Projet Microgrid à Vienne : petit réseau, grand impact

Retour en 2010 : cette année-là, on inaugure au nord de Vienne un siège social qui fera date en matière d’efficacité énergétique et de durabilité. L’énergie géothermique est mise à contribution pour chauffer et refroidir le bâtiment et le complexe dispose d’un accumulateur de chaleur et de froid. Grâce aux échangeurs de chaleur de la centrale de gestion technique, jusqu’à 75 % de l’énergie de l’air évacué peuvent être récupérés. Un exemple parmi tant d’autres. Les efforts déployés par le maître d’ouvrage, Siemens Real Estate, pour rendre les processus de construction et les bâtiments aussi respectueux de l’environnement que possible ont été récompensés non seulement par la certification Green Building de l’Union européenne, mais aussi par la certification LEED Gold.

Neuf ans plus tard, Siemens Real Estate, toujours en qualité de maître d’ouvrage innovant, lance un projet doté d’arguments exclusifs sur le site de la Siemens City. « Si le bâtiment central du campus d’entreprise incarnait hier l’avenir de la durabilité et de l’efficacité énergétique des bâtiments fonctionnels, le projet d’aujourd’hui ouvre la voie aux solutions intelligentes de gestion énergétique du futur », déclare Franz Mundigler, responsable Europe centrale et orientale chez Siemens Real Estate.

Au terme d’une analyse de rentabilisation positive, ce projet, dénommé « Siemens Campus Microgrid », prend actuellement forme sur le campus de Siemens Autriche, à Vienne. Les premiers éléments de ce qui deviendra, à l’été 2020, un système de gestion intelligent de l’énergie et de la chaleur du site sont en cours d’installation depuis l’automne 2019. « Un contrôleur de microréseau intelligent orchestre de manière centralisée les actifs connectés et optimise l’alimentation électrique en tenant compte des pointes de charge, de l’utilisation des capacités du réseau et d’autres facteurs d’influence liés à la l’autoproduction d’énergie », explique Werner Brandauer. Responsable Digital Grid au sein de Siemens Smart Infrastructure, il a mené des recherches sur le sur les microréseaux aux États-Unis et a joué un rôle clé dans la planification du projet. Le microréseau intègre en outre le système de gestion des bâtiments Desigo, qui permet d’ajuster la fourniture de chaleur dans le bâtiment central durant les périodes de pointe afin d’optimiser la consommation énergétique globale du complexe.

Les données de mesure acquises sont collectées sur la plateforme IoT de Siemens, où elles constituent de précieuses ressources pour optimiser la gestion de la consommation à l’aide de solutions d’analyse de données. Ce projet est unique, car il combine photovoltaïque, stockage sur batteries, contrôleur de microréseau et solutions de recharge optimisées pour l’électromobilité en lien direct avec les infrastructures d’une entreprise industrielle existante et offre en outre de nombreuses possibilités de recherche innovantes. « Nous voulons, avec ce projet, participer à des activités de recherche internationales et développer des domaines spécifiques », souligne Andreas Lugmaier, responsable du département de recherche Smart Embedded Systems de Siemens Corporate Technology Autriche.

Mais d’où vient cette volonté d’optimiser ses propres secteurs de réseau et quels avantages peuvent en découler ? « La demande d’électricité va continuer à augmenter sous l’effet notamment des systèmes énergétiques intégrés, comme l’électromobilité et la fourniture de chaleur », explique Gerd Pollhammer, responsable de Siemens Smart Infrastructure Autriche et Europe centrale et orientale. « Associée à la décentralisation croissante de la production électrique et aux fluctuations de l’offre en fonction de la disponibilité, cette augmentation va poser des défis croissants en termes de sécurité et de fiabilité d’approvisionnement en énergie électrique. À cela s’ajoute l’urgence, pour les entreprises, d’optimiser leur empreinte carbone et leur bilan énergétique. » Les solutions de microréseaux apportent une réponse à ces défis, car la conjugaison entre production d’électricité indépendante (photovoltaïque, par exemple) et consommation d’énergie optimisée permet d’éviter les goulots d’étranglement en matière d’approvisionnement et les pics de charge qui pèsent sur le réseau d’alimentation électrique. 

