temps réel, de signaler les pannes de courant, de mesurer la puissance bidirectionnelle (si l’énergie est produite par le point de terminaison, par exemple par des panneaux solaires), de surveiller la qualité de l’énergie, de déconnecter les services à distance et d’utiliser un logiciel de gestion des données du compteur.
L’IoT et l’infrastructure de compteurs avancée dans les réseaux intelligents
Les compteurs intelligents sont aussi « intelligents » que l’infrastructure à laquelle ils sont connectés. La technologie IoT permet aux compteurs intelligents d’être connectés physiquement et/ou sans fil à la gestion du réseau du service public. Dans le cas des réseaux électriques intelligents, les compteurs intelligents sont mis en réseau au sein d’un maillage localisé qui transmet ensuite à un concentrateur de services publics local. Ces concentrateurs sont ensuite connectés à d’autres concentrateurs locaux, ainsi qu’aux concentrateurs informatiques centraux de la compagnie d’électricité, afin de permettre à cette dernière de fournir des pratiques d’optimisation de la demande et de gestion du réseau intelligent.
L’infrastructure de compteurs avancée est le résultat de la technologie IoT du réseau intelligent et utilise des techniques de communication IoT câblées et sans fil. Par exemple, le compteur intelligent EnergyAxis REX2-EA de Byram Labs utilise les communications sans fil ZigBee 900 MHz et 2,4 Ghz pour servir de point de terminaison de compteur intelligent connecté à un réseau maillé, ainsi que de passerelle pour d’autres appareils énergétiques intelligents dans la maison. Un ensemble de compteurs intelligents connectés via un réseau maillé sans fil peut ensuite, par exemple, être relié à un concentrateur câblé via une ligne terrestre, une fibre optique ou une autre infrastructure de télécommunications aux serveurs informatiques du service public.
Une infrastructure de compteurs avancée est bien plus qu’un simple ensemble de compteurs intelligents. Cette infrastructure sophistiquée comprend plutôt le matériel et les logiciels des compteurs intelligents, les réseaux de communication qui relient tous les sous-réseaux et les concentrateurs, les logiciels de gestion des données des compteurs et les systèmes informatiques, ainsi que les systèmes opérationnels des fournisseurs qui permettent d’agir sur les données générées par un réseau intelligent.
IMAGE 1 : Un réseau électrique intelligent très simplifié qui met en évidence les rouages de la production, de la distribution, de l’utilisation et du contrôle des services publics.
Dans l’image ci-dessus, chaque concentrateur et point de terminaison du réseau électrique contribue à l’infrastructure de compteurs avancée. Des logiciels et du matériel de gestion des données hautement sophistiqués sont utilisés pour recueillir, comprendre, gérer et optimiser l’électricité produite et consommée, ce qui contribue à l’infrastructure de compteurs avancée et au réseau intelligent.
Adoption de l’infrastructure mondiale de compteurs avancée
Les compteurs intelligents et les infrastructures de compteurs avancée sont mis en place dans le monde entier à un rythme effréné. Cependant, l’adoption de la technologie de réseau intelligent diffère selon les continents, les pays, les États et les villes.
Dans les pays qui se sont fermement engagés à lutter rapidement contre le changement climatique, l’adoption des compteurs intelligents est beaucoup plus répandue. Actuellement, l’Union européenne a connu les taux de pénétration les plus élevés de compteurs intelligents, avec un objectif initial en 2014 visant à installer des compteurs intelligents dans 80 % des points de terminaison des services publics d’ici 2020. Cet objectif n’a pas été atteint en 2020, mais de nombreux pays au sein de l’UE ont atteint cet objectif.
Des pays comme la Suède (adoption à 100 %), la Finlande (adoption à 100 %), l’Estonie (adoption à 98 %) et le Danemark (adoption à 80 %) ont atteint les objectifs fixés en 2014. Cependant, des pays comme l’Allemagne, la République tchèque, la Grèce, la Croatie et Chypre ont décidé de ne pas rendre obligatoire le déploiement de compteurs intelligents en raison de préoccupations relatives à la confidentialité des données, spécifiquement liées aux aspects IoT des compteurs intelligents, ou du non-respect des exigences légales.
En comparaison, en 2020, les États-Unis (le deuxième pays qui consomme le plus d’électricité au monde) ont un taux de pénétration actuel des compteurs intelligents d’environ 50 %. Cela représente un total de 102 millions d’installations AMI, et seuls six États peuvent se vanter d’avoir des compteurs intelligents dans plus de 80 % des foyers (Californie, Géorgie, Maine, Michigan, Oklahoma, Vermont), selon l’EIA. Six autres États ont adopté des réglementations visant à atteindre un taux de mise en œuvre de 80 % à l’avenir, mais il n’existe aucune exigence à l’échelle nationale imposant l’adoption de compteurs intelligents à partir de 2022.
Pour plus d’informations sur l’adoption et les projections du marché mondial pour l’utilisation des compteurs intelligents, les obstacles à l’adoption des compteurs intelligents et les défis de conception des compteurs intelligents, consultez notre article intitulé Compteurs intelligents : La conception d’un élément clé de l’écosystème du réseau intelligent.
Un avenir de réseaux intelligents et d’IoT
Les réseaux intelligents mondiaux dépendent fortement de l’adoption progressive de compteurs intelligents et de l’infrastructure IoT nécessaire pour les prendre en charge. À l’échelle mondiale, on observe des progrès spectaculaires dans l’utilisation de la technologie des réseaux intelligents pour optimiser la consommation d’énergie, réduire le gaspillage d’énergie, faire des économies pour les consommateurs et lutter contre le changement climatique. L’adoption généralisée des réseaux intelligents se heurte à de nombreux obstacles, mais l’IoT permet l’adoption des points de terminaison de l’infrastructure critique des réseaux intelligents dans le monde entier.
