Tarif dynamique dans la pratique

Dans l’objectif de soutenir activement la transition énergétique, Groupe E a analysé les défis qu’elle représente pour le réseau de distribution, et a développé une stratégie smart grid afin d’optimiser ses activités en tant que gestionnaire de réseau de distribution (GRD) [1].

L’augmentation de la charge réseau le soir en hiver, causée par la multiplication des voitures électriques et des pompes à chaleur, constitue l’un des principaux défis pour les réseaux électriques ruraux et suburbains tels que celui de Groupe E. Un autre défi: la charge croissante dans le sens inverse observée l’après-midi à cause de l’injection PV, qui s’intensifie d’année en année lors des journées ensoleillées. Ces pics de charge croissants sur le réseau peuvent nécessiter des renforcements du réseau électrique.

Des études menées en Suisse et en Europe [2,3] démontrent un besoin massif d’investissement dans les réseaux de distribution, mais indiquent également que des mesures intelligentes peuvent réduire considérablement les investissements nécessaires. En Suisse, les GRD sont légalement tenus d’examiner si les investissements dans le réseau de distribution peuvent être réduits par l’utilisation de la flexibilité (LApEl, art. 9b, al. 2).

Les plus grands consommateurs d’électricité flexibles sont les pompes à chaleur et les voitures électriques. Or, celles-ci peuvent adapter leur consommation d’électricité dans le temps de manière à utiliser de l’électricité renouvelable lorsqu’elle est disponible, d’une part, et à éviter les pics de charge du réseau, d’autre part. Leur flexibilité peut être soit pilotée directement par le GRD via des systèmes de commande et de réglage intelligents, soit stimulée par des tarifs incitatifs. Cette dernière solution permet aux clients d’optimiser eux-mêmes leurs appareils en fonction des incitations tarifaires.

Pour activer la flexibilité décentralisée, la stratégie smart grid de Groupe E s’appuie sur une combinaison de systèmes de commande et de réglage intelligents et d’incitations tarifaires. Ces approches s’adressent à différents groupes de clients, se complètent mutuellement et permettent une utilisation efficace de la flexibilité sur le réseau.

Le tarif dynamique Vario

Le 1^er janvier 2024, Groupe E a introduit le tarif de réseau dynamique «Vario» en tant que tarif à option [4]. Ce tarif s’adresse à un groupe de clients encore restreint, mais en constante augmentation, qui souhaite automatiser la consommation des appareils flexibles à l’aide de systèmes de gestion de l’énergie (SGE). Ce tarif complète l’offre existante à côté du tarif unique et du tarif double, qui restent en place et qui continueront à l’avenir d’être les principales options pour les clients sans SGE.

Le tarif réseau Vario est un tarif «day-ahead» dynamique, variable sur une base de temps de 15 min. Cela signifie que les prix d’utilisation du réseau changent toutes les 15 min, mais qu’ils sont déjà fixés et publiés la veille pour le jour suivant. Les prix sont accessibles à la fois sur le site Web de Groupe E et via une interface machine (API REST). La figure 1 montre un exemple de la manière dont les tarifs sont présentés sur le site Web et sur l’API REST.

En plus du tarif réseau dynamique, les tarifs intégrés pertinents pour le client sont également publiés. Le tarif Vario intégré comprend le tarif dynamique d’utilisation du réseau, le tarif double énergie, toutes les taxes (Swissgrid, réserve d’électricité et supplément réseau pour les énergies renouvelables) ainsi que la TVA.

Le fonctionnement du tarif est illustré à la figure 2. Chaque matin, le GRD prévoit la charge du réseau pour le jour suivant sur la base des données historiques de la charge du réseau et des prévisions météorologiques (1). Comme la charge totale du réseau ne peut pas être mesurée directement, elle est calculée à partir d’un grand nombre de points de mesure et comprend la consommation d’électricité de tous les consommateurs finaux ainsi que l’injection des installations de production décentralisées. Le tarif variable par quart d’heure est calculé sur la base de la charge de réseau prévisionnelle (2). Le tarif du jour suivant est mis à disposition au plus tard à 18 h via une plateforme de gestion API d’Azure et peut être consulté via l’API REST (3). Les systèmes de gestion de l’énergie peuvent obtenir le tarif du lendemain ainsi que les données historiques sur les tarifs par une requête HTTPS GET (4). Ces données permettent d’optimiser la consommation d’électricité des appareils contrôlés du client et de réduire les coûts d’électricité (5). Grâce à l’optimisation tarifaire, une voiture électrique ne sera, par exemple, pas rechargée immédiatement au raccordement à la borne à 17 h, mais à un moment plus propice, par exemple à 2, 3 ou 4 h du matin, en fonction du temps de charge nécessaire. Le compteur intelligent mesure la courbe de charge sur 15 min qui, dans les systèmes de Groupe E, permet de déterminer, avec la courbe de prix sur 15 min, un prix moyen spécifique au client et de l’utiliser pour la facturation trimestrielle (6).

