Un réseau électrique intelligent, ou en anglais, est un réseau de distribution d'électricité qui favorise la circulation d’information entre les fournisseurs et les consommateurs afin d’ajuster le flux d’électricité en temps réel et d'en permettre une gestion plus efficace.

Ce type de réseaux intelligents utilise des techniques informatiques pour optimiser la production, la distribution, la consommation et éventuellement le stockage de l'énergie afin de mieux coordonner l'ensemble des mailles du réseau électrique, du producteur au consommateur final. Il améliore l'efficacité énergétique de l'ensemble en minimisant les pertes en ligne et en optimisant le rendement des moyens de production utilisés, en rapport avec la consommation instantanée.

Les techniques informatiques, associées à des dispositifs de stockage d'énergie et éventuellement d'économies d'énergie, permettent notamment de lisser et tamponner les pointes de production et de consommation, en diminuant les capacités de production en pointe qui sont les plus coûteuses, avec pour effet d'accroître la sécurité du réseau et d'en réduire le coût.

Le réseau électrique « intelligent » est aussi présenté comme un moyen concourant à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et à la lutte contre le réchauffement climatique. C'est l'une des composantes de la notion de ville intelligente.

Dans une approche de décentralisation de la production de l’électricité, par rapprochement entre les lieux de production et de consommation, le réseau électrique intelligent semble s'inscrire dans la vision du mis en l’avant par Amory Lovins..

S'il est associé à un système distribué de très nombreuses micro-centrales, le réseau intelligent est désigné comme l'un des cinq piliers de la « Troisième révolution industrielle » proposée et promue notamment par Jeremy RifkinJeremy Rifkin, La troisième révolution industrielle. Comment le pouvoir latéral va transformer l'énergie, l'économie et le monde Éditions Les Liens qui libèrent, 2012, .. Mais dans l'immédiat, le développement est progressif et l’adaptation des infrastructures peu développée. En définitive, le développement des smart grids relève davantage d’une évolution dans l’optimisation des réseaux et d'un affichage marketing plutôt que d’une révolution technologique..

Terminologie L'expression anglophone « » est issue de « » signifiant « réseau de distribution d'électricité » ; le mot « » met l'accent sur « l'intelligence » apportée par l'informatique à l'ensemble du réseau de la production à l'utilisateur final.

Le Grand dictionnaire terminologique propose la traduction .. L'Académie française a tranché en faveur d'une formule plus simple, à savoir « réseau électrique intelligent »Les réseaux électriques intelligents en France à l’horizon 2015-2020, xerfi.fr (consulté le 27 juillet 2012). ; cette expression est retenue par le paru au Journal officiel françaisVocabulaire de l'Énergie, JORF, , 12 septembre 2012, sur Légifrance..

Intérêt du réseau intelligent L'électricité ne pouvant être stockée facilement, rapidement et économiquement en grandes quantités, les technologies du « réseau intelligent » cherchent à ajuster en temps réel la production et la distribution (offre et demande) de l’électricité en hiérarchisant les besoins de consommation (quantité et localisation) selon leur urgence afin de : optimiser le rendement des centrales et/ou petites unités de production ; éviter d'avoir à construire régulièrement de nouvelles lignes ; minimiser les pertes en ligne ; optimiser l'insertion de la production décentralisée et diminuer ou éliminer les problèmes induits par l'intermittence de certaines sources (énergies solaire, éolienne, marémotrice et dans une moindre mesure hydroélectrique)Bal J.L & Philibert C (2013) Les caractéristiques des énergies intermittentes électriques sont-elles problématiques ? Les particularités techniques du solaire et de l'éolien ; Responsabilité et environnement, (1), 8-15 (résumé)..

Adaptation instantanée à la variabilité de la consommation Le gestionnaire d'un réseau électrique cherche en permanence à adapter production et demande d’électricité. Cette adaptation en temps réel est indispensable pour préserver la stabilité du réseau en termes de puissance, de tension et de fréquence. Or, la demande varie selon des paramètres très complexes et elle ne peut être complètement anticipée malgré des incitations tarifaires dites « heures creuses » en France ou par les contrats d'effacement de consommation électrique.

Les réseaux intelligents permettent grâce à des technologies (compteur intelligent, contrat heure creuse) d’agir sur la demande. Grâce à une communication informatisée reliant producteurs, distributeurs et consommateurs, il est possible d’adapter, en partie, la consommation aux capacités instantanées de production, notamment en décalant certaines consommations en dehors des heures de pointe et en optimisant les systèmes dits d'« effacement de consommation électrique »Cleantech Republic Vidéo, Gestion des énergies renouvelables intermittentes et dispositifs d’effacement, émission du WebTV Thema « Ville durable et intelligente ». L'asservissement d'une partie de la consommation (industrielle et domestique) à la production disponible, permet de diminuer les pics de consommation et donc de réduire les capacités maximales de production dans une zone géographique donnée.

Optimisation de la production

Les réseaux électriques actuels ont été fondés sur des centrales électriques très puissantes et un réseau de distribution centré sur elles. L'arrivée de moyens de production décentralisés remet en cause ce paradigme.

