Face aux défis économiques, environnementaux et sociétaux actuels, le CEA-List est engagé aux côtés de RTE, unique opérateur français chargé du transport de l’électricité, pour imaginer son futur « système d’aiguillage » électrique. Le projet NACRE a ainsi pour ambition de concevoir un système de contrôle plus flexible, capable de faire face à l’augmentation et à la diversification des sources et usages de l’électricité.
Le réseau électrique a été construit sur un modèle hiérarchique rigide, à une époque où la production et la consommation étaient prévisibles à la fois sur les plans géographique et temporel. En effet, les moyens de production historiques – réacteurs nucléaires, centrales thermiques et barrages – comme les villes – grandes consommatrices d’énergie – sont « immuables ». Mais, ces dernières années, le nombre d’acteurs connectés au réseau a explosé et les usages de l’électricité se sont diversifiés. Le réseau électrique doit évoluer vers une plus grande flexibilité pour absorber l’imprévisibilité et la complexité du système actuel… et futur.
L’augmentation des énergies renouvelables dans le mix électrique est au cœur du projet de RTE. Or ces énergies ont deux propriétés intrinsèques : elles sont distribuées, c’est-à-dire qu’elles apparaissent sur le réseau de façon aléatoire, et elles sont non pilotables, c’est-à-dire qu’on ne peut pas adapter précisément la quantité d’électricité qu’elles vont produire. RTE a donc imaginé un nouveau système, disposant de trois niveaux de contrôle : national, zonal et local, chacun ayant une mission précise et une certaine autonomie de décision dans son périmètre. Ce système doit améliorer la flexibilité tout en garantissant les mêmes fiabilité et sécurité que le système actuel.
« La question se résume donc à trouver la meilleure architecture matérielle (le câblage) et fonctionnelle (le pilotage logiciel) au regard de ces critères. C’est pour répondre à cette question de manière rigoureuse que RTE nous a sollicités dans le cadre du projet NACRE » explique Stéphane Salmons, chef de laboratoire au CEA-List et pilote du projet.
Notre institut dispose d’une grande expertise en méthodes d’analyse formelle et d’ingénierie dirigée par les modèles, que nos équipes implantent dans des outils logiciels génériques, par exemple Papyrus pour la conception des projets d’ingénierie. Nous nous sommes donc appuyés sur celui-ci pour concevoir une plateforme de modélisation et de simulation du système de contrôle imaginé par RTE.
Après deux années de R&D, la plateforme NACRE que nous avons conçue permet de modéliser rigoureusement différentes architectures possibles pour ce système, avec le bon niveau d’abstraction, puis de simuler ces architectures selon trois aspects : la physique de l’électricité, le comportement des contrôleurs, et les communications entre contrôleurs. Au cours de ces simulations, la plateforme confronte les architectures à différents types d’aléas, afin d’évaluer leurs comportements par rapport aux critères. « Nous sommes dans la troisième année du projet, souligne Stéphane Salmons. La plateforme est maintenant opérationnelle et l’étude finale, permettant de choisir l’architecture la plus adaptée, a déjà commencé. »
Le CEA nous a apporté son expertise pour concevoir une plateforme qui soit la plus générique possible, de manière à modéliser l'ensemble des architectures de contrôle que l’on pourrait imaginer pour les dix prochaines années. Cette plateforme sera une véritable aide à la décision pour retenir l’architecture apportant le meilleur niveau de performances et de fiabilité.
Si la plateforme NACRE a été conçue pour répondre aux besoins de RTE, elle s’appuie sur des méthodes et outils génériques. La démarche peut donc assez facilement être adaptée à d’autres systèmes d’acheminement de l’énergie. « Ce peut être le cas du système de transport du gaz qui, avec l’arrivée des biogaz, est confronté à des problèmes de flexibilité similaires à ceux des réseaux électriques » conclut Stéphane Salmons.
