Matthew Hawkridge, examine pourquoi les derniers systèmes d’appareils de télémesure rapprochent les compagnies du secteur de l’énergie de l’utopie des réseaux intelligents. Analyse !
Les ressources productrices d’énergie deviennent plus diversifiées avec le vent, la houle, la mer, l’eau, la biomasse et l’énergie solaire qui s’ajoutent toutes aux méthodes traditionnelles. Dans les pays les plus développés dans le monde, l’énergie renouvelable produit maintenant une proportion croissante de la production totale d’énergie et, pour la première fois, plus de 20% au Royaume-Uni. Cela signifie que les exploitants de services utilitaires doivent gérer un portefeuille de biens d’équipement beaucoup plus large et ce, d’une manière plus intelligente et plus efficace. Pourtant, cela n’est réalisable qu’à travers la capture, l’archivage et l’interprétation de vastes quantités de donnée tirées des biens d’équipement physiques. La technologie capable de parvenir à cette utopie est l’unité de télémesure (RTU : Remote Terminal Unit), ce qui est l’une des raisons pour lesquelles elle représente désormais une partie cruciale de la plupart des opérations de production et de distribution d’électricité. En termes simples, elles convertissent de vastes quantités de données en des informations de gestion efficaces tout en ayant la capacité d’agir de façon autonome pour maintenir les équipements en fonctionnement.
Les RTU changent la donne
Cette numérisation du secteur de l’énergie utilisant les RTU se produit à grands pas. Historiquement, les ingénieurs n’avaient pas la visibilité de l’état des biens d’équipement au sein du réseau – adoptant une approche réactive plutôt que proactive – simplement parce qu’ils n’avaient pas la technologie pour les informer du moment où une intervention serait nécessaire mais aussi des biens d’équipement concernés par une telle intervention. Cependant, le déploiement des systèmes de RTU change la donne, en créant des réseaux intelligents qui aident les entreprises de services utilitaires à optimiser leurs services aux clients. La taille du défi que devront affronter les sociétés de production d’électricité est déconcertante. D’ici à 2040, l’Agence internationale de l’énergie (AIE) prévoit que la consommation mondiale d’électricité sera de 70% plus élevée que celle de 2015. Cette énorme augmentation soulève néanmoins quelques questions importantes : comment presque deux fois plus d’électricité peuvent-ils être fournis à partir d’une production plus fragmentée à un consommateur urbanisé plus exigeant qui se trouve loin des points de production physiquement éloignés ?
En même temps, les pénalités pour coupures montent. Récemment, l’organisme britannique de réglementation de l’énergie a imposé des amendes à trois fournisseurs d’électricité à hauteur d’un total de 10,5 millions en livres sterlings pour une coupure d’alimentation électrique en août 2019 qui a affecté un million de clients et causé de graves perturbations dans les transports. À travers le monde, les consommateurs plus exigeants, les réglementations plus strictes et les formes d’énergie renouvelables augmentent. Selon l’AIE, la Chine est le leader incontesté de la croissance dans les énergies renouvelables et représentera plus de 40% du mix de l’énergie propre mondiale d’ici à 2022. En Inde, on s’attend à ce que la capacité renouvelable fasse plus que doubler pendant la même période.
Avec une gamme de biens d’équipement si diverse, couvrant la production, la distribution et la consommation, la technologie est le seul moyen de créer un réseau « intelligent ». Spécifiquement, les RTU, bien qu’ils ne constituent qu’un petit élément de ce réseau, sont cruciaux parce qu’ils capturent des données auprès d’un large éventail de biens d’équipement et qu’ils les convertissent en des informations de gestion effectives.
Diversification des biens d’équipement
Une production d’électricité plus diverse crée des défis au sein du réseau. Les biens d’équipement comme les turbines éoliennes et les panneaux solaires photovoltaïques sont souvent situés dans des lieux éloignés et affrontent des environnements rudes. Maintenir la continuité de l’alimentation depuis le point de production jusqu’au consommateur devient en conséquence plus difficile, exigeant de ce fait la surveillance attentive et permanente des équipements. Un facteur aggravant est que ces lieux éloignés ne peuvent être caractérisés que par des signaux de satellite ou des signaux de radio GSM épars.
Cependant, les récents progrès rendent maintenant possible pour chaque RTU d’agir de façon autonome ou de communiquer par radio avec une passerelle de données de télémesure qui est connectée à une infrastructure informatique en nuage équipée d’un logiciel approprié capable de présenter des informations traitées à l’équipe de gestion. Une télémesure fiable à bande basse peut collecter des données auprès de la plupart des biens d’équipement du secteur de l’énergie où elles agissent comme « le canari dans la mine de charbon » quand il s’agit de prévoir, de diagnostiquer et de communiquer les événements de coupure.
L’un des avantages clés des RTU est qu’ils peuvent effectuer un contrôle autonome en temps réel et ensuite rapporter à un système de contrôle et d’acquisition de données en temps réel (SCADA : Supervisory Control And Data Acquisition) s’assurant que tout est sous son contrôle. Les opérateurs à l’interface SCADA peuvent « superviser » les opérations en fixant de nouveaux indicateurs de performance clés (KPI) ou en actualisant les instructions sur lesquels les RTU agiront et qu’ils géreront localement.
