Tout comme l'oxygène, le réseau électrique est essentiel à la vie moderne mais ne fait pas toujours partie des principales préoccupations, jusqu'à ce qu'un problème arrive. Aujourd'hui, les infrastructures de réseau vieillissantes subissent de plein fouet les catastrophes climatiques qui s'abattent sur le monde entier et entraînent des pannes de courant menaçant la santé, la sécurité et l'activité économique. D'autres facteurs exercent une pression supplémentaire sur les réseaux centenaires. Les méthodes de production d'énergie évoluent rapidement, favorisant l'éolien et le solaire par rapport au charbon et aux énergies fossiles. Ce changement nécessite de nouveaux processus ainsi que de nouvelles méthodes de gestion. La question du « qui » évolue également, l'énergie étant désormais produite non seulement par les principales entreprises d'énergie, mais aussi par une multitude de nouveaux concurrents et prosommateurs (consommateurs qui produisent de l'énergie).

Le réchauffement climatique s'accélère, mais le monde technologique connaît lui aussi une révolution rapide. Les technologies d'intelligence artificielle (IA) connectées au cloud, telles que le Machine Learning, l'analytique des données et l'Internet des Objets (IoT), favorisent le développement de réseaux intelligents capables de gérer une production et une distribution d'énergie beaucoup plus complexes. Ces technologies ouvrent d'incroyables opportunités à ceux qui, dans l'écosystème énergétique complexe, sont capables de les exploiter.

Qu'est-ce qu'un prosommateur ?

« Prosommateur » est un mot-valise combinant les termes « producteur » et « consommateur ». Habituellement, les prosommateurs d'énergie conservent leur raccordement au réseau général. Cependant, ils sont aussi capables de produire et même de stocker de l'énergie (généralement avec des panneaux solaires photovoltaïques et des batteries de véhicules électriques).

Selon la quantité d'énergie produite, cette dernière peut être soit utilisée pour réduire les factures mensuelles, soit revendue comme excédent aux entreprises du secteur de l'eau et de l'énergie ou à d'autres services de distribution d'énergie. Ce modèle peut être appliqué tant aux prosommateurs particuliers que professionnels, un nombre croissant d'entreprises raccordant leurs panneaux solaires et leur flotte de véhicules électriques au réseau.

Qu'est-ce qu'un réseau intelligent ?

Un réseau intelligent est un réseau qui intègre les technologies de distribution d'énergie et de communication digitale dans un flux bidirectionnel d'électricité et de données. Cela permet aux entreprises du secteur de l'eau et de l'énergie d'optimiser la production, la transmission et la distribution d'électricité. Par ailleurs, les consommateurs peuvent consulter les informations tirées des données. Ces dernières leur permettent de mieux comprendre la quantité d'énergie qu'ils utilisent, et même celle qu'ils produisent et stockent grâce à leurs panneaux solaires et leurs batteries de véhicules électriques, par exemple.

Quelle est la différence entre le réseau traditionnel et un réseau intelligent ?

La principale différence entre les systèmes traditionnels et les réseaux intelligents réside dans la capacité à échanger des informations dans les deux sens à travers le réseau, des entreprises du secteur de l'eau et de l'énergie aux consommateurs et vice-versa. Voici quelques-unes des principales caractéristiques qui différencient les réseaux intelligents :

