Smartgrids : quelle valorisation économique ?

Partout dans le monde fleurissent des programmes de modernisation des réseaux électriques remettant en question le modèle linéaire actuel : producteur – transporteur – distributeur – consommateur. Avec l’avènement des sources d’énergies décentralisées comme l’éolien et le photovoltaïque, ce système est, en effet, soumis à des nouvelles contraintes. C’est pourquoi la France à travers la Programmation Pluriannuelle de l’Energie (PPE) et l’Union Européenne (UE) ont adopté une feuille de route ambitieuse pour le développement et l’industrialisation des smartgrids, ces réseaux intelligents permettant, entre autres, l’intégration des sources d’énergie renouvelables (EnR). Ce déploiement, qui est un bouleversement tant pour l’industrie énergétique que pour les consommateurs et leur mode de vie, aura un coût non négligeable : entre 62 et 87 milliards d’euros* d’investissements sur 20 ans en France selon l’Electric Power Research Institute (EPRI). Quel sera l’impact économique pour la collectivité et les entreprises d’une telle « révolution énergétique » ?

Enjeux des smartgrids

Un smartgrid, ou réseau intelligent, est un réseau intégrant les nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC) permettant de passer d’un réseau linéaire à sens unique à un réseau communicant bidirectionnel assimilant les données de consommation et de production locale d’énergie.

Les smartgrids doivent répondre à plusieurs objectifs, notamment en vue des ambitions écologiques de l’UE à l’horizon 2020, et notamment les 3 x 20 (en prenant l’année 1990 comme base de comparaison) :

• 20% d’émissions de CO₂ en moins.
• 20% de pénétration des EnR dans le réseau.
• Accroître l’efficacité énergétique de 20%.

Le smartgrid a ici un double enjeu : écologique d’abord en optimisant l’insertion et la gestion des énergies renouvelables sur le réseau, économique ensuite en encourageant une meilleure Maitrise de la Demande en Energie (MDE) pour tous les acteurs des réseaux (à travers la flexibilité, la réduction des consommations,…)

Tentons, ici, de quantifier certains bénéfices apportés par les smartgrids pour la société en comparaison des efforts qu’elle devra fournir.

Quel est le coût des moyens techniques smartgrids ?

La mise en place d’un réseau intelligent passe par le déploiement de tout un panel de mesures qui, à l’échelle d’un pays comme la France, représentent un investissement considérable. Mais quels sont ces moyens techniques et quel est leur coût pour les différents acteurs de la chaîne énergétique ?

Les NTIC :

Le déploiement d’un réseau intelligent se base avant tout sur les nouvelles technologies de l’information et de la communication tels que les capteurs déployés en grand nombre tant sur le réseau qu’au niveau des postes de consommation.

Pour l’intelligence du réseau de distribution, Enedis s’est lancé dans un vaste chantier de modernisation, s’appuyant sur l’Internet of Things (IoT) afin de le rendre plus résilient et facilement maintenable. Le distributeur a ainsi développé des fonctionnalités intelligentes telles que l’autocicatrisation permettant la localisation et l’isolement automatiques des défauts du réseau afin de réduire les temps nécessaires à la réalimentation des clients. On peut citer également la mise en place de capteurs d’inondation pour les postes Haute et Basse Tension (HTA/BT), qui permettront de détecter une éventuelle inondation et mettre hors tension le ou les postes concernés.

Ce chantier est une des sources de coûts les plus importantes sur le court terme : le programme de développement IoT d’Enedis fait partie d’un vaste plan d’investissement dont les coûts seront supportés par le distributeur d’électricité avec des prévisions d’économie réalisée sur la maintenance du réseau et la meilleure qualité de l’approvisionnement. A titre d’exemple, le coût des capteurs connectés permettant l’amélioration de la qualité du réseau s’élève à 900 millions d’euros par an.

Du côté des consommateurs, les compteurs communicants tels que le compteur Linky permettent une mesure bien plus précise et régulière (quotidienne voire à l’heure pour les consommateurs le souhaitant) de la consommation électrique. Grâce aux données de l’ensemble de ses clients, le fournisseur d’électricité est ainsi capable d’optimiser la MDE pendant les pics de consommation et d’arbitrer entre le stockage, l’autoconsommation ou la redistribution sur le réseau des productions EnR.

