Situation initiale

Les technologies destinées au transport et à la distribution de l'énergie électrique sont caractérisées par des coûts d'investissement et des périodes d'amortissement très élevés. Dans les prochaines décennies, la structure de l'approvisionnement énergétique va fortement changer. Dans le contexte du développement des énergies renouvelables, notamment dans le domaine de l'éolien off-shore, la production d'électricité sera séparée géographiquement des consommateurs de l'énergie.

Parallèlement, la décentralisation de la production électrique ira croissant grâce au recours accru aux installations photovoltaïques et aux installations de cogénération. Par ailleurs, grâce à sa position géographique en Europe, le transit d'énergie électrique à travers le territoire allemand va progresser considérablement au cours des prochaines années.
Il convient donc de développer rapidement de nouvelles technologies et solutions et de les mettre en pratique afin d'assurer le transport et la distribution sûre, fiable et rentable de l'énergie électrique.

Par ailleurs, il faut adapter le système d'approvisionnement énergétique aux quantités grandissantes d'énergies renouvelables intermittentes afin de garantir à l'avenir la sécurité d'approvisionnement énergétique. Ce besoin élargit donc l'éventail des nouveaux acquis technologiques nécessaires dans le domaine des réseaux électriques.
Une gestion intelligente des charges permet de résoudre en grande partie le problème de l'intégration des sources d'énergie fluctuantes. Cela implique une consommation ciblée de l’électricité lorsque celle-ci est disponible en grande quantité, par exemple, en période de grands vents.

Les réseaux de distribution jusqu'à présent passifs doivent être développés en conséquence et devenir des réseaux flexibles et actifs adaptés à de fortes parts d'énergies renouvelables. Les services de système visant à garantir la qualité du réseau doivent également être réalisés de manière décentralisée en ayant recours aux énergies renouvelables. Une révision profonde est nécessaire.

En plus de développer et de modifier les réseaux énergétiques, les capacités de stockage jouent un rôle important pour compenser les variations à court et long terme des besoins et de l'approvisionnement en énergie.

Développement technologique et structure de la promotion

Jusqu'il y a quelques années seulement, les activités de recherche et de développement en matière de technologies de transmission et d'acheminement d'énergie électrique entreprises depuis 1980 n'ont presque pas bénéficié d'aides publiques. Les risques économiques et technologiques étaient limités par rapport à ceux liés aux technologies de production électrique et à cette époque, le soutien de ces activités n'était donc plus intéressant pour l'État. Dans le contexte de la libéralisation du marché de l'énergie, de la séparation presque totale entre la production électrique et la transmission voire l'acheminement de l'électricité et de l'augmentation des énergies fluctuantes injectées dans les réseaux, les risques liés à l'emploi de nouvelles technologies et solutions ont fait l'objet d'une réévaluation. Le gouvernement fédéral crée donc un contexte propice en promouvant la recherche, le développement et les démonstrations et minimise ainsi les risques de développement et accélère les innovations.

En 2007 déjà, le programme de soutien « e-energy » a été lancé. En coopération avec le ministère fédéral de l'Environnement, de la Protection de la Nature, de la Construction et de la Sûreté nucléaire (BMUB) et l'économie allemande, le ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie (BMWi) a défini six régions pilotes dans lesquelles des technologies clés et des modèles commerciaux liés à la mise en place de réseaux électriques intelligents (smart grids) ont été étudiés, développés et testés entre 2008 et 2013. Le rapport final sur le programme e-energy (en allemand) montre que de nouveaux marchés et modèles commerciaux peuvent être créés grâce au recours intensifié aux TIC dans l'industrie énergétique. Parmi ces nouvelles possibilités, on peut citer par exemple la commercialisation directe de l'énergie produite dans un grand nombre de petites installations ou la commercialisation de flexibilité dans la consommation énergétique.

Le concept de soutien « Réseaux pour l’approvisionnement énergétique de demain » du BMWi, publié en 2010 et poursuivi dans le cadre du 6e Programme de recherche sur l'énergie était axé sur le système dans son ensemble, à savoir de l'injection de l'électricité dans les réseaux à la consommation de l'énergie électrique en passant par la transmission et la distribution. L'interaction avec les autres axes prioritaires du Programme de recherche sur l'énergie joue un rôle crucial dans ce contexte.

En janvier 2013, le BMWi a lancé, conjointement avec le ministère fédéral de l'Environnement (BMUB) et le ministère fédéral de la Formation et de la Recherche (BMBF), l'initiative de soutien consacrée aux « réseaux électriques de demain » dans le cadre du Programme de recherche sur l’énergie. Sur les 306 projets choisis dans le cadre de l'initiative, 242 projets ont été soutenus par le BMWi à hauteur de plus de 100 millions d'euros. Ce soutien a notamment été consacré à d'autres aspects de la recherche fondamentale, à la formation initiale et continue de jeunes scientifiques et ingénieurs et aux équipements spécifiques d'installations photovoltaïques et éoliennes dans la perspective de leur raccordement au réseau.

Depuis janvier 2015, des informations exhaustives et actuelles sur l'état d'avancement des projets de recherche sont disponibles sur le portail Internet conjoint du ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie et du ministère fédéral de la Formation et de la Recherche forschung-stromnetze.info (en allemand).

Le réseau de recherche consacré aux réseaux électriques a été créé en mai 2015 et a été restructuré en 2017 afin de mieux gérer la coopération et les échanges entre les acteurs de la recherche. Les réseaux de recherche ont pour objectif, entre autres, d'augmenter la transparence des activités de recherche et l'amélioration de l'assurance qualité.

Priorités de recherche stratégiques

L'axe prioritaire « réseaux pour l'approvisionnement énergétique de demain » concerne une large gamme de sujets. Les domaines suivants jouent un rôle important en matière de recherche et de développement :

  • composants et équipements pour les réseaux de transport et de distribution,
  • gestion de l'exploitation des réseaux, modélisation, conception et surveillance,
  • projets de démonstration,
  • planification des réseaux, comportement des systèmes et sécurité des systèmes.

En outre, le BMWi promeut des projets de recherche qui visent à optimiser le système d'approvisionnement énergétique fonctionnant majoritairement sur la base d'énergies renouvelables.

Au printemps 2015, le BMWi a par ailleurs publié un appel de candidature pour un soutien concernant « l'électronique de puissance » pour répondre au manque d'activités de recherche dans ce domaine. Cette offre a eu un écho très positif et 16 projets ont été retenus pour un soutien à la recherche.

D'autres sujets

La plateforme « Réseaux énergétiques » (en allemand) du ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie offre la possibilité aux acteurs concernés d'échanger sur la recherche et les innovations dans le domaine des réseaux. Des acteurs économiques et scientifiques renommés informent sur leurs activités et discutent de nouvelles options technologiques. Ce dialogue donne de nouvelles impulsions au développement de la politique de recherche énergétique. Par ailleurs, il est question de conditions permettant d'accélérer les processus d'innovation et la transformation de nouvelles technologies en produits commercialisables dans les meilleurs délais.