Calcul du tarif Vario

La formule 1 a été développée pour calculer le tarif sur la base des principes suivants:

Représentation de la charge du réseau: la «forme» du tarif s’oriente sur la «forme» de la charge du réseau prévue. Plus la charge du réseau est élevée, plus le prix du tarif pour l’intervalle de 15 min correspondant est élevé. Cette relation est représentée par le premier terme de la formule.

Couverture des coûts selon le principe du pollueur-payeur: les clients qui utilisent le tarif doivent contribuer à la couverture des coûts du réseau en fonction de leur consommation. L’échelle du tarif est telle que les recettes journalières théoriques issues de la consommation prévisionnelle pour un profil de charge standard avec le tarif Vario correspondent aux recettes du double tarif. Cette mise à l’échelle est assurée par le deuxième terme de la formule.

Incitations par rapport au double tarif: les prix les plus élevés du tarif Vario au cours de la journée doivent être supérieurs au haut tarif, et les prix les plus bas, inférieurs au bas tarif du double tarif. Le tarif doit être suffisamment incitatif pour permettre aux clients pionniers de bénéficier d’un avantage financier malgré les obstacles pour la mise en place de telles optimisations. La variabilité du tarif est déterminée par le facteur de variabilité F, qui se situe entre 35 et 55 en 2025. La variabilité est plus faible les jours où la charge prévue sur le réseau se situe entre 250 et 350 MW, et augmente lorsque la charge prévue sur le réseau se rapproche de la charge maximale (550 MW) ou de la charge minimale (−30 MW) du réseau de Groupe E.

À l’instar des prix de l’électricité sur le marché, des rétributions négatives du réseau peuvent également apparaître. Cela se produit par exemple lorsque la charge du réseau est très faible ou négative, lorsque l’électricité de la production décentralisée est transmise des niveaux de réseau inférieurs vers les niveaux supérieurs. Dans de telles situations, un prix de réseau négatif peut inciter à augmenter la consommation d’électricité au niveau local et à décharger ainsi les niveaux de réseau supérieurs.

Des limites sont fixées pour donner une meilleure visibilité sur la variation des prix. Pour l’année 2025, la limite inférieure du tarif intégré est fixée à 7 ct./kWh et la limite supérieure à 44 ct./kWh (ce mécanisme n’est pas représenté dans la formule).

Stratégie d’introduction et développements futurs

Un tarif d’électricité dynamique constitue une nouveauté pour les clients résidentiels en Suisse. Il n’existe encore que peu de SGE conçus pour l’optimisation sur la base de tels tarifs. L’introduction de ce tarif variable innovant vise donc en particulier à motiver les fournisseurs de SGE à développer leurs algorithmes de manière à pouvoir optimiser non seulement la consommation propre, mais aussi en réaction aux tarifs dynamiques. Ce n’est que lorsque les SGE seront en mesure d’utiliser efficacement les tarifs dynamiques que ce tarif pourra être utilisé par un large groupe de clients pour l’optimisation automatisée des appareils flexibles.

Avec l’introduction des tarifs variables, Groupe E a démontré que la mise en œuvre d’un tarif réseau dynamique au quart d’heure est possible pour un GRD à des coûts raisonnables. Fin 2024, dix fournisseurs de SGE s’étaient déjà annoncés auprès de Groupe E pour confirmer la compatibilité de leurs systèmes avec le tarif variable [4] et environ 70 clients comptaient parmi les premiers utilisateurs de ce nouveau tarif. Les évaluations des premiers clients montrent que les ménages qui optimisent automatiquement leurs consommateurs flexibles à l’aide du tarif Vario peuvent typiquement réduire leurs coûts d’électricité de 10 à 20% en déplaçant de manière ciblée les pics de consommation.

