La flexibilité énergétique

Or, l’équilibre permanent entre l’injection et le soutirage en toute section du réseau électrique est un impératif : définies depuis l’essor du réseau électrique, les fourchettes en termes de tension et de fréquence ne permettent pas au réseau électrique d’absorber les fluctuations d’électricité contrairement au réseau de gaz. Sur des temporalités très courtes, le risque est la coupure d’une partie du réseau, qui peut-être choisie (il s’agit alors de délestage) ou subie (il s’agit de phénomènes de type black-out), induisant dès lors la cessation brutale de livraison des usagers d’un territoire voire de plusieurs pays. Sur le temps long, il importe de limiter l’ampleur des fluctuations de prix à la hausse (elles pénalisent les consommateurs) comme à la baisse (elles compromettent l’investissement dans la production d’électricité).

Les stratégies d’intégration de l’énergie renouvelable reposent communément sur trois piliers : le renouvellement et le développement de moyens productions pilotables décarbonés (centrale nucléaire ou biomasse), la mobilisation de stockages réversibles (par exemples, batterie électrochimique et réservoir hydro-électrique) et l’ajustement temporel du soutirage du réseau par ses utilisateurs consommateurs, autrement dit, la partie « demande » du marché de l’électricité. Opérée en aval du compteur, cette dernière, que l’on appellera « Flexibilité de la Demande », repose aussi bien sur la limitation ou le déplacement temporel des activités consommatrices que sur la gestion des stockages d’énergie et la mobilisation de sources alternatives. L’intégration massive des énergies renouvelables dans le mix électrique appellent un renouvellement conjoint du pilotage du réseau  et des interactions entre fournisseurs, consommateurs et pro-sommateurs.

Le projet FlexTASE travaille sur une approche et une définition socio-technique de la Flexibilité en distinguant la flexibilité directe (basée sur des systèmes techniques pilotables  et modulables automatiquement de type batterie électrique, ballon d’eau chaude…) de la flexibilité indirecte (passant par l’envoi de signaux monétaires ou non, visant à induire une modification de demande passant par les comportements, les usages et les usagers). D’un autre point de vue, le projet sépare la flexibilité dite explicite (mesurée au compteur de livraison d’énergie, quantifiable et monnayables sur des marchés de flexibilité contractualisé), de la flexibilité implicite (une flexibilité à l’aval du compteur, incitée et/ou relevant d’un comportement volontaire du côté consommation, mais non directement rémunérée en tant que telle). Ces dimensions de la flexibilité sont donc à la fois techniques et sociales, et adressent les terrains qui sont autant résidentiels, tertiaires que industriels.

La perception croissante de la variabilité des énergies renouvelables commence à induire une évolution des pratiques au sein des espaces habités. Des ménages autoproduisant de l’électricité programment des activités consommatrices pendant les périodes d’ensoleillement. Des coopératives citoyennes de production d’électricité sensibilisent leurs sociétaires à la variabilité de la production photovoltaïque et au déplacement temporel des consommations. De même, des collectifs partageant de l’énergie discutent des limites de leur production (Zaphiropoulo 2025). Ainsi, production et consommation sont considérées conjointement.

A l’échelle nationale, le risque de pénurie a été médiatisé pendant l’hiver 2022-2023, sous l’égide de RTE, le gestionnaire du Réseau de Transport d’Electricité français, via le bulletin télévisuel quotidien de « météo de l’énergie ». Sous contrainte de la crise du gaz russe, l’expérimentation a révélé une importante flexibilité de la demande ; la baisse de la consommation d’électricité des ménages les hivers suivants laissent supposer que des pratiques modifiées en 2023 perdurent encore en 2025 alors même que les prix ont sensiblement baissé. Des collectivités locales invitent leurs administrés à se rapprocher d’un agrégateur d’électricité en mobilisant un argumentaire civique (moindre recours à des centrales électriques carbonées pendant les pointes de consommation) et pécuniaire (rémunération de l’effacement des consommations. Certaines s’engagent dans des actions de médiation auprès de ménages et des entreprises de leur territoire à l’instar du projet Inter-reg Smartcore porté en France par l’association Energie en Pays de Vilaine. 

Ainsi, une variété d’acteurs mène des actions de médiations – à diverses échelles territoriales – afin que les utilisateurs ajustent temporellement le soutirage d’électricité. Le civisme entre les partes prenantes est invoqué, le plus souvent sans contreparties financières. La référence à une communauté ou un territoire est plus ou moins explicite. A son niveau, le particulier ou l’entreprise disposant de moyens de stockage (ballon d’eau chaude, batterie de véhicule électrique) arbitre entre stockage, soutirage/injection et l’organisation de ses activités. Si l’équation micro-économique peut être écrite sur la base de variation temporelle du prix de l’électricité ou d’une rémunération de l’effacement, elle est loin d’expliquer seule les changements de pratiques.

Flex-Mediation considère que les médiations comme leurs impacts sur les utilisateurs d’énergie s’inscrivent dans le temps long des organisations et des territoires et celui des relations i(directives vs participatives, économiques vs civiques…). Elle s’intéresse aux intermédiaires énergétiques tels que les coopératives citoyennes, les collectifs d’autoconsommation (Debizet et Pappalardo 2021), les agrégateurs marchands, voire les institutions territoriales.