Enedis a investi 5 milliards d’euros sur 10 ans (2014-2024) pour l’installation à terme de 35 millions de compteurs intelligents, soit un coût unitaire d’environ 140 € par installation. Selon Philippe Monloubou, président du directoire de Enedis, le coût de cette opération sera amorti sur 20 ans par une réduction des dépenses liées au relevage des compteurs électriques qui se fera désormais à distance. Cependant, cet investissement sera aussi supporté par les consommateurs car la Commission de Régulation de l’Energie (CRE) a accordé à Enedis une hausse des tarifs de l’électricité à partir de l’année 2021 (date de fin de déploiement de la plus grande partie des compteurs Linky). Cette hausse des tarifs de l’électricité s’élèvera à 15€ par an et par consommateur jusqu’en 2031 (10 ans).

La Smart Home

Elle permet d’intégrer au sein du foyer un ensemble d’appareils domotiques, tels que des chauffe-eaux, lave-linges ou encore volets électriques connectés. Ceux-ci sont indispensables pour le pilotage de la consommation et l’efficience énergétique car ils automatisent certaines actions telles que le stockage d’énergie et l’effacement des consommations. Par exemple, lors d’un pic de froid, il y a aussi un pic de consommation d’énergie lié au chauffage des particuliers. Si la production n’est pas suffisante, la solution consiste à demander aux consommateurs de réduire leurs consommations : grâce à un système de régulation, les Smart Home pourraient être capables de différer certaines activités comme le lave-linge ou le chauffe-eau afin de lisser la consommation jusqu’à ce que celle-ci retrouve un niveau normal par rapport à la production.

Le prix des smart homes varient énormément d’un logement à l’autre tant les options et les possibilités d’aménagement sont importantes, nous moyennerons donc ici toute l’étude de coût. En France, selon le Dauphiné, le budget moyen pour un bien immobilier s’élevait en 2017 à environ 220 000€ par foyer. On estime que les investissements à réaliser pour transformer son domicile en smart home s’élèvent à 4% en moyenne. En 2014, on recensait 28,5 millions de foyers/logements, on obtient donc un coût d’aménagement total d’environ 251 milliards d’euros, soit environ 8800€ par foyer.

Les consommateurs n’ont pas à supporter ce coût seuls. L’Etat français, pour atteindre ses ambitions de transition énergétique propose des aides publiques et des subventions aux particuliers pour les inciter à réaliser les investissements de « mise au vert » de leur logement, comme illustré par la liste ci-dessous (extraite de la PPE) :

Le stockage d’énergie :

Afin de transformer le réseau électrique français en smartgrid, il faut aussi développer le stockage local de l’énergie afin de pallier à l’intermittence des EnR et lisser la production et la consommation. Ainsi, selon son emplacement, le stockage permet :

• Une optimisation de la flexibilité du producteur, en prenant le relai de moyens de production en cas de panne par exemple
• Un équilibrage du réseau en temps réel, par le stockage lors de pics de production ou la libération d’énergie lors de pics de consommation
• Une optimisation de la facture énergétique pour les usagers en leur permettant de se fournir sur leur stock personnel lors de périodes de forte demande où le prix de l’énergie augmente

Du côté du transporteur RTE, on peut ainsi citer le projet de lignes virtuelles permettant l’équilibrage du réseau sur une lognue distance grâce à des solutions de stockage interconnectées.

Cependant, encore aujourd’hui, le stockage ne peut se faire qu’à grande échelle de manière centralisée, notamment par les Stations de Transfert d’Energie par Pompage (STEP), et ne contribue donc pas à l’établissement d’un smartgrid. A l’instar des projets de microgrid (smartgrid à l’échelle d’un bâtiment ou d’un quartier) qui s’appuient sur l’autoconsommation et le stockage de l’énergie, il faudrait dans le futur privilégier le stockage de petites quantités. Pour l’heure, aucune solution n’est privilégiée alors que les centres localisés que sont les STEP atteignent leur capacité maximale en France. Les pistes de réflexion se font donc sur des technologies émergentes comme l’hydrogène ou les batteries au lithium.

La PPE a déjà identifié à l’horizon 2035 les besoins supplémentaires en capacité de stockage selon différents scénarios de pénétration des EnR dans le mix énergétique français. En moyenne, il faudrait 2GW de STEP supplémentaires et 2GW de stockage par batterie. Selon le tableau ci-dessous, issu d’une étude de la CRE, le coût des investissements de stockage serait donc entre 1,8 et 13 milliards d’euros sur 15 ans. Pour diminuer ces besoins, le gouvernement incite aussi les particuliers à installer de petites unités de stockage (de puissance inférieure à 30kW) chez eux à l’aide d’une aide de 25 millions d’euros par an depuis 2013.

Les smartgrids ont donc le potentiel de bénéficier à une multitude d’acteurs : les consommateurs, pour une gestion plus efficace de leur consommation d’énergie, les fournisseurs, transporteurs et distributeurs d’électricité afin de proposer de nouveaux services ou encore les producteurs grâce à une meilleure connaissance de la demande en électricité et une maintenance facilitée avec l’apparition des capteurs connectés. Quels sont les bénéfices possibles des smartgrids ?

