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EXPERIMENTATIONS

Du consommateur au consomm’acteur

Engager les clients de Carros dans une gestion
active de l’énergie via le pilotage de l’équilibre
production-consommation-stockage.

Un bel élan d'adhésion

NICE GRID a invité les habitants, les entreprises, la collectivité à devenir des
« consomm’acteurs », une expérimentation collective réussie.

Réunions publiques, rencontres avec le Club des entreprises etc. seront décisives les premières années pour convaincre de l’intérêt de participer au projet et pour mieux faire comprendre l’enjeu des « smart grids ». Un travail d’explications et de pédagogie mené par les équipes d’EDF.

100% des grands clients éligibles, soit 12 clients industriels, vont répondre favorablement à la sollicitation d’EDF. Majoritairement déjà très actifs en matière de développement durable, ils vont s’engager dans le projet et conforter leur engagement d’entreprises responsables.

  • Réunion publique en présence de M. le Maire le 4 octobre 2013

  • Affiche publicitaire pour recruter les clients

Au final, 300 clients résidentiels (soit 15% des foyers des quartiers concernés par NICE GRID), les entreprises et la collectivité vont rejoindre le projet et participer activement aux expérimentations.

Des motivations claires

L’opportunité financière ainsi que le souhait de participer à un effort collectif et de faire un geste citoyen, sont les deux motifs majeurs ayant conduit les clients résidentiels à vivre les expérimentations d’été comme celles d’hiver.

Quant aux entreprises, leur motivation a résidé notamment sur la volonté de participer à sécuriser le réseau électrique de la région PACA et de réaffirmer leurs engagements d’entreprise responsable.

« Engagé dans NICE GRID», un logo fédérateur pour les entreprises participantes

Un panel d'offres

Pour engager les clients résidentiels de Carros dans une gestion active de l’énergie, 5 offres leur ont été proposées. Trois d’entre elles avaient pour finalité de favoriser en été l’insertion des énergies renouvelables tandis que les deux autres, avaient pour objectif de réduire en hiver Les pics de consommation électrique.

Zoom sur les 3 offres d’été :

• Bonus solaire : Lors des 40 «Jours Solaires» de l’été 2014 puis de l’été 2015, EDF a invité les clients, informés la veille par SMS et/ou e-mail, à déplacer leurs consommations d’électricité sur la tranche horaire de 12 heures à 16 heures, appelées «Heures Solaires». A la fin de chaque été, EDF a versé un chèque-cadeau permettant au client de bénéficier du prix équivalent aux « Heures Creuses » pour leurs consommations d’électricité pendant les « Heures Solaires ».

• Ballon d’eau chaude intelligent : Il s’agissait de stocker l’énergie grâce au ballon d’eau chaude. En complément de l’offre classique « Heures pleines/Heures creuses », les ballons d’eau chaude étaient gérés à distance de manière plus optimisée pour intégrer la production solaire. Le ballon d’eau chaude des participants s’enclenchait automatiquement aux heures où les panneaux du quartier étaient les plus chargés. Cette recharge se réalisait en complément de son fonctionnement habituel la nuit, préservant ainsi le confort du client.

• Equipement solaire intelligent : Cette offre incluait la production via des panneaux photovoltaïques installés en toiture et l’installation de batteries résidentielles.

Zoom sur les offres clients d’hiver :

• Economies volontaires : Pendant les hivers 2014 et 2015, les ménages ayant significativement réduit leurs consommations de puissance entre 18h et 20h (pendant 20 jours de pics de la demande) ont reçu, en récompense de leurs efforts, des chèques cadeaux.

• Chauffage électrique piloté par le biais du compteur intelligent Linky, conçu pour arrêter ou réduire le système de chauffage sur une durée limitée, pendant les périodes de forte demande, tout en préservant le confort du participant.

Deux solutions proposées aussi par EDF aux industriels et aux autorités locales :

• « Effacement piloté » offert par l’intermédiaire d’un contrôle à distance de leurs usages électriques (chauffages, ventilation, eau chaude sanitaire, etc.) et/ou des process (fours, unité de réfrigération, fourneaux…), tous deux avec un suivi de la consommation à distance.