• Technologie : l'IA, le cloud et les technologies digitales permettent à tous les appareils et actifs du réseau de communiquer, favorisant un meilleur contrôle et une meilleure autorégulation.
• Distribution : l'énergie produite par les prosommateurs et autres sources d'énergies renouvelables, comme le solaire ou l'éolien, peut être intermittente et inégale. Les technologies de réseaux intelligents aident à coordonner, stocker et distribuer l'énergie issue de ces sources dans un flux stable et fiable.
• Production : dans le cadre des systèmes intelligents, l'analytique prédictive permet de prévoir les pics de demande et de distribuer l'énergie à plusieurs usines et sous-stations.
• Capteurs : les capteurs IoT sur l'ensemble du réseau peuvent aider à détecter les risques en amont, en redistribuant l'énergie pour réduire les pannes et aider à équilibrer les charges sans intervention directe des opérateurs.
• Autoréparation et maintenance prédictive : les capteurs peuvent également être utilisés pour détecter les problèmes mécaniques et effectuer des dépannages et des réparations simples, en informant les techniciens uniquement lorsque cela est nécessaire, avant la survenue de toute panne.
• Choix du client : un plus grand nombre de fournisseurs d'énergie, de coopératives et de micro-producteurs peuvent rejoindre le réseau, ce qui permet aux consommateurs d'avoir davantage de choix quant à la source de leur énergie.

Applications de l'IA dans les solutions énergétiques intelligentes : côté entreprises du secteur de l'eau et de l'énergie

L'intelligence artificielle est l'« agent intelligent » qui officie dans l'ombre des réseaux intelligents. Elle évalue l'environnement et prend des mesures pour maximiser un objectif donné. L'IA est essentielle à l'intégration des énergies renouvelables, la stabilisation des réseaux d'énergie et la réduction des risques financiers associés à l'instabilité de l'infrastructure.

Par exemple, les capacités d'auto-apprentissage, d'adaptabilité et de calcul de l'IA présentent un grand potentiel pour remédier au caractère intermittent des énergies renouvelables. Un déséquilibre dans les pics de production et de consommation est souvent représenté par « la courbe du canard » et peut rendre ces sources d'énergie difficiles à maîtriser. L'utilisation de l'IA dans les réseaux intelligents contribuera à relever ce défi en rééquilibrant les inégalités entre les charges de production et de consommation.

Les technologies de réseaux intelligents contribuent à rendre les activités du secteur de l'eau et de l'énergie à la fois plus transparentes et compétitives. Voici quelques-unes des applications de l'IA et du Machine Learning dans les réseaux intelligents :

