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09/11/2015

Smart Gas Grids : quels rôles pour les réseaux de gaz intelligents ?

L’évolution des usages du gaz, soutenue par l’essor des technologies numériques permettant une meilleure connaissance et gestion des réseaux ainsi qu’un suivi en temps réel de la consommation, poussent les réseaux de distribution de gaz à évoluer et à embrasser de nouvelles fonctionnalités différentes du rôle historique d’acheminement du gaz aux particuliers. 

Mais alors que la similitude des terminologies pourrait prêter à confusion,  les concepts de Smart Grid et de Smart Gas Grid présentent de réelles différences1 qui empêchent de penser les Smart Gas Grids comme une simple transposition dans le domaine du gaz du concept de Smart Grid. En effet, le réseau de gaz, contrairement à celui d’électricité, est moins sensible à la question de la sécurité de l’approvisionnement grâce d’une part à la capacité du gaz à être stocké dans les conduites et d’autre part à la relativement bonne prédictibilité de la demande. Ainsi libérés de la contrainte d’équilibre entre production et consommation, les réseaux de gaz sont moins soumis à la nécessité de disposer en temps réel de l’information sur les quantités injectées et soutirées dans le réseau d’où une importance de la « smartisation » des réseaux moindre.

Par ailleurs, le recours au numérique dans la gestion de la demande des clients finaux, brique majeure des Smart Grids, présente des opportunités plus limitées pour les Smart Gas Grids. Dans le résidentiel par exemple, secteur cible de la gestion de la demande, alors que les usages électriques peuvent généralement être facilement reportés ou « effacés », il est difficile de faire de même pour le gaz dont les usages sont souvent peu flexibles dans le temps (cuisson, chauffage). A l’heure des réseaux intelligents, quelles seraient alors les fonctionnalités portées par les Smart Gas Grids et comment les réseaux de distribution de gaz évolueraient-ils pour intégrer ces nouvelles fonctionnalités ?

Faciliter l’intégration de la production décentralisée de gaz renouvelable

Tirée par l’objectif, fixé par la Loi sur la Transition Energétique (LTE), de 10% de biométhane dans la consommation de gaz d’ici 2030, l’injection de gaz vert dans le réseau est amenée à fortement se développer dans les prochaines années. Conscient de l’enjeu que représente cette filière pour la transition énergétique, GrDF prévoit, dans son plan stratégique 2016-2018, 100 unités d’injection de biométhane en 20182 (contre 14 que compte la France aujourd’hui)3. Le réseau de distribution de gaz sera donc amené à accueillir, dans les années à venir, des quantités de plus en plus grandes de biométhane (lire notre article sur le sujet ici). Cette intégration croissante de production décentralisée soulève des enjeux forts de qualité et de sécurité à l’entrée du réseau. En effet, le biométhane injecté est soumis à des spécifications strictes visant à garantir une homogénéité de la qualité du gaz quelle que soit la matière première organique utilisée. Pour faire face à ces enjeux, les réseaux de distribution devront évoluer et se doter d’outils intelligents leur permettant de contrôler à distance la qualité du gaz en entrée du réseau mais aussi la pression ou l’écoulement du gaz dans les conduites.

Ainsi, en 2014, GrDF s’est lancé dans le projet GONTRAND4 d’une durée de trois ans dont le but est de mettre au point quatre prototypes d’outils offrant la possibilité de piloter à distance le réseau grâce à des modélisations dynamiques et à une plateforme d’interopérabilité appuyée par des capteurs capables de mesurer la qualité du biométhane injecté et de la communiquer par M2M5. La solution de Smart Gas Grid ainsi développée permettra de contrôler l’injection de biométhane et de surveiller en temps réel le réseau.

Les Smart Gas Grids, un outil de flexibilité et de complémentarité entre les réseaux

Face au problème d’intermittence posé par l’intégration croissante des énergies renouvelables dans le mix énergétique, la coopération entre les réseaux électrique et gazier est une solution pour garantir la sécurité de l’approvisionnement énergétique. L’un des vecteurs possibles de cette coopération est le recours à la capacité de stockage intrinsèque du réseau de gaz à travers le Power to Gas (lire notre étude sur le sujet ici). Ce procédé permet de valoriser l’excès de production électrique en gaz. Le procédé inverse existe depuis longtemps puisqu'en cas de forte demande à laquelle ne pourrait pas répondre la production, le gas peut être retransformé en électricité par des Centrales au Gaz . A l’avenir, le Power to Gas sera amené à fortement se développer car il permet de remédier à l’intermittence des énergies renouvelables et d’ajuster au mieux l’offre à la demande. Ainsi, l’ADEME, prévoit une capacité de 1 200 MW à 1 400 MW de Power to Gas qui valoriserait de 2,5 à 3 TWh d’électricité6 en France en 2030.

