Ce sont des codes de logiciels encore abstraits qui défilent sur l’écran de Dr. Norbert Schmitz, au siège de Hager Group à Blieskastel. Pour l’instant, le « système » dont parle le chercheur n’en est qu’au stade de projet. Un projet colossal, qui nécessitera des années de développement. Mais il est déjà clair que ce travail de développement pourrait marquer un tournant majeur pour les réseaux électriques du futur.

« Aujourd’hui, nos réseaux d’approvisionnement n’ont pas d’informations sur la consommation d’électricité actuelle et future » explique Norbert Schmitz, Advanced Digital Solution Manager, membre du département Corporate Strategy de Hager Group. « De même, pour des systèmes d’alimentation électrique comme les éoliennes ou les panneaux photovoltaïques sur les toits, nous avons besoin d’avoir accès à davantage d’informations sur la quantité d’électricité qu’ils peuvent produire à l’instant et dans un avenir proche. C’est le seul moyen d’éviter que les fortes fluctuations entre la production et la consommation d’énergie ne saturent les réseaux. »

En question : des réseaux d’alimentation énergétique hautement flexibles

Cet « équilibrage » technologique est l’un des objectifs principaux du projet Designetz, initié par le Ministère Allemand de l’Economie. Designetz a débuté en janvier 2017 avec 46 partenaires experts, issus des secteurs de l’énergie, de l’industrie, de la recherche et du développement. Il est considéré comme l’un des projets de recherche les plus importants actuellement en cours en Allemagne. Ce projet, qui se déroule sur quatre ans, concerne les Länder de la Rhénanie-du-Nord-Westphalie, la Rhénanie-Palatinat et la Sarre. Le fait que Hager Group ait été choisi comme partenaire du projet montre à quel point l’entreprise est estimée dans le secteur de l’énergie.

« Notre savoir-faire dans le domaine des automatismes du bâtiment et des systèmes intelligents prend ici tout son sens », explique Norbert Schmitz. Et ce savoir-faire est d’autant plus nécessaire que l’Allemagne compte achever sa sortie du nucléaire dans les prochaines années. D’ici à 2050, les émissions de gaz à effet de serre devraient être réduites de 95 % et la part des énergies renouvelables dans la consommation brute d’électricité devrait s’élever à 80 %. Pour ce faire, l’Allemagne est sur la bonne voie : en octobre 2017, qui fut un mois aussi bien orageux qu’ensoleillé, la pro- portion d’électricité produite à partir de sources d’énergies renouvelables a atteint pour la première fois le record historique de 44,1 %. Au total, les centrales électriques vertes ont produit près de 20,7 milliards de kWh d’électricité, soit assez pour couvrir la consommation annuelle moyenne de 5,9 millions de ménages de deux personnes. À elles seules, les centrales éoliennes et solaires ont contribué à hauteur d’environ 14,6 milliards de kWh.

L’approvisionnement en énergie mis à l’épreuve

« Aussi réjouissante que puisse être cette évolution, elle impose de trouver de toute urgence de nouvelles solutions pour le réseau électrique », explique Dr. Torsten Hager, Innovation Manager- Energy Management et chef de l’équipe-projet Designetz chez Hager Group. « En effet, avec d’un côté une production d’énergie solaire et éolienne par nature fluctuantes et de l’autre un nombre croissant d’accumulateurs d’énergie et de véhicules électriques, nous mettons le réseau électrique à rude épreuve. »

C’est dans ce contexte que les partenaires du projet entrent en jeu. Afin de réduire sensiblement la charge du réseau, augmenter la prévisibilité et assurer une sécurité d’approvisionnement stable, Norbert Schmitz et ses collègues développent des algorithmes intelligents. Pour ce faire, ils observent le comportement de ces systèmes au travers de millions de données historiques et temps réel. A partir de celles-ci, ils fabriquent des modèles permettant de prédire la consommation et la production à court et moyen terme. Les données sont collectées à l’aide de capteurs performants installés dans le réseau électrique. Ces systèmes de capteurs sont développés par Martin Schröder, Chef de Produit Mesure et Communication, avec ses collègues de EFEN, société membre de Hager Group.

« Nous élaborons quasiment la salle des machines de notre futur système d’alimentation en énergie électrique », explique Norbert Schmitz, qui a quitté le Centre Allemand de Recherche pour l’Intelligence Artificielle (DFKI) pour rejoindre Hager Group. Cerise sur le gâteau, ces systèmes sont auto-apprenants et deviennent au fil du temps de plus en plus expérimentés. Les différentes situations qu’ils ont pu observer sont toutes stockées pour constituer une gigantesque base de savoir. Elle leur permet de reconnaitre toutes les nouvelles situations et d’appliquer la meilleure stratégie de pilotage possible.