La décentralisation du système énergétique rend le réseau électrique de plus en plus flexible. Gérer et commercialiser la flexibilité générée par les solutions d’optimisation intelligentes va devenir de plus en plus attrayant pour le secteur industriel, mais aussi les grandes entreprises commerciales et les campus. La possibilité de réduire les pointes de puissance, d’ajuster la demande d’énergie aux coûts du marché au comptant ou d’apporter de la flexibilité sur le marché d’équilibrage sera l’un des moteurs de cette évolution future.

Le projet de microréseau du campus Siemens à Vienne a également pour perspective d’apporter de la flexibilité sur le marché de l’électricité via des agrégateurs. Mais l’objectif présent est de montrer comment éviter les pics de charge lors du prélèvement d’électricité sur le réseau d’un campus en utilisant des valeurs de mesure haute résolution. « Cela permet d’alléger la charge du réseau de distribution de niveau supérieur tout en minimisant les tarifs basés sur la puissance qui sont facturés pour le réseau », explique Robert Tesch, responsable de l’entité Digital Grid and Distribution Systems chez Siemens Autriche et Europe centrale et orientale. «  Le stockage sur batteries jouera en outre un rôle sur le marché de l’énergie d’équilibrage où s’échangent les réserves d’équilibrage. »

Ce projet phare de Siemens Autriche montre aussi comment un microréseau peut aider à intégrer l’électromobilité dans un réseau de distribution local existant sans avoir à étendre le réseau.  Ceci est possible grâce à des composants intelligents qui assurent le contrôle de la charge. « Sans ce contrôle, l’installation de points de recharge supplémentaires entraînerait une augmentation directe des tarifs du réseau ou des tarifs basés sur la puissance », précise Werner Brandauer. Il faut, pour ce faire, mesurer et contrôler la majorité des points de recharge pour recueillir et évaluer les informations sur le comportement de recharge des véhicules, d’une part, et le comportement des utilisateurs, d’autre part. 

Avec l’expansion de l’électromobilité, ces options susciteront de plus en plus l’intérêt des entreprises industrielles disposant de parkings pour le personnel,  de garages et de parcs relais ou encore l’intérêt des centres commerciaux et des grands complexes résidentiels. L’utilisation d’un système de stockage d’électricité associé à un contrôleur de microréseau pour la gestion des pics de charge permettra de développer des solutions d’avenir pour gérer les parkings ou la recharge de véhicules électriques en tenant compte des comportements de consommation.

Une partie de l’infrastructure de recharge réalisée à partir de produits Siemens est dédiée à la démonstration de la recharge intelligente des véhicules : la puissance de recharge des véhicules peut être ici influencée pendant le processus de recharge afin d’optimiser les pics de charge sur l’ensemble du réseau en association avec le contrôleur de microréseau. L’infrastructure de recharge pour l’électromobilité comprend en outre une démonstration de solution modulaire de barres omnibus (TOB-Charge) pour les garages. L’infrastructure de recharge peut ainsi se développer de manière organique avec les progrès de l’électromobilité.

Grâce aux nombreuses années d’expertise et d’expérience accumulées par Siemens Smart Infrastructure dans les domaines de la gestion des bâtiments et des réseaux électriques, le Campus Microgrid créé par Siemens Autriche témoigne de manière impressionnante des performances et des avantages des solutions de microréseau, y compris dans l’électromobilité en conditions réelles. Les résultats des analyses de données des principaux composants sont affichés sur une interface de visualisation. « Les panneaux photovoltaïques actuellement intégrés au projet offrent une puissance crête de 312 kWc et réduisent considérablement l’empreinte carbone de notre entreprise grâce aux 100 tonnes d’émissions de CO₂ qu’ils permettent d’économiser annuellement », explique Gerd Pollhammer, soulignant cet aspect important en termes de durabilité. 

Outre les points déjà évoqués, il convient de mentionner une autre particularité du projet. Il s’agit de l’installation pilote prévue pour la communication entre les actifs du microréseau.  Les échanges s’opéreront via un réseau de campus Pre5G et une gamme de fréquences sera spécifiquement dédiée aux communications au sein du microréseau. Cela permettra l’échange d’informations entre les contrôleurs et les points de mesure ou de recharge avec des débits de données garantis et de faibles retards. « En collaboration avec nos partenaires Nokia et A1, nous montrons comment les microréseaux peuvent tirer parti de la technologie 5G et comment ils peuvent être mis en œuvre avec un minimum de câblage et des temps de transmission très courts », explique Gerd Brandauer.