• Agilité et résilience  : lorsque de nouveaux partenaires, tels que les coopératives et les prosommateurs, produisent de l'énergie renouvelable, cette dernière est souvent intermittente et variable. Des capteurs et l'automatisation peuvent être utilisés pour identifier les parties vulnérables du réseau et y remédier à l'aide d'un réacheminement automatisé, en stockant l'énergie excédentaire produite pendant les pics et en la réacheminant pendant les périodes de baisse de la production.
• Prévision plus précise : le secteur de l'eau et de l'énergie est confronté à une grande variabilité des prix en raison de l'évolution de la consommation. Des modèles d'analytique prédictive peuvent être utilisés pour prévoir de manière plus fiable les facteurs de charge et la production d'énergie renouvelable. En combinant les données de l'infrastructure de mesure avancée (AMI, pour Advanced Metering Infrastructure) et l'IA, les prévisions sont plus précises que les approches traditionnelles.
• Alertes de panne plus sophistiquées : dans un réseau intelligent, le réseau de capteurs, de compteurs et d'actionneurs peut fournir une transmission de signal court « avant panne », incluant la date et l'heure, pour indiquer une perte de puissance due à des pannes partielles ou complètes. En outre, les capacités prédictives de l'IA et les données en temps réel des compteurs intelligents peuvent notifier les opérateurs des pannes juste avant qu'elles ne se produisent. Ces systèmes peuvent également différencier les pannes individuelles des pannes de rue et de zone.
• Rendement optimisé : des réseaux de capteurs alimentés par l'IA dans les étapes de production peuvent également être utilisés pour optimiser la puissance de sortie. De la même manière, le secteur de l'énergie solaire tire parti des outils d'IA pour augmenter sa productivité en prédisant le rayonnement solaire.
• Commutation automatisée améliorée : la capacité des outils d'IA à prévoir les déséquilibres du réseau et à différencier une coupure de courant brève d'une panne complète permettra bientôt d'automatiser les protocoles de commutation. Cela permettra aux entreprises du secteur de l'eau et de l'énergie de réacheminer l'énergie ou d'isoler les zones touchées avant que de graves dommages ne surviennent ou que la panne ne s'étende à d'autres zones. Ces outils constituent une ligne de défense qui assure la sécurité des équipements essentiels utilisés pour isoler et réparer les failles.
• Gestion de la demande (DSM) plus flexible : les pics de demande en énergie mettent une grande pression sur les entreprises du secteur de l'eau et de l'énergie. L'utilisation de l'IA et des compteurs intelligents dans les foyers et les bureaux peut faciliter l'ordonnancement, la planification, l'exécution et la surveillance des variations de la demande en énergie, et ainsi permettre de s'assurer que les fournisseurs peuvent y répondre. Cela peut avoir un impact majeur sur l'utilisation de l'électricité, comme l'a démontré la Federal Energy Regulatory Commission (Commission fédérale de réglementation de l'énergie des États-Unis). En effet, cette dernière a constaté que les charges de pointe peuvent être réduites jusqu'à 150 GW grâce à la gestion de la demande. De la même manière, l'Electric Power Research Institute (EPRI, Institut de recherche en énergie électrique) a estimé que ces outils intelligents pourraient entraîner une réduction de 175 GW des pics d'énergie en été d'ici 2030.
• Sécurité améliorée : la cybersécurité est un problème majeur pour tous les secteurs d'activité. En effet, l'accroissement du nombre et de la complexité des stratégies de cyberattaque présente un risque tant pour les réseaux électriques hérités que pour les nouveaux. Les outils d'IA peuvent aider à réduire ce risque en détectant les fonctionnalités d'attaque réseau, les programmes malveillants et les intrusions, tout en fournissant une protection de sécurité réseau pour les systèmes électriques. En outre, d'autres technologies, telles que la blockchain, peuvent fournir des systèmes transparents, inviolables et sécurisés qui permettent de recourir à de nouvelles solutions métier, en particulier lorsqu'elles sont combinées à des contrats intelligents.

Applications de l'IA dans les solutions énergétiques intelligentes : côté consommateurs

De récentes enquêtes menées au Royaume-Uni et aux États-Unis révèlent une attitude moins que favorable des clients envers les entreprises du secteur de l'eau et de l'énergie. Avec l'augmentation du nombre de fournisseurs d'énergie et de prosommateurs, les entreprises du secteur de l'eau et de l'énergie devront exploiter des solutions intelligentes pour améliorer l'engagement et la satisfaction client. Voici quelques-unes des façons dont les technologies de réseaux intelligents peuvent contribuer à améliorer la satisfaction client :

• Réduction des coûts : la gestion des réseaux intelligents optimisée par l'IA et les compteurs intelligents permettent aux clients d'obtenir leur consommation d'énergie heure par heure. En plus de voir quand et à quel niveau ils consomment le plus d'énergie, ils reçoivent des conseils et des suggestions personnalisés pour optimiser leurs routines quotidiennes afin de réduire leur utilisation pendant les heures de pointe. Cela aide également les prosommateurs à gérer la production d'énergie qui peut être revendue au réseau afin de réduire encore plus leurs coûts.
• Amélioration de la durabilité et de la transparence : les données des réseaux intelligents peuvent permettre aux clients d'en savoir plus sur l'origine de leur énergie, un point essentiel pour renforcer leur engagement et démocratiser le réseau. Ils peuvent ainsi obtenir de nouvelles informations sur l'approvisionnement en énergie et choisir des options plus durables.
• Diminution des pannes : comme précédemment indiqué, les outils d'IA peuvent contribuer à réduire le nombre de pannes et à atténuer leur impact pour les foyers et les entreprises. Cela se traduit par une sécurité et une confiance renforcées côté consommateurs, en particulier dans un contexte où les catastrophes climatiques et les températures records font craindre des baisses de tension et autres disruptions.

