Dans la course au réseau intelligent, le réseau sans fil contribuera à la modernisation des réseaux électriques

Le maintien d’un approvisionnement constant en électricité est complexe et difficile. Les services publics doivent non seulement assumer cette responsabilité, mais aussi faire face à des pressions croissantes. La production d’électricité évolue pour privilégier les ressources durables. Vu la popularité des panneaux solaires, les consommateurs produisent autant d’énergie qu’ils en consomment. Les forces économiques, les menaces pour la sécurité et les catastrophes naturelles ajoutent une pression supplémentaire sur les services publics. Pour surmonter ces défis, les services publics sont en pleine transformation numérique. Examinons les éléments de la modernisation numérique du réseau électrique et voyons comment les réseaux privés sans fil permettent aux services publics d’atteindre leurs objectifs à chaque étape du processus.

Optimisation de la machine la plus complexe du monde

Certains qualifient le réseau électrique de machine la plus complexe du monde. La gestion de l’infrastructure du réseau électrique doit garantir l’équilibre entre la production et la consommation d’électricité, sans quoi l’instabilité du réseau pourrait entraîner des pannes de courant. Par le passé, seule la consommation variait. À présent, en raison de la croissance des ressources durables comme l’énergie solaire et éolienne, la production et la consommation d’électricité varient. Veiller à ce que l’énergie soit constamment en équilibre avec la consommation est un exercice délicat. Pour survivre, les services publics doivent mettre en place des solutions numériques. C’est là que les réseaux privés entrent en jeu. L’évolution du réseau vers le réseau cellulaire apporte aux services publics les avantages d’un vaste écosystème de capteurs et d’appareils mondiaux en plein essor. De plus, la sécurité, la fiabilité et l’indépendance que permet la qualité des réseaux sans fil sont des atouts précieux pour les services publics.

De la centrale électrique à votre domicile

Pour placer dans son contexte le rôle du réseau sans fil dans la modernisation du réseau électrique, commençons par donner un aperçu des principaux aspects fonctionnels du réseau électrique (figure 1).

Figure 1 : le réseau électrique

Chaque élément du réseau doit pouvoir communiquer avec les autres, ce qui est de plus en plus important à mesure que les services publics modernisent leurs réseaux électriques.

Interconnexion de la production et de la distribution au niveau du poste

Les postes de transmission contrôlent l’entrée de l’énergie de la centrale électrique vers le réseau de distribution. Ils peuvent être situés dans des zones éloignées, loin des centres de contrôle. La technologie sans fil de longue distance assure la connexion entre le poste de transmission et le réseau étendu qui contrôle le réseau électrique. Les technologies sans fil, comme les micro-ondes de longue distance, peuvent remplacer les mises à niveau coûteuses de la fibre optique ou les connexions à faible vitesse, ce qui améliore la latence et le rendement.

Les postes de distribution assurent la continuité et la fiabilité de l’alimentation en électricité pour la consommation industrielle, commerciale et résidentielle en branchant les sources d’énergie en fonction de la demande et en détectant ou isolant les défaillances. Ils sont généralement plus proches des centres de population et, donc, de la consommation. Un réseau privé de technologie d’évolution à long terme (réseau LTE) optimise ou élargit les données et les connexions entre elles. De plus, les réseaux sans fil apportent plus de fiabilité à la communication opérationnelle nécessaire pour contrôler le poste. Bon nombre de ces appareils dépendent déjà d’un réseau sans fil public auxiliaire, qui pourrait désormais être remplacé par un réseau sans fil privé mieux conçu et plus prévisible.

Réseaux sans fil : gestion du réseau et convergence des cas d’utilisation

La modernisation du réseau électrique comprend des cas d’utilisation comme le contrôle vidéo intelligent, qui nécessite une augmentation des caractéristiques de fonctionnement, mieux assuré par un réseau sans fil avancé. Ce même système sans fil privé qui offre un rendement supérieur permet également aux entreprises de services publics d’intégrer les appareils des employés à des fonctions d’entreprise privée. Au fur et à mesure que les capteurs et les dispositifs électroniques intelligents des postes, les unités terminales distantes et les systèmes relais évoluent vers le réseau sans fil, la gestion du réseau et la communication d’entreprise seront également intégrées dans les mêmes appareils mobiles. Grâce au rapprochement des mondes de l’informatique et de la technologie opérationnelle, les services publics verront leur complexité opérationnelle diminuer considérablement.