Cette capacité les rend particulièrement adaptés au secteur de la production d’électricité parce que les RTU sont résistants à l’environnement du site, ont la capacité de fonctionner avec un prélèvement minime sur les ressources locales en électricité, tout en conservant la puissance de traitement nécessaire pour exécuter les algorithmes de contrôle locaux de façon autonome. Malgré cela, certaines entreprises de services utilitaires dans le monde utilisent une télémesure surannée ou de la première génération qui n’est tout simplement pas à la hauteur de la tâche. Réciproquement, les tous derniers RTU ont été conçus spécifiquement pour surmonter les défis du secteur de l’énergie et de l’électricité. En réalité, le message est qu’il se peut que vous ayez utilisé la télémesure auparavant, mais que les derniers RTU sont à des années-lumière des appareils de la première génération.
Par exemple, il y a eu une importante amélioration dans la puissance de traitement et la mémoire des RTU, ce qui signifie qu’ils sont en fait un PC sur le terrain. Avec cela, ils peuvent fonctionner et archiver des données dans les applications les plus exigeantes. Cette puissance de traitement accrue facilite l’Internet industriel des objets (IOT). Un domaine d’opportunité important est la capacité de l’IOT de créer des biens d’équipement intelligents, même pour ceux dont la durée de vie est déjà entamée. Par exemple, le déploiement de RTU avec la toute dernière puissance de traitement sur un bien d’équipement ancien peut en faire un bien d’équipement intelligent. Cela aide les ingénieurs à tirer le meilleur parti de leurs équipements vieillissants et à réduire les frais liés à leur durée de vie.
Cette technologie avancée aidera les exploitants à gérer les réseaux de distribution plus efficacement. Par exemple, en incorporant les informations météorologiques en temps réel pour les entreprises de production de façon qu’elles puissent mieux prévoir la demande et réduire la pression sur le système.
À mesure que les biens d’équipement deviennent plus connectés à l’Internet dans le cadre de l’IOT, il y aura un risque accru de cyber-attaques, ce qui a le potentiel de provoquer des coupures de réseau et même de fermer les réseaux nationaux. En conséquence, les RTU doivent incorporer une série de mesures de sécurité telles que : SSL pare-feu (authentification et chiffrage), HTTP, FTPS et SFTP, SMTPS et VPN ouvert. Une vérification devrait être effectuée régulièrement conformément aux normes IEC 62443 4 2 et ISO 27019.
Augmentation subite des données
Les réseaux d’électricité intelligents sont vitaux pour le succès d’un avenir à taux de carbone réduit de même que pour réduire et prévenir le nombre de coupures. Cela veut dire que les RTU continueront à jouer un rôle prééminent en garantissant que les biens d’équipement entre le point de production et le consommateur fonctionnent efficacement. Ils sont passés les jours où il y avait une poignée de grandes centrales de production d’électricité avec un réseau d’alimentation relativement simple pour arriver jusqu’au consommateur ! L’avenir, ce sont des réseaux de distribution numérisés et fragmentés qui sont plus réceptifs aux besoins des consommateurs et des producteurs.
Une conséquence de la croissance dans les secteurs traditionnels et renouvelables pour satisfaire la croissance de 70% prévue dans la demande d’ici à 2040, sera une augmentation subite des données. Ce sont les entreprises, qui peuvent collecter, archiver, analyser, établir la tendance et donner effet à ces données comme étant des informations utilisables, qui pourront prendre des décisions en temps réel à propos de l’état des biens d’équipement des réseaux.
Il vaut la peine de garder à l’esprit le fait qu’il y a une chose qui fonctionne en faveur des systèmes de RTU, c’est l’avantage financier ; éviter les coupures est facile à comprendre et à quantifier financièrement. L’automatisation de la distribution est un autre avantage, parce qu’elle permet aux biens d’équipement d’être contrôlés de façon autonome tout en évitant d’avoir à placer du personnel dans des environnements éloignés, hostiles. Cela signifie que les projets de télémesure ont un retour sur investissement rapide, ce qui fait qu’ils s’autofinancent à court terme.
Le message est que les RTU permettent aux exploitants de services utilitaires de maintenance de réagir rapidement quand un problème surgit – dans de nombreux cas, sans même avoir à envoyer un ingénieur sur le terrain parce que les RTU prennent des décisions autonomes (dans le cadre de paramètres convenus). Ce type d’approche est le seul moyen par lequel les entreprises de services utilitaires pourront faire face à une plus grande diversification des biens d’équipement, une concurrence accrue et des demandes de plus en plus strictes de la part des consommateurs. La décentralisation, c’est-à -dire faire passer la production de l’électricité de quelques grandes centrales à un réseau distribué, sera l’un des plus grands défis au cours des prochaines décennies. Cependant, les RTU rendront cela possible en créant des millions de nouveaux biens d’équipement de réseau intelligents.