• « Effacement comportemental » réalisé par contrôles manuels et suivant des requêtes de gestion de la consommation précises.

Avec le soutien des autorités de la métropole Nice Côte d’Azur, des compteurs intelligents et des variateurs de lumière ont été installés à Carros dans le but de réduire la puissance de l’éclairage public.

L'avis des participants

Les clients résidentiels :

86 % des personnes interrogées ayant participé aux expérimentations d’été ont été satisfaites : jugeant leur participation intéressante, porteuse d’avenir et peu contraignante.

94% des personnes interrogées ayant participé aux expérimentations d’hiver ont été satisfaites : considérant leur participation comme utile pour la région et facile à s’approprier.

Les entreprises :

100% ont reconduit leur participation pour 2016.

Les quartiers solaires

Optimiser l’exploitation d’un réseau de distribution d’électricité en intégrant une forte production d’énergie photovoltaïque, et en utilisant du stockage d’électricité par batteries à différents points stratégiques du réseau et chez les particuliers.

Le parc solaire de la région PACA en croissance continue

En progression de 14 % en 2015, soit 104 MW raccordés en un an, le parc solaire de la région Provence-Alpes-Côte d’Azur (PACA) connaît une rapide croissance.

La région PACA est une des régions dotée de la plus forte puissance photovoltaïque installée, avec 870 MW de panneaux photovoltaïques raccordés fin 2015 sur les réseaux de transport et de distribution. En outre, le rendement des installations y est particulièrement important, compte tenu de son fort ensoleillement.

L’objectif fixé par le schéma directeur régional pour la région PACA est de 2300 MW de photovoltaïque d’ici 2020.

Installation de panneaux photovoltaïques

Intégrer la production de photovoltaïque, un enjeu pour le réseau électrique

94% de la production photovoltaïque est raccordée au réseau public de distribution, c’est-à-dire sur la moyenne et la basse tension. L’intégration massive de cette énergie intermittente sur un réseau qui n’avait pas été prévu pour cela à l’origine nécessite de rendre ce réseau plus flexible, afin d’éviter sa mise en contrainte.

Lorsque la production ne peut pas être absorbée par les clients, elle est renvoyée en sens inverse sur le réseau, ce qui peut provoquer des contraintes en tension, ou en puissance.

Contraintes sur le réseau dues à la production photovoltaïque - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

Les flexibilités, une réponse

Rapprocher la courbe de production de celle de la consommation est une des solutions possibles pour intégrer plus de production photovoltaïque sur le réseau. Ceci est rendu possible grâce aux «flexibilités ». On entend par «flexibilités» l’ensemble des actions et des moyens qui agissent sur la courbe de consommation des clients. Citons, à titre d’exemple, le déplacement des usages électriques (machine à laver, eau chaude etc.).

En fonction de leurs habitudes de consommation, trois solutions expérimentales ont été proposées à des clients résidentiels situés dans les quartiers dits solaires. En outre, les installations de stockage de grande capacité ont aussi permis d’intégrer la production photovoltaïque sur le réseau.

Cliente réglant la température de son chauffage - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

Les « heures solaires », véritable levier

En France, il existe un tarif dit « heures pleines (16 c€/kWh en 2015) et heures creuses (11,14 c€/kWh en 2015) ». Traditionnellement, les heures creuses sont proposées la nuit et les heures pleines en journée.

Lors des 40 journées les plus ensoleillés des étés 2014 et 2015, EDF a invité ses clients de Carros, en les prévenant la veille, par SMS et/ou e-mail, à déplacer leurs consommations d’électricité entre 12 heures et 16 heures, appelées «heures solaires».

À la fin de chaque été, EDF a versé un chèque-cadeau permettant à ses clients de bénéficier d’un prix équivalent aux heures creuses pour leurs consommations d’électricité pendant les heures solaires.

Principe des heures solaires - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

Des résultats individuels probants

• L’offre BONUS SOLAIRE

22% de la consommation a été déplacée sur le créneau 12h-16h par les clients résidentiels ayant souscrit à l’offre « Bonus solaire ».

• L’offre BALLON D’EAU CHAUDE INTELLIGENT

56 % de la consommation, en complément, a été déplacée
par les clients ayant souscrit à l’offre « ballon d’eau chaude intelligent ».