De quelle quantité d’énergie aura-t-on besoin demain ? Et pour quoi faire ?

Prenons par exemple le cas où les prévisions météorologiques signaleraient de forts vents à venir dans les prochains jours. Le système serait en mesure de prédire si la production d’énergie éolienne supplémentaire générée pourrait ou non être absorbée par la demande. Quelle consommation d’électricité observe-t-on habituellement à une certaine période de l’année et de la journée ? La production et la consommation d’énergie prévues correspondent-elles ? Doit-on au contraire compter sur des excédents de production ? Toutes ces variables sont calculées en continu par l’intelligence artificielle du système et permettent ainsi au fournisseur d’énergie de prendre les mesures compensatoires appropriées.

S’il devait y avoir par exemple des excédents de production, ce qui arrive encore régulièrement sur le réseau allemand, les appareils fortement consommateurs pourraient s’activer automatiquement et ainsi récupérer l’électricité excédentaire. Le surplus d’énergie issu de ces pics de production d’électricité verte pourrait ainsi être utilisé judicieusement pour recharger les véhicules électriques, activer les pompes à chaleur, alimenter les batteries stationnaires des quartiers ou des foyers. Inversement, les pénuries par temps calme et/ou ciel couvert pourraient être évitées en fermant des installations ou en différant la recharge des véhicules électriques.

La prochaine étape du projet consiste à développer des interfaces grâce auxquelles une grande variété de dispositifs et d’installations pourront être intégrés au système. « Nous parlons ici d’un système intelligent très complexe », explique Norbert Schmitz, « et en même temps, le système doit être stable à 100 %. Car la stabilité du réseau et la sécurité de l’approvisionnement restent les priorités absolues. »

Les prototypes livrent déjà des premiers résultats de tests

Norbert Schmitz et ses collègues testent déjà les premières versions de leur système. Ils effectuent des essais sur le terrain, en conditions réelles, avec des clients du réseau de la ville de Sarrelouis. Ils testent par ailleurs des scénarios plus complexes lors de simulations de plus grande envergure. Mais ils peuvent avoir recours à des expériences « maison », dans le bâtiment du nouveau centre de recherche et d’application de Hager Group inauguré en 2015 et qui héberge une partie du département Corporate Strategy. Ce bâtiment utilise également des algorithmes d’apprentissage pour équilibrer la demande en énergie et la production électrique. Il produit environ 90 % de sa propre électricité.

C’est à un équilibrage similaire qu’aspire le projet Designetz. Finalement, tout le monde devrait bénéficier de cette flexibilité aujourd’hui encore inhabituelle du système énergétique : les fournisseurs d’énergie, parce que leurs réseaux seront délestés. Les clients du réseau, parce qu’ils seront récompensés pour leur flexibilité par des tarifs plus bas. L’environnement et le climat, car l’électricité verte sera utilisée de manière optimale. Et surtout, l’économie et la société, parce que les centrales électriques au charbon ou au gaz qui, pour le moment, doivent encore être conservées comme réserves d’approvisionnement, pourraient être fermées.

Le système Hager - prochain succès à l’export ?

Cette vision est-elle utopique ? Il s’agit d’ores et déjà de la seconde étape d’une transition énergétique qui s’annonce sur de nombreux marchés à travers le monde. Le procédé unilatéral d’approvisionnement énergétique que nous connaissons aujourd’hui – les grandes centrales électriques d’un côté, une multitude de consommateurs anonymes de l’autre – pourrait se transformer en un organisme respirant, intelligent et autorégulateur. Le système de gestion énergétique de Hager Group serait alors le cœur et le cerveau de ce réseau intelligent.

« Designetz nous permet de rassembler de précieux contacts, d’accroitre notre expérience et d’avoir accès à des résultats clés, ce qui nous permet également de progresser dans notre cœur de métier », explique Johannes Hauck, Corporate Business Environment & Partnerships, l’un des accompagnateurs du projet au sein de Hager Group. Par la suite, les technologies développées deviendront à leur tour des solutions, qui pourront être utilisées partout dans le monde pour contrôler l’approvisionnement énergétique.

Il est fort possible que les systèmes de pilotage et de gestion de l’énergie développés par Hager Group soient un jour utilisés en Australie, en Asie ou en Amérique du Sud. A terme, le plan de Hager Group pour les réseaux pourrait libérer des énergies, partout dans le monde.