La figure 3 montre la courbe de soutirage d’électricité d’un client sans optimisation tarifaire et avec l’optimisation Vario. Sans optimisation, les pics de consommation d’électricité avaient généralement lieu le soir, à des heures où la charge du réseau était élevée, et grâce à l’optimisation, le client les a déplacés vers les heures nocturnes où la charge du réseau était la plus faible. Le client a ainsi réduit ses coûts d’électricité et sa contribution aux pics de charge du réseau.

Un comportement comparable des clients peut également être déclenché par un double tarif avec des plages horaires fixes. Toutefois, un tarif day-ahead dynamique offre davantage de possibilités de réagir à la variabilité croissante des flux d’électricité. Les tarifs dynamiques permettent d’obtenir une image plus précise des charges du réseau et peuvent encourager plus efficacement un comportement bénéfique au réseau.

Le tarif Vario a été conçu comme un tarif à option afin d’inciter à une utilisation efficace du réseau. En même temps, il doit respecter les principes de la couverture des coûts, de l’équité et du pollueur-payeur. Comme pour tous les tarifs optionnels, il faut partir du principe que ce sont surtout les clients qui peuvent en profiter financièrement qui le choisissent. Les coûts de réseau économisés par ces clients grâce aux incitations tarifaires doivent être considérés comme une rémunération indirecte pour la mise à disposition de leur flexibilité au bénéfice du réseau. À long terme, cette rémunération devrait être moins grande que les coûts de renforcement du réseau économisés par le GRD.

L’un des principaux avantages des tarifs de réseau dynamiques est qu’ils se combinent idéalement avec les tarifs dynamiques de l’énergie. La charge du réseau et les prix du marché de l’électricité, qui reflètent le besoin d’équilibrer la production et la consommation d’énergie, sont étroitement corrélés [5]. L’introduction d’un tarif d’énergie dynamique et la rémunération dynamique pour l’injection de la production d’énergie décentralisée sont des évolutions futures qui pourront contribuer à réduire les pics de charge sur le réseau électrique.

Malgré les avantages des tarifs dynamiques, il existe un risque de voir apparaître de nouveaux pics de consommation à moyen ou long terme si de nombreux consommateurs utilisent leur flexibilité pendant les périodes où les tarifs sont les plus bas (ce que l’on appelle les «pics de rebond» ou «effet Herding»). Ce risque pourrait être minimisé, par exemple, par l’introduction d’une composante de puissance supplémentaire pendant les périodes de prix bas ou par l’échelon­nement de différents tarifs dans le temps. Les effets à moyen terme des différents modèles tarifaires ainsi que les améliorations et développements potentiels sont analysés et simulés dans le cadre du projet P+D Nedela, soutenu par l’OFEN [6].

Conclusion

Le tournant énergétique et les défis qui en découlent pour les réseaux électriques concernent avant tout les niveaux de réseau basse et moyenne tension. L’activation des flexibilités décentralisées en fonction du réseau fait partie des éléments centraux d’un système global efficace reposant sur des énergies renouvelables. Les tarifs de réseau dynamiques, tels que le tarif Vario introduit par Groupe E, créent une situation gagnant-gagnant: ils permettent au GRD d’inciter efficacement les flexibilités décentralisées à adopter un comportement favorable au réseau, tout en permettant aux clients de réduire leurs coûts d’électricité.

Références

[1] Peter Cuony, Alain Ruffieux, «Repenser le réseau pour la transition énergétique», Bulletin ­Electrosuisse 5/2024, p. 18−21, 2024.

[2] Sebastian Willemsen et al., «Les effets de l’électrification et de l’essor des énergies renouvelables sur les réseaux de distribution d’électricité suisses», étude de l’OFEN, 2022.

[3] Eurelectric, «Grids for speed», Eurelectric Power Summit 2024.

[4] Groupe E, «Vario − Le tarif dynamique en option».

[5] Peter Cuony, «Des tarifs dynamiques pour un système électrique efficace», AES, 2023.

[6] Projet «NeDeLa − Tarifs de réseau pour la gestion décentralisée de la charge».