Les réseaux électriques au cœur d’une double transition énergétique et digitale

Pour accompagner les opérateurs et les gouvernements dans ces changements structurels, deux principaux volets d’expertise apportent une réponse adaptée aux enjeux du secteur : d’une part, la capacité à analyser, concevoir et opérer les interconnexions entre les régions et les connexions de nouveaux moyens de production bas-carbone au sein des réseaux, y compris pour un grand nombre de petits moyens de production distribués ; d’autre part la capacité à modéliser et digitaliser ces réseaux pour en optimiser la construction et l’exploitation.  

Raccordement de centrales nucléaires et renouvelables au réseau électrique : la nécessaire adaptation des infrastructures pour la transition énergétique

Pleinement convaincues que l’ingénierie des réseaux électriques est un enjeu majeur pour soutenir les gouvernements et les opérateurs intégrant l'énergie bas-carbone dans leur mix énergétique, les équipes d’Assystem mobilisent depuis plusieurs années leurs experts pour moderniser, renouveler et exploiter leurs infrastructures de transport et de distribution électriques partout dans le monde.

Notre approche repose sur une démarche globale garantissant la sécurité, la stabilité et la fiabilité du réseau électrique, depuis les analyses d’impact en amont d’une modification de structure d’un réseau électrique, jusqu’à la connexion effective des nouvelles unités de production, comme une centrale nucléaire, un grand parc éolien offshore ou une ferme solaire.

En effet, l’un des premiers impératifs à sécuriser avant l’ajout d’une source de production électrique complémentaire sur un réseau est d’en définir précisément l’impact : contraintes du schéma électrique local, qualité du réseau existant en termes de capacité, de stabilité, de disponibilité, de proximité avec la nouvelle centrale, ou encore de servitudes à anticiper sur le tracé du réseau.

Une fois ces analyses d’impact finalisées et remises aux opérateurs, il est évidemment primordial de réaliser les études, la conception, la révision et la supervision de la construction de ces nouvelles connexions au réseau : préparation et revue des spécifications techniques, qualification, inspections de qualité, essais et mise en service, analyse et validation des conditions d’exploitation et de maintenance des infrastructures du réseau.

En parallèle, la vérification et/ou la mise en conformité des raccordements aux standards locaux fait aussi partie intégrante des compétences de nos experts des réseaux électriques, en mesure d’actualiser et de mettre à jour les normes électriques locales au regard des meilleures pratiques, conventions et traités internationaux.

Concernant les infrastructures de distribution, en particulier les sous-stations et stations de conversion (HVDC/HVAC pour les projets offshore par exemple), les équipes d’Assystem sont en mesure d’opérer en qualité d’Assistant à Maîtrise d’Ouvrage (AMO) et ainsi de prendre en charge de manière globale et coordonnée les études, la conception, la supervision de la construction d’une sous-station : génie civil, structure, courants forts et faibles, HVAC, réseaux de distribution, systèmes de sécurité incendie… Le dimensionnement des équipements tels que les câbles, onduleurs, transformateurs, outils de comptage, ainsi que celui des systèmes de type SCADA, surveillance des centrales, systèmes de sécurité sont également pris en charge par nos équipes.

C’est le rôle de l’ingénierie que de concevoir et permettre une approche dans la durée, à l’échelle de programmes de long terme, concourant au développement, à l’adaptabilité, à la fiabilité et au bon fonctionnement des infrastructures de transports et de distribution d’électricité, au cœur de la transition énergétique.

Construction et exploitation des infrastructures de transport et de distribution d’électricité grâce au jumeau numérique : anticipation et optimisation de la performance des réseaux électriques

Les nouvelles technologies apparaissent comme une opportunité pour développer une gestion plus dynamique des infrastructures et se réinterroger sur l’organisation et l’exploitation des réseaux.

Chez Assystem, nous sommes convaincus que la digitalisation va permettre des gains de performance dans la maintenance, l’ingénierie et l’exploitation. Elles contribuent également à l’optimisation des plannings et des processus, et garantissent l’optimisation des coûts et une meilleure collaboration entre l’ensemble des parties prenantes.

Le digital est un levier clé pour concevoir, planifier, maintenir et exploiter les installations électriques durables, actuelles ou futures, et ainsi répondre aux enjeux bas-carbone de la transition énergétique. Il va permettre aux producteurs et opérateurs d’énergie d’avoir accès d’une part à une visibilité et connaissance nouvelle du réseau, et ainsi exploiter tout le potentiel des infrastructures actuelles. D’autre part, il va participer à appréhender l’intégration des nouvelles sources d’énergie bas-carbone afin de garantir un mix énergétique adapté à des contextes spécifiques (la demande électrique, les nouveaux usages, la géographie, la topographie...).