Les centrales électriques, suivant leur technologie, ont des caractéristiques de réactivité, de planification ou d’optimisation très variables : les centrales solaires, marémotrices ou éoliennes ont une production qui dépend des événements climatiques ou saisonniers. De ce fait, leur production peut être estimée à plus ou moins long termeLes étapes de l’intégration des EnR aux réseaux électriques, smartgrids-cre.fr, consulté le 22 juin 2019, mais elle est difficilement contrôlable et doit être utilisée en fonction de critères temps réelEDF - Optimisation et trading, sur edf.fr, consulté le . ; les centrales nucléaires, présentant de faibles coûts variables, sont utilisées de façon privilégiée en base. Dans certains pays comme la France, leurs capacités de modulation sont utilisées pour faire face à la variabilité de la demande et de la production renouvelable intermittente aux horizons infra-journalier, hebdomadaire et saisonnier. ; les centrales électriques Diesel, thermiques, à flamme ou hydrauliques ont un niveau de rendement optimum et une production optimale. L’idéal serait de les faire fonctionner en permanence à ce niveau de production alors qu'il peut être nécessaire de faire varier leur production pour s'adapter rapidement à la demande. Elles ont donc l'avantage d’être très flexibles et de pouvoir démarrer et s’arrêter très rapidement ; les défaillances de l'ensemble du réseau de distribution sont souvent difficilement planifiables. Le « réseau smart-grid », en disposant de ses moyens de mesure et de contrôle en « temps réel » concilie et optimise l'utilisation de ces différentes ressources pour en tirer le meilleur parti en toutes circonstances.

L'émergence de moyens de stockage de l'électricité offre de nouvelles possibilités qui nécessitent les technologies « smart grids » pour être exploitées, que ce soit sous la forme de batteries chez les particuliersDécouvrez Powerwall, votre batterie domestique, tesla.com, consulté le 22 juin 2019, de moyens de stockage de grande capacité. ou le pilotage de la charge/décharge des véhicules électriquesDélibération de la CRE du 2 mai 2018 ... de piloter la recharge des véhicules électriques, cre.fr, consulté le 22 juin 2019.

Optimiser l'acheminement de l'électricité

Cet acheminement se fait dans un réseau « maillé » de lignes hautes et moyennes tensions. Chaque maille de ce réseau peut être activée ou désactivée en fonction des impératifs de maintenance, des impondérables de distribution et des besoins de consommation. Chaque maille peut aussi accidentellement être mise hors-service (vent, glace, chute d'arbre)Au cœur du système électrique, rte-france.com, consulté le 22 juin 2019.

Le maillage du réseau tendant à s'internationaliser, il doit : prendre en compte des standards et règles d'interopérabilité (par exemple : tension ou fréquence différentes entre pays) et économiquesWho is ENTSO-E ?, entsoe.eu, consulté le 22 juin 2019 ; minimiser les pertes en ligne pour ne pas gaspiller l'électricité (pertes par échauffement des lignes conductrices) sachant que chaque maille du réseau a une capacité de transport à ne pas dépasser (risque de fragilisation ou destruction d'une ligne ou d'un ou plusieurs de ses équipements)Des outils innovants, pour équilibrer en permanence production et consommation, rte-et-vous.com, consulté le 22 juin 2019 ; être suffisamment redondant pour pouvoir pallier efficacement toute modification ou anomalie sur une de ces lignes.

Le réseau concerné par les technologies « » est aussi le réseau de distribution (incluant : les compteurs dits intelligents « Linky » en France, les productions décentralisées et les actions sur la consommation).

L'architecture du réseau historique est de type (« de haut en bas ») : le producteur fournit l’énergie totale nécessaire au réseau de transport, son acheminement s'effectue depuis les centrales de production au travers du réseau, vers le consommateur en passant par le réseau de distribution. Le réseau intelligent privilégie une consommation proche de la production, pour éviter de transporter l’électricité sur de longues distances (Rifkin propose le concept d'internet de l'énergieJeremy Rifkin : « Créer un Internet de l’énergie », sur liberation.fr (consulté le 30 novembre 2016).). Pour cela, le réseau doit fonctionner en mode interactif ( et ) en tenant compte des contraintes du réseau et de trois acteurs : les producteurs (locaux, régionaux, nationaux), les distributeurs (lignes haute et moyenne tensions) et les consommateurs (petits ou gros). L'intelligence devrait se répartir sur l'ensemble des réseaux de production et de distribution et plus particulièrement vers les niveaux locaux de contrôle et d'observation que constituent les réseaux de moyenne et basse tensions et vers les consommateurs d'électricité. Aux échelles les plus locales (la machine électrique, la pièce, l'appartement, la maison) se trouvent des nanoréseaux ou Jordi Badosa, Anne Migan, Vincent Bourdin, Philippe Drobinski, Aissatou Ndong, Recherche sur les nanoréseaux pour répondre aux enjeux de flexibilité électrique , Journées nationales sur l'énergie solaire, 28-30 juin 2016, université de Perpignan.. Le bâtiment est l'une des échelles pertinentes, qui représente 32 % de la consommation mondiale d’énergie (sous formes d'électricité et de chaleur) et 60 % de toute l’électricité consommée. Plus un microréseau est isolé, plus il est vulnérable à des changements brusques de la production ou de la demande énergétique ; un enjeu est donc d'intégrer les bâtiments au maillage global. L'auto-consommation par les producteurs est également une tendance relativement nouvelle à prendre en compteélectricité : Pour un développement de l’autoconsommation facilité et au bénéfice de tous, CRE (consulté le 24 septembre 2018)..

Les mécanismes de régulation de la demande (de la production disponible à un instant donné, éventuellement en fonction du prix) permettront au réseau intelligent de réduire la capacité maximale de production à service équivalent (via les capacités de stockage et l’étalement des pointes de consommation).

Contrôle du réseau