La téléprotection est également améliorée par les réseaux sans fil. La téléprotection permet de contrôler l’état du réseau, d’isoler les pannes et de prévenir les dommages aux parties critiques du réseau électrique. Une réponse rapide est essentielle. La bonne combinaison de solutions sans fil 4G/5G à faible latence peut étendre la portée de la téléprotection au-delà du poste local vers des emplacements plus centraux. L’utilisation de l’intelligence artificielle et de l’apprentissage machine permettra un isolement proactif des défaillances. Le perfectionnement de l’écosystème des appareils pour les technologies sans fil comme la 5G NR permettra d’autres avancées, comme le contrôle à distance des infrastructures de commutation critiques.

Élimination du fil de cuivre

Les postes actuels sont dotés de lignes en cuivre vers chaque élément de contrôle primaire, ce qui permet le fonctionnement d’un seul cas d’utilisation à la fois. Pour étendre les capacités du poste, un service public doit ajouter du câblage et améliorer les tranchées à câbles qui relient le poste extérieur à la salle de contrôle. Non seulement ces systèmes sont-ils trop compliqués, ils sont aussi analogiques. La transformation du poste commence par la mise à niveau de l’infrastructure de communication, qui doit passer de l’analogique au numérique, et par la mise à niveau du transport entre le poste extérieur et la salle de contrôle, avec la bonne combinaison de fibre et de sans-fil. Avec la modernisation du réseau électrique sans fil en place, nous pouvons recueillir en permanence des données plus nombreuses et plus précises et traiter les perturbations proactivement.

Dans la salle de contrôle, le réseau LTE sans fil intérieur, combiné à un spectre de bande moyenne comme la Citizens Broadband Radio Service Priority Access License, offre un débit plus élevé pour la surveillance vidéo, le clavardage et le trafic à haut débit. Le réseau LTE sans fil intérieur peut s’intégrer en toute transparence avec le réseau extérieur macro-LTE. La communication des employés dans la salle de contrôle peut même être intégrée au réseau du réseau électrique.

La sécurité, la convivialité et la convergence du réseau électrique jusqu’au dernier kilomètre

Alors que les services publics poursuivent la modernisation de leur réseau électrique, la fiabilité et la sécurité apportées par la technologie sans fil LTE s’étendront entre la distribution d’électricité et le dernier kilomètre de l’infrastructure de distribution. Ce dernier kilomètre est l’endroit où l’électricité entre dans le domaine du consommateur. C’est également là que la sûreté et la sécurité deviennent primordiales.

Grand nombre de consommateurs soucieux de l’environnement et des coûts investissent dans des panneaux solaires pour leur domicile. Dorénavant, les consommateurs ont la possibilité de renvoyer de l’énergie dans le réseau et de la suivre en temps presque réel. Ce qui était unidirectionnel est maintenant bidirectionnel, puisque les clients renvoient de l’énergie au réseau tout en consommant l’énergie du réseau. La réalité des « producteurs-consommateurs », ou « prosommateurs », exige un retour d’information immédiat pour que le service public puisse équilibrer la production et la demande.

Nouveauté dans le voisinage : le suivi en temps réel

Le réseau sans fil LTE apporte un nouvel avantage à la gestion du réseau au dernier kilomètre : les données en temps réel. Le retour d’information immédiat provenant du réseau sans fil LTE au dernier kilomètre permet aux services publics d’assurer la sécurité du réseau électrique et d’être plus proactifs en anticipant les défaillances potentielles du réseau de voisinage :

• Les postes reçoivent les renseignements nécessaires pour isoler les éléments plus petits du réseau de voisinage, afin d’éviter l’instabilité et les pannes du réseau plus étendu.
• La sécurité est renforcée grâce à une surveillance proactive des infrastructures touchées par les intempéries.
• Une analyse en temps réel de la consommation et de la production des prosommateurs permet d’intégrer plus efficacement les ressources énergétiques de distribution dans les postes de transmission et de distribution du réseau électrique.

Assurer une bande passante adéquate dans le dernier kilomètre

Le dernier kilomètre constitue également l’endroit où le trafic des consommateurs provenant des téléphones intelligents et des réseaux sans fil fixes rivalise avec le trafic des services publics vers les appareils du réseau électrique. La demande d’accès à Internet étant à son maximum, l’utilisation d’appareils critiques pour le réseau électrique sur le réseau des téléphones intelligents des consommateurs peut s’avérer peu fiable et coûteuse. Un réseau LTE privé dédié au réseau électrique permet de s’assurer que la fiabilité du réseau électrique n’est pas compromise lorsque la capacité est réduite par des appareils grand public rivaux.

