Les ressources énergétiques distribuées derrière le compteur telles que les bornes de recharge pour véhicules électriques à domicile et les panneaux solaires offrent des opportunités pour renforcer la flexibilité du réseau. Cependant, les compagnies d’électricité se heurtent à des défis en matière d’accès aux données de consommation et de localisation. Une enquête récente révèle les défis en cours.
Alors que de plus en plus de panneaux solaires, d’infrastructures de recharge pour véhicules électriques (VE) et de systèmes de stockage d’énergie rejoignent le réseau électrique, les compagnies d’électricité peuvent exploiter les ressources énergétiques distribuées (DER) côtés utilisateurs pour la flexibilité de la charge et la gestion de la demande. Cependant, une enquête commandée par la société technologique allemande Siemens souligne un obstacle majeur : de nombreuses compagnies d’électricité ont une visibilité limitée, voire inexistante, sur l’emplacement et le comportement des DER de leurs clients.
Seulement 14 % des 100 dirigeants des compagnies d’électricité interrogés dans le cadre de l’enquête ont déclaré avoir accès à tous les DER derrière le compteur de leur réseau, et seulement 20 % pouvaient visualiser toutes les données de charge et de production des DER derrière le compteur. De même, 39 % ont déclaré ne disposer d’aucune visibilité sur l’une ou l’autre de ces données.
L’adoption croissante des DER pose de nouveaux défis aux réseaux de distribution. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Siemens
Sans visualiser tous les DER dans le réseau, les compagnies d’électricité ne peuvent pas effectuer des analyses d’interconnexion pour prévoir les impacts probables des DER sur leurs lignes, leurs transformateurs et leurs postes de transformation, ni planifier des améliorations d’infrastructure pour éviter les pertes de performances.
Près de 75 % des personnes interrogées ont déclaré que la pénétration accrue des DER posait des défis opérationnels et de performance importants. Plus de la moitié a cité des problèmes de visibilité de la tension et de contrôle, 49 % ont signalé des problèmes de retour d’énergie et 42 % ont observé des problèmes de coordination de la protection et du contrôle. D’autres problèmes incluent la surcharge des transformateurs de distribution et des conducteurs (39 %) et les charges masquées ou cachées (24 %).
Les compagnies d’électricité n’ont accès qu’à certaines informations sur les emplacements et l’utilisation des DER derrière le compteur. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Siemens (Figure 2)
L’enquête a interrogé 100 dirigeants, managers, superviseurs et autres responsables de la prise de décision au sein des compagnies d’électricité américaines et canadiennes. Les résultats confirment les conclusions précédentes de l’Agence internationale de l’énergie, qui indiquent que les DER sont principalement invisibles et ne peuvent pas être contrôlés par les opérateurs de réseaux.
Qu’est-ce que les DER derrière le compteur ?
Les DER derrière le compteur génèrent et stockent de l’électricité à partir de panneaux solaires sur site, d’installations de stockage d’énergie stationnaires, de bornes de recharge bidirectionnelles pour véhicules électriques et d’autres systèmes de stockage d’énergie domestiques, tels que le Powerwall de Tesla. Comme son nom l’indique, les ressources derrière le compteur se connectent au système de distribution via le côté-utilisateur du compteur électrique. Les systèmes devant le compteur fonctionnent dans l’autre sens, avec l’électricité passant par le compteur du côté de la compagnie avant d’atteindre le client.
Plus de la moitié des compagnies d’électricité interrogées dans l’enquête Siemens ont signalé une adoption croissante de panneaux solaires derrière le compteur (64 %), de véhicules électriques (50 %) et de batteries (37 %) depuis 2020. Elles prévoient une expansion continue au cours des trois prochaines années : 87 % pour le solaire, 78 % pour les véhicules électriques et 59 % pour les batteries.
Selon Wood Mackenzie, la capacité des DER derrière le compteur augmentera 3,7 fois plus d’ici 2027 que pendant les cinq dernières années. Alors que l’énergie solaire distribuée a historiquement représenté la plus grande capacité derrière le compteur, la prochaine décennie verra l’ajout de capacités de stockage d’énergie et d’infrastructure de recharge pour véhicules électriques significatives au réseau. Plus de 260 GW de nouvelle capacité de DER et de flexibilité de la demande seront installés d’ici 2027, soit presque autant que les 272 GW de ressources à grande échelle prévues.
Les défis opérationnels du réseau dus à des données limitées
Les réseaux de distribution traditionnels ont souvent du mal à gérer le flux d’énergie bidirectionnel des DER derrière le compteur. Par conséquent, les compagnies d’électricité rencontrent fréquemment des surcharges et des surtensions dans les lignes et les transformateurs, ce qui réduit la durée de vie de leur équipement. Par exemple, lorsque l’électricité circule du panneau solaire situé sur le toit d’un client vers le réseau, la capacité de la ligne électrique peut déborder et entraîner une congestion du réseau.
Les défis opérationnels causés par une visibilité limitée derrière le compteur. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Siemens (Figure 3)
Les compagnies d’électricité peuvent atténuer ces problèmes grâce à des informations sur les emplacements et les schémas d’utilisation des DER derrière le compteur. Une des façons d’obtenir ces informations est à travers des programmes de gestion de la demande, qui encouragent les utilisateurs à limiter leur consommation pendant les heures de pointe et à revendre l’excédent d’énergie à la compagnie d’électricité. Plus des deux tiers des personnes interrogées ont adopté des initiatives du côté de la demande.
Les programmes de gestion des DER sont une autre option. Les compagnies d’électricité collaborent avec les opérateurs de réseaux pour gérer les DER et équilibrer l’offre et la demande. Seulement 37 % des répondants ont mis en œuvre ces programmes, qui ont pour inconvénient de nécessiter la participation volontaire des clients. Ils sont moins populaires (avec une participation de 35 %) que les programmes du côté de la demande qui offrent des incitations (54 %).
Avantages des programmes du côté de la demande et de gestion des DER. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Siemens (Figure 5)
Alternativement, les compagnies d’électricité peuvent utiliser des systèmes de gestion des ressources énergétiques distribuées (DERMS) pour obtenir une meilleure visibilité. Les logiciels DERMS permettent aux compagnies d’électricité d’analyser, de prévoir et de visualiser les actifs DER. Plus de la moitié des répondants ont déclaré pouvoir accéder aux données comportementales des DER derrière le compteur connectés à leur DERMS ou à une plateforme similaire, mais seulement 12 % ont fait état de la même chose pour les informations de localisation.
Dans le même ordre d’idées, Siemens a récemment publié un programme informatique qui répond à bon nombre de ces problèmes. Gridscale X DER Insights utilise des algorithmes de désagrégation de la charge pour détecter les connexions DER derrière le compteur au niveau de la distribution. Il analyse également les données agrégées jusqu’au circuit et au transformateur du poste de transformation.
Capture d’écran de la plateforme Gridscale X DER Insights de Siemens. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Siemens
En créant une représentation numérique de toutes les connexions DER derrière le compteur, le logiciel permet une réduction de 75 % des coûts de transformateur, une réduction de 50 % des coûts de maintenance et une augmentation de deux fois de la capacité des actifs existants.