Bénéfices économiques attendus des smartgrids

Les économies réalisées grâce à l’installation d’un compteur Linky peuvent s’élever jusqu’à 10% de la consommation, selon Arnaud Leroy, président de l’Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie (ADEME), grâce à l’économie d’électricité et une renégociation des contrats fournisseurs plus en accord avec les besoins. En France, en 2017, la consommation moyenne d’électricité par ménage était de 4710 kWh. Les consommateurs particuliers peuvent donc réaliser une économie sur leur facture électrique allant jusqu’à 66€ par an, bien plus importante que l’augmentation de 15€ du prix de l’électricité prévue par Enedis. Les compteurs intelligents associés à la domotique connectée permettront d’accroître davantage les économies d’énergies réalisées. En effet, selon Google, elles peuvent grimper jusqu’à 20% en moins, soit environ 130€ par an, qui permettent, combinées aux aides publiques de rentabiliser relativement vite les investissements dans une smart home.

Les capteurs intelligents permettront quant à eux d’offrir une gestion de réseau optimisée aux distributeurs, en simplifiant et ciblant mieux la maintenance, afin de diminuer le temps d’interruption d’approvisionnement moyen des consommateurs. A titre d’exemple, en 2018, ce temps était de 64,68 minutes/an en moyenne pour une cible fixée par Enedis à 60 minutes. Au prix de 0,14 €/kWh et une consommation électrique moyenne des ménages français de 151 TWh (151.10⁹ kWh), la perte pour l’ensemble de la chaine valeur de l’énergie est de 1,65 milliards d’euros. On comprend immédiatement l’intérêt du programme IoT d’Enedis qui en diminuant le temps d’intervention et donc le temps de coupure permettrait des économies considérables.

Au travers de la PPE, l’Etat français prévoit aussi un impact fort sur l’économie française. En effet, par la création d’emplois, les économies réalisées, les nouveaux services développés, le secteur énergétique deviendra un moteur de croissance pour l’économie française. Le rapport prévoit donc à l’horizon 2028 (par rapport à 2018) la création de 413000 emplois, une augmentation du PIB de 1,9 points et enfin une croissance du pouvoir d’achat des ménages de +2,2%.

Enfin, les collectivités locales tentent aussi de s’intégrer dans cette transformation à travers des projets de développement de solutions énergétiques intelligentes et connectées comme les bornes de recharge de véhicules électriques ou encore l’éclairage intelligent. Elles cherchent à proposer de nouveaux services pour améliorer la qualité de vie et capter de nouveaux habitants. Par exemple, le projet Smart Grid Vendée, en association entre Enedis et SyDEV, le syndicat de la Vendée, récemment terminé, a cherché à promouvoir la production et la consommation locale d’EnR par les bâtiments industriels. Le projet a représenté 27,7 millions d’euros d’investissements, dont 10,8 à la charge du département. Les collectivités investissent dans ces réseaux intelligents afin d’être plus compétitives énergétiquement et attirer toujours plus d’acteurs économiques.

La transformation du réseau électrique français en smartgrid nécessitera des investissements non négligeables sur le long terme de la part des différents acteurs : l’Etat français, les collectivités locales, les industriels de l’énergie et les consommateurs pouvant être accompagnés par des subventions publiques. Les bénéfices énergétiques et économiques apportés par cette révolution balanceront, à termes, ces investissements : une grande majorité des décideurs de l’industrie énergétique estiment, aujourd’hui, que le temps de retour sur investissement sera très court.

Les collectivités locales et l’Etat français sont d’ailleurs déjà prêts à franchir le cap comme le montre la mise en place de nombreux démonstrateurs de smartgrids. Sommes nous prêts, en tant que consommateurs, à changer nos habitudes de consommation énergétique?

Hypothèses :

*Estimations basées sur le rapport de l’Energetic Power Research Institute (EPRI). Coûts pour les USA entre 338 et 476 milliards de dollars pour 325,7 million d’habitants. Par régression linéaire, en euros (1€ = 1,13$) et pour 67,1 millions d’habitants en France, cela fait entre 62 et 87 milliards d’euros.

Bibliographie:

https://www.enedis.fr/sites/default/files/enedis_fiches_crises_climatiques_complet.pdf

https://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/sites/default/files/Projet%20PPE%20pour%20consultation.pdf

https://www.enedis.fr/la-valorisation-economique-des-smart-grids

https://www.enedis.fr/les-demonstrateurs-smart-grids#onglet-les-demonstrateurs-en-france