Avec le déménagement des familles vers les banlieues, les services publics s’empressent d’étendre les derniers kilomètres d’infrastructure électrique existants. Le délai d’activation des connexions Internet pour les nouveaux appareils du réseau électrique de banlieue est plus rapide avec le réseau sans fil et plus fiable avec le réseau sans fil LTE sous licence.

Réseau LTE privé pour un dernier kilomètre sécurisé et fiable

Les prosommateurs qui utilisent des panneaux solaires ne sont qu’une facette de l’évolution complexe du contexte opérationnel des services publics d’électricité. Les services publics se demandent : comment maintenir cette délicate conversation à double sens entre production et consommation dans un monde de prosommateurs ? Comment pouvons-nous étendre rapidement et économiquement notre infrastructure pour servir de nouveaux clients et mieux servir nos clients actuels ? Enfin, lorsque nous mettons notre réseau à la disposition des prosommateurs, comment pouvons-nous garantir la sécurité de notre réseau critique ?

Nous avons pu constater que le réseau sans fil LTE permet de mettre en œuvre de nouvelles technologies et d’améliorer l’efficacité, répondant ainsi à de nombreux défis auxquels sont confrontés les services publics. Alors que les services publics continuent de mettre en place la modernisation du réseau électrique, la fiabilité et la sécurité introduites par le réseau sans fil LTE s’étendront de la distribution d’énergie à l’infrastructure de distribution d’énergie.

Connectivité au dernier saut : le réseau cellulaire capillaire convergent

Nous atteignons maintenant le dernier saut dans le dernier kilomètre, où toutes sortes d’appareils polyvalents, non 3GPP (par exemple les compteurs intelligents) nous attendent. Dans le nouveau réseau intelligent, l’augmentation du nombre d’applications entraîne l’augmentation du nombre d’appareils à gérer. Les rapports bidirectionnels actuels sur la production et la consommation d’électricité produiront bientôt des rapports sur la météo locale, la surveillance vidéo et d’autres applications.

Le réseau électrique actuel contient de nombreux réseaux capillaires spécialement conçus, tous optimisés pour un seul cas d’utilisation. Les réseaux capillaires comprennent une passerelle capillaire et de nombreux appareils desservis par cette passerelle. Le rendement, la fiabilité et la consolidation exigent des réseaux polyvalents dans le dernier saut. La prochaine étape logique est de regrouper ces réseaux d’accès en tirant parti de l’infrastructure centrale commune fournie par le réseau LTE privé grâce aux réseaux cellulaires capillaires convergents.

La connexion d’un réseau capillaire à l’infrastructure de communication peut se faire grâce à un réseau cellulaire, qui peut être un réseau étendu ou une solution cellulaire intérieure. La passerelle entre le réseau cellulaire et un réseau capillaire à mailles se comporte comme n’importe quel autre appareil utilisateur lorsque cette passerelle est équipée d’une carte SIM.

La connectivité du réseau sans fil alimente le réseau intelligent

Alors que le monde connecté évolue vers un monde d’Internet sans fil, de plus en plus d’options de connectivité s’offrent aux services publics. La technologie du réseau sans fil offre de nouvelles possibilités de contrôle, de portée et de fiabilité accrus pour l’interconnexion de la production et de la distribution d’électricité. En adoptant le bon spectre, le bon écosystème d’appareils et la bonne technologie, le réseau sans fil permettra de regrouper la localisation, l’isolation et la restauration des pannes critiques.

Tandis que l’industrie de l’énergie tente de se moderniser pour répondre à la demande croissante et aux exigences commerciales, les réseaux sans fil essentiels à la mission joueront un rôle clé pour permettre aux services publics de réussir la modernisation de leur réseau électrique. Ericsson s’associe aux services publics et leur fournit des solutions qui relient chaque composant de leur réseau, de la production d’énergie au compteur intelligent de votre domicile.

Il y a bien plus à savoir

Ce billet de blogue vous a donné un aperçu des enjeux de la modernisation du réseau, des défis auxquels sont confrontés les services publics et des solutions que les réseaux sans fil apportent dans la construction du réseau intelligent. Cependant, nous n’avons fait qu’effleurer la surface.

Apprenez-en plus sur la connectivité du réseau sans fil essentielle à la mission et sur la modernisation du réseau électrique (en anglais seulement).

Téléchargez le communiqué d’Ericsson ici (en anglais seulement).