Récemment, un gestionnaire de réseau de distribution britannique a annoncé un projet pilote visant à utiliser des données de compteurs intelligents pour aider les consommateurs à améliorer leur gestion de l'énergie, optimiser les charges du réseau et réduire les émissions de carbone du pays. Cet essai pourrait permettre aux clients d'économiser des millions de livres sterling et, potentiellement, de réduire de millions de tonnes d'émissions de gaz à effet de serre l'empreinte carbone annuelle du Royaume-Uni. Il ne s'agit là que d'un exemple des avantages potentiels que pourraient présenter les réseaux intelligents pour les clients et l'environnement.

L'importance du Big Data dans le secteur de l'énergie

Pour les clients comme pour les entreprises du secteur de l'eau et de l'énergie, ce n'est pas simplement la capacité de ces technologies à collecter et gérer des volumes importants et disparates de Big Data qui compte. C'est leur capacité à exploiter et à comprendre toutes ces données et à les utiliser pour optimiser l'utilisation de l'énergie et éclairer les prises de décision. Le Big Data est essentiel pour :

• Intégrer davantage les énergies renouvelables et alternatives dans les entreprises du secteur de l'eau et de l'énergie en apprenant à prévoir et à gérer l'intermittence de ces énergies, et pour équilibrer la multitude de petites contributions issues des prosommateurs.
• Protéger les consommateurs en anticipant les pannes et en redirigeant les ressources en une fraction de seconde, plutôt qu'après la survenue d'une coupure de courant.
• Économiser de l'argent, du côté des entreprises comme des consommateurs, en capitalisant sur les activités passées pour mieux gérer et automatiser les activités quotidiennes.
• Fournir rapidement des insights exploitables qui permettent aux entreprises du secteur de l'eau et de l'énergie de prendre des décisions rapides en toute confiance dans un environnement de plus en plus concurrentiel.

Comment le secteur de l'eau et de l'énergie d'aujourd'hui se prépare au réseau intelligent de demain

Il ne fait aucun doute que l'avenir de l'énergie évolue vers un approvisionnement à la fois plus décentralisé, plus flexible et plus durable. Mais nous parlons d'une industrie mondiale plus que centenaire, et qui doit souvent s'appuyer sur des infrastructures presque aussi vieilles pour servir des milliards de personnes et leurs demandes en constante évolution.

Parmi les autres défis figurent les changements réglementaires complexes, la montée en puissance des prosommateurs et l'émergence de nouvelles start-up dans des régions déréglementées. Comme tout parcours de transformation digitale et d'entreprise, la transition vers une gestion plus intelligente du réseau commence par quelques étapes prudentes avant de faire le grand saut. Les technologies du secteur de l'eau et de l'énergie sont un facteur déterminant dans l'évolution de ce secteur. Cependant, pour que des changements significatifs se produisent, les entreprises du secteur auront besoin d'établir une communication, un engagement client et des plans de gestion du changement solides, notamment au travers des actions suivantes :

• Partager leur vision du réseau intelligent et aligner leurs équipes et parties prenantes sur celle-ci.
• Renforcer l'éducation des consommateurs sur les changements et les opportunités à venir.
• Élaborer une stratégie gagnant-gagnant pour les consommateurs, les prosommateurs et les partenaires de distribution potentiels.
• Mettre au point des mesures pour suivre la progression de la mise en œuvre et de l'efficacité des réseaux intelligents.
• Garder à l'esprit l'expérience et la rétention client, compte tenu de la nouvelle concurrence et de la décentralisation du marché de l'énergie intelligent.

La première étape du parcours est de communiquer avec les chefs d'équipe et les experts de votre entreprise, d'éliminer les silos et de faire la lumière sur les innombrables informations souvent cloisonnées. Ensuite, réfléchissez à la façon dont les technologies intelligentes peuvent optimiser votre entreprise.