La maîtrise des données est un enjeu crucial :

L’une des premières étapes pour opérer la transformation digitale des réseaux consiste en leur numérisation pour garantir une bonne maîtrise et connaissance des actifs. Pour ce faire, les experts digitaux vont s’appuyer sur leur maîtrise des technologies digitales afin de collecter les données provenant de sources multiples, notamment celles des propriétaires, des exploitants et des régulateurs. Ces données sont alors centralisées pour en extraire un modèle numérique appelé jumeau numérique, dont les principaux bénéfices sont un accès et une visualisation facilités des données.

Simuler des scénarios pour éclairer la prise de décision :

La deuxième étape suppose d’utiliser ce jumeau numérique pour simuler des hypothèses et, ainsi, évaluer l’impact de différents facteurs sur le comportement du réseau lors des phases de conception, de construction ou de mise à niveau. Par exemple, mesurer l’impact des nouvelles installations électriques et leur effet sur les mises à niveau du réseau. Enfin, grâce à la simulation, les données récoltées sur l’évolution du réseau en temps réel tout au long de son cycle de vie constitueront une base de données pérennes pour créer de multiples scénarios. Ils participeront à une meilleure compréhension de la dynamique de fonctionnement du réseau permettant aux opérateurs d’optimiser l’exploitation et d’anticiper les opérations de maintenance.

Ainsi, la modélisation et la simulation des actifs peuvent être utilisées sur tout ou partie du cycle de vie des réseaux. Fort de leur double expertise en ingénierie et digitale partout dans le monde, les équipes d’Assystem ont déjà pu contribuer à plusieurs axes d’utilisation :

• La modernisation d’un réseau électrique existant à l’échelle nationale, en réponse à de nouvelles capacités de production ou à une mise en conformité réglementaire :

« En Ouzbékistan, les équipes d’UzAssystem, co-entreprise entre Assystem et le ministère de l'énergie Ouzbek, ont, par exemple, accompagné l'opérateur de réseau national dans la création d’un modèle numérique du réseau électrique du pays pour effectuer des simulations, évaluer les conditions du réseau, l'impact des nouvelles installations électriques et l'effet des mises à niveau sur le réseau. Cette approche permet au gestionnaire de réseau de prendre des décisions éclairées sur le développement des infrastructures. L'étude jette également les bases de la hiérarchisation et du séquençage des investissements dans l'intégration au réseau. »

• La création du réseau électrique pour l’électrification de nouveaux territoires :

« L’Arabie Saoudite développe par exemple de nouveaux territoires comme celui du giga-projet NEOM. La digitalisation des réseaux électriques y est en pleine révolution après l’adoption du jumeau numérique. Cette technologie fournit des informations en temps réel et des capacités de maintenance prédictive, permettant d'améliorer la fiabilité et l'efficacité de l’approvisionnement électrique. Grâce à la digitalisation, il est aujourd’hui possible d’anticiper et de s’adapter efficacement à l’évolution des conditions et des sources de production, ce qui garantit une infrastructure énergétique résiliente et durable pour l'avenir. »

• La fiabilisation et la sécurité du réseau pour garantir la stabilité de la fourniture d’électricité sur un territoire :

« C’est un besoin qui devient particulièrement important aujourd'hui car il faut prendre en compte les aspects multi-énergétiques des réseaux électriques, ainsi que l'arrivée massive de nouveaux modes de consommation tels que la production d'hydrogène et la recharge de véhicules électriques. La modélisation et la simulation permettent d'optimiser les interconnexions ou de résoudre des problèmes locaux tels que, par exemple, l'optimisation de la position et de la configuration des grandes unités de stockage, qui peuvent contribuer à réguler la fréquence électrique du réseau. 

• Accompagner la conception et la construction d’une station de conversion électrique

« Assystem accompagne la co-entreprise CIDAC (RTE/EirGrid) dans la création d’une liaison électrique à courant continu permettant l’échange direct d’électricité entre la France et l’Irlande. Ce projet, particulièrement complexe et conséquent nécessite d’assurer le suivi des exigences, la maîtrise de la conception et le pilotage du projet de construction de la station de conversion. Fort de sa maîtrise des outils digitaux, Assystem déploie des solutions digitales sur-mesure afin d’extraire, classifier et rationaliser automatiquement les données du projet et ainsi garantir une meilleure maîtrise des projets en délais, risques et coûts »

Pour en savoir plus, Assystem participe au projet Celtic Interconnector (CIDAC) visant à créer une liaison électrique à courant continu permettant l’échange direct d’électricité entre la France et l’Irlande.

Vous l’aurez compris, le recours à la digitalisation des réseaux permet d’accompagner les autorités publiques dans la construction de leur mix énergétique au travers de simulation de scénarios (répartition des différentes sources d’énergie dans la production globale d’électricité d’un pays, d’une région, d’une ville…). Pour chaque typologie de projet, le jumeau numérique peut intervenir dès la phase de conception pour valider les choix de conception, fiabiliser l’évolutivité des infrastructures ou optimiser la maintenance des infrastructures réseaux pour éviter les risques d’interruptions de services. Il participe également aux stratégies de rationalisation du coût des infrastructures, et aide les opérateurs et investisseurs à prendre des décisions éclairées sur la base de données fiables.