En France, ENGIE s’est positionné sur le sujet Power to Gas dès janvier 2014 en lançant avec d’autres partenaires dont GrDF, à Dunkerque, le projet GRHYD7. Cette expérimentation autour des Smart Gas Grids comprend deux volets, un volet Habitat et un volet Transport. En particulier, le premier volet teste la pertinence technique de la valorisation de l’excès de production d’électricité renouvelable (électricité éolienne) sous forme d’hydrogène et développe des outils de gestion et de pilotage de production et de stockage de l’hydrogène. L’hydrogène obtenu par Power to Gas est alors injecté et stocké dans le réseau de gaz puis redistribué selon les besoins aux 200 foyers environ8 raccordés au réseau. Les Smart Gas Grids se positionnent donc comme un outil de pilotage indispensable permettant de relier la production d’électricité à la consommation de gaz.

Augmenter l’efficacité des réseaux de gaz en améliorant la connaissance des flux

La maitrise de la demande d’énergie est un enjeu essentiel de la transition énergétique puisqu’elle permet d’optimiser les usages énergétiques des consommateurs. Parmi les outils de cette maitrise de la demande figurent les compteurs communicants qui permettent de transférer aux systèmes d’information des gestionnaires de réseau les données de consommation des clients de façon autonome. Du point de vue des gestionnaires de réseau, cela permet d’améliorer l’efficacité du réseau en rendant par exemple possibles des opérations de gestion malgré l’absence du client. De ce fait, les compteurs communicants constituent une brique essentielle des Smart Gas Grids. En France, GrDF s’est engagé sur cette voie puisque le gestionnaire de réseau a pour objectif d’installer, entre 2017 et 2022, ses capteurs intelligents Gazpar chez ses 11 millions de clients9.

L’autre domaine dans lequel la connaissance des flux augmente l’efficacité des réseaux est celui de la maintenance et de la surveillance. En effet, le développement d’une meilleure connaissance des flux de gaz dans les conduites ainsi que de l’état des ouvrages améliore grandement l’anticipation des anomalies de fonctionnement et par conséquent augmente l’efficacité du réseau. Le progrès des technologies numériques a permis aux gestionnaires de réseaux de gaz de considérablement moderniser les infrastructures et de les rendre plus intelligentes. Grdf, par exemple, a lancé le projet TEX10 dont l’ambition est d’étendre la télésurveillance aux conduites de basse et moyenne pressions, de centraliser les supervisions qui jusque-là se faisaient localement et de créer un outil unique de prise de décision à travers notamment la mise en place d’un SCADA11.

 

Sous l’effet des profondes évolutions que connaissent les usages d’énergie en général et de gaz en particulier, les réseaux de distribution de gaz se transforment, passant de simples réseaux de conduites à de véritables Smart Gas Grids. Le développement de projets autour des nouvelles fonctionnalités des réseaux de distribution de gaz, qu’ils concernent l’intégration de production décentralisée, la maitrise des flux ou la complémentarité des réseaux, témoigne de l’importance que revêtent aujourd’hui les Smart Gas Grids.

Sara Bouchikhi

Notes et sources

1 “The role of DSOs in a Smart Grid environment” Client : European Commission, DG ENER, Final Report, April 2014

5 Technologie permettant la communication entre machines sans intervention humaine

6 Etude portant sur l’hydrogène et la méthanation comme procédé de valorisation de l’électricité excédentaire, p 165. Septembre 2014

10 Smart Energy Grid aspects related to Gas, status report, Marcogaz 10/10/14; http://www.afgaz.fr/sites/default/files/u200/pres_afg_med_040414.pdf

11 Supervisory Control and Data Acquisition : système de télégestion temps réel permettant le traitement d’un grand nombre de télémesures et le contrôle à distance d’équipements

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