 

  • Courbe de charge moyenne de 36 clients ayant souscrit à l’offre « Bonus solaire » entre le 1er juin 2015 et le 31 juillet 2015 - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

  • Courbe de charge moyenne de 18 clients ayant souscrit au Ballon d’eau chaude intelligent (enclenchement cascado-cyclique) entre le 1er juin et 31 juillet 2015. - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

Quartier maîtrise de la consommation

Réduire la pointe électrique au niveau de la ville de CARROS en combinant la contribution des clients et le stockage

Un enjeu majeur pour la région

L’Est de la région Provence – Alpes-Côte d’Azur (PACA) produit seulement 10 % de sa consommation d’électricité.

Située en bout de maille du réseau de transport de l’électricité, la région est confrontée d’année en année à une croissance de sa pointe de consommation entre 18h et 20h.

Aussi, NICE GRID a étudié les impacts d’une réduction de la puissance au poste source Carros entre 18h et 20h sur la pointe de consommation.

Contexte énergétique en région PACA - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

La pointe électrique, qu’est ce que c’est ?

La pointe de demande électrique correspond au moment où l’appel de puissance sur le réseau électrique est le plus élevé au cours d’une année donnée. La pointe électrique nationale a battu son record le 8 février 2012 avec 102 GW à 19 heures.

À l’échelle de la région PACA, un jour d’hiver à 19 heures, la consommation d’électricité croît en moyenne de 245 MW par degré perdu, ce qui équivaut à la consommation d’une ville comme Toulon : c’est ce qu’on appelle la « thermosensibilité » du réseau électrique.

La thermosensibilité de la région Provence-Alpes-Côte d’Azur est plus élevée que la moyenne française en raison de sa structure de consommation : la part des particuliers et des professionnels est supérieure à la moyenne nationale. Or, ce sont les consommateurs les plus thermosensibles.

Réception d’un SMS d’avertissement de jour de pointe - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

Des clients résidentiels motivés à agir

220 ménages volontaires ont participé à l’expérimentation à Carros pendant les hivers de 2014, 2015 et de 2016.

Les jours de pointe, ils ont réduit leurs puissances de consommation de 21% en moyenne, entre 18h et 20h.

77% ont modifié leurs habitudes de consommation lors de l’hiver 2013/2014, contre 60% l’hiver 2014/2015.

  • Cliente réglant son chauffage électrique - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

  • Courbe de charge moyenne de clients participants à l’offre « économies volontaires » pendant l’hiver 2013/2014. - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

Les entreprises très engagées

Sur Carros, 12 entreprises industrielles ont été identifiées pour participer à l’expérimentation aux regards de leur puissance souscrite supérieure à 250 kW (et leur potentiel d’effacement entre 18 et 20 heures).

Contactées par EDF, elles ont unanimement accepté de s’engager. Leur réduction de puissance totale agrégée a atteint une valeur moyenne de 301 kW sur deux heures, pouvant aller de 184 à 483 kW par session, c’est à dire l’équivalent d’une réduction relative de la demande de 3 à 9 %.

Vue sur la zone industrielle de Carros - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

La collectivité également impliquée avec l’éclairage public

Pendant l’expérimentation de pilotage de l’éclairage public, la collectivité de la métropole Nice Côte d’Azur (NCA) a réussi à réduire sa puissance de consommation moyenne à une valeur de 18 kW dans 8 rues de Carros, soit l’équivalent d’une réduction d’environ 30%.

Le stockage, une solution pour réduire la pointe électrique

Quatre systèmes de stockage, totalisant une puissance nominale de 1,3 MW, ont pu se décharger sur le réseau en heure de pointe et ainsi, le soulager. En moyenne, 43% de la puissance totale réduite a été générée par ces systèmes de stockage pendant l’hiver 2014/2015.

Batterie au poste source de Carros, avec la ligne de transport de RTE en fond

Quel impact de ces flexibilités individuelles sur le réseau ?

Si les contributions individuelles des clients engagés ont été significatives sur leur courbe de charge (à la hausse en été les jours solaires, ou à la baisse lors des pics de consommation en hiver), l’impact de ces contributions sur les réseaux de transport ou de distribution reste faible, notamment en raison d’un taux de participant pas assez important dans la zone d’activation des flexibilités.

Pour faire de ces flexibilités clients un futur levier d’optimisation pour les réseaux, il faut :

 

  • Recruter plus de clients sur la zone à optimiser
  • Elargir la zone à une plus grande maille (a minima plusieurs milliers de clients)
  • Multiplier les consommations « pilotables » (chauffage, chauffe-eaux, batteries individuelles, objets connectés, voitures électriques…)
  • Maitriser les injections sur le réseau à la source, en agissant aussi chez les producteurs.

Quartier îlotable

Étudier et tester le fonctionnement d’une zone de consommation autonome, sur une durée limitée, isolée du réseau principal et dotée de ses propres moyens de production photovoltaïque et de stockage

L’îlotage à Carros

Dans le cadre du projet NICE GRID, l’îlotage se définit comme une séquence consécutive à la déconnexion d’un réseau basse tension (BT) alimenté par un poste de distribution publique (HTA/BT) (de manière manuelle ou automatique, programmée ou inopinée) durant laquelle le quartier dit « îloté » est alimenté pour une durée limitée par un système de stockage et par une production locale photovoltaïque.

Le principe d'îlotage - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

Cinq heures d’îlotage, une expérimentation réussie

Octobre 2015, pour la première fois, le quartier de la 1ère Rue a été déconnecté pendant cinq heures du réseau principal.

A 11h40 précises, le quartier a été séparé du réseau : le système de stockage combiné aux panneaux photovoltaïques ont alors alimenté les clients.

Initialement chargé à 73%, le système de stockage est descendu à 55% au bout de cinq heures, de quoi, en théorie, prolonger la durée de l’îlotage de 4 heures supplémentaires.

Le 19 sept 2016, le même projet réussira un îlotage de 8 heures. 

Agent Enedis manoeuvrant lors des tests pour simuler une coupure du réseau - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

Les points forts de cette expérimentation :

• Les phases de déconnexion et de synchronisation au réseau principal se sont déroulées sans aucune coupure. Il n’y a eu aucun impact pour les clients.

• Le système de stockage s’est alternativement chargé et déchargé, en adaptant son programme en fonction des nuages qui affectent la production solaire et selon la variation de la consommation des clients.

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Le quartier de la 1ere rue, lieu choisi d’expérimentation

Situé dans la zone d’industrielle de Carros, ce quartier a été retenu pour l’expérimentation de la solution d’îlotage.

En effet, il comprend 8 clients tertiaires consommant jusqu’à 100 kW les jours de forte production photovoltaïque, ainsi que 3 producteurs photovoltaïques représentant un total de 430 kWc. Ce quartier exporte régulièrement de l’énergie pendant les heures de forte production.

  • Installation photovoltaïque sur le centre de tri de LA POSTE dans la 1ère rue - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

  • Vue de la 1ère rue dans la ZI de Carros - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

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De nombreux essais réalisés en amont au «Concept Grid »

En Juin et Juillet 2015, avant de procéder à la mise en œuvre et à l’exploitation réelle du système d’îlotage à Carros, deux sessions de tests ont été organisées au « Concept Grid » (réseau de distribution électrique expérimental d’EDF LAB / Les Renardières).
Près de 150 séquences de tests ont été déroulées dans des conditions proches de la réalité afin de valider les fonctionnalités, les performances et la robustesse d’un système d’îlotage à une échelle réduite.

  • Visite officielle lors de l’îlotage au Concept Grid - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

  • Installation îlotage à Concept Grid - Cliquez sur l'image pour l'agrandir

Des perspectives encourageantes

Les avantages de la solution de l’îlotage à savoir l’absence d’interruption de service, la flexibilité de la batterie pour l’équilibre production/consommation, la capacité à stocker la production locale, laissent présager des applications prometteuses à l’international et pour les micro-réseaux de distribution dont l’alimentation amont est fragile. En revanche, la qualité des réseaux électriques ne justifie pas pour Enedis de reproduire ce type de configuration d’ilotage pour ses réseaux métropolitains.

Citons en particulier les systèmes insulaires.

Equipes de Saft, Socomec et Enedis lors du premier îlotage à Carros - Cliquez sur l'image pour l'agrandir