Quatre questions guident la recherche (Pellegrino & Rupieka 2023) :

• Quelles sont les principales médiations – existantes et émergentes, marchandes ou communautaires – en direction des utilisateurs finaux ?
• Comment la variabilité des énergies renouvelables est-elle considérée dans ces médiations ?
• Les effets produits par les médiations varient-ils selon la nature des intermédiaires et des relations instaurées ?
• En quoi les réglementations cadrent les intermédiaires et les médiations ?  Et comment la régulation du secteur de l’électricité évolue pour prendre en compte la variabilité des énergies renouvelables ? 

Sources :
Zaphiropoulo J.. Le rôle des limites locales dans la sobriété énergétique : éclairages à partir du cas de l’auto-consommation collective en France. Lien social et Politiques, 2025, 93, pp.256-274.
Debizet D., Pappalardo M.. Communautés énergétiques locales, coopératives citoyennes et autoconsommation collective : formes et trajectoires en France. Flux -2021/4 (126)
Pellegrino M., Rupeka M.. Contribution des centrales électriques virtuelles à la résilience du réseau électrique. Flux 2023, 132.

Fine4Cast propose une approche holistique qui couvre toute la chaîne de  valeur et de modélisation de la prévision énergétique, allant des  données aux prévisions météorologiques et énergétiques, et incluant  l’utilisation optimale des prévisions pour la prise de décision dans les  systèmes électriques et le marché de l’énergie. Plusieurs objectifs du projet participent à une meilleure gestion des flexibilités, comme détaillé ci-dessous.

Prévoir à des horizons multiples pour une gestion progressive des flexibilités

Les gestionnaires de réseau étagent leurs systèmes de réservation et activation des flexibilités le long d’une série d’horizons temporels : d’abord contractualisation des offres de flexibilité la veille ou plusieurs heures à l’avance, puis notifications d’activation dans l’heure à venir et enfin activation (si flexibilité directe) ou demande de flexibilité (si flexibilité indirecte) durant les quelques minutes ou quelques heures où le potentiel de flexibilité est requis. Afin de bien aligner ces sollicitations de flexibilité avec les niveaux potentiels de production renouvelable et consommation, il est utile de disposer de prévisions énergétiques rejouées régulièrement afin d’utiliser l’ensemble des sources de données au fur et à mesure de leur mise à disposition. Par exemple, Météo France génère des prévisions météo numériques à 6 heures d’intervalle pour une plage d’horizons allant de quelques heures à quelques jours, tandis que les images satellites et les images du ciel prises par caméras hémisphériques informent sur la couverture nuageuse à un horizon plus court, des prochaines minutes aux prochaines heures. Ainsi FINE4CAST développe une approche continue de la prévision énergétique capable de prédire la production d’EnR et la demande locale à des horizons allant de quelques minutes à plusieurs jours et en tenant compte de  toutes les sources de données disponibles. 

Prévision de la consommation à l’échelle locale avec informations contextuelles.

Les consommateurs individuels quelle que soit leur typologie (résidentiels, tertiaires, industriels) sont un maillon essentiel de la flexibilité des systèmes électriques. Or aujourd’hui si la consommation globale à l’échelle nationale est prévue avec un faible niveau d’erreur, la consommation locale est elle plus ardue à prévue car moins lissée, et potentiellement influencée par des facteurs spécifiques. De plus cette consommation évolue avec les nouveaux usages de l’électricité (par ex. pompes à chaleur, véhicules électriques…). C’est pourquoi Fine4CAST s’attache à prédire la consommation à l’échelle locale en tenant compte des nouveaux usages, mais aussi en intégrant des données contextuelles et socio-économiques (actualités textuelles, réseaux sociaux, trafic, recherches news, etc.). L’analyse approfondie de ces données contextuelles est effectuée par traitement du langage naturel, intégrée à un modèle de prévision basé sur une intelligence artificielle adaptée à cette tâche.

Une prévision énergétique embarquant ce potentiel de flexibilité permet de mieux estimer la veille ou pour l’heure suivante le gisement de flexibilité potentiellement mobilisable. Il s’agira ensuite d’évaluer la réponse effective à une demande de flexibilité (par exemple via les nudges, voir plus haut) afin de vérifier la quantité de flexibilité effectivement fournie au cours des périodes de demande de flexibilité. Un enjeu important est de garantir de bonnes performances de prévision dans des scénarios d’activation de volumes importants de flexibilité, qui ne concernent que quelques heures dans l’année mais qui génèrent des dynamiques relativement complexes. Un grand nombre de consommateurs répartis sur différentes lignes voire quartiers seront concernés, avec de possibles contraintes en cascade sur la puissance disponible ou les niveaux de tension observés le long des lignes.

Un changement de paradigme

Pour cette première revue, la direction du Programme et équipements prioritaires de recherche pour la décarbonation de l’industrie (PEPR Spleen) nous présente sa perspective sur les enjeux de la flexibilité énergétique.

Pour atteindre l’objectif de réduction de 81 % des émissions de gaz à effet de serre du secteur industriel d’ici 2050, une transformation en profondeur de l’industrie française est indispensable. L’électrification de ses procédés représente un levier stratégique pour réussir la transition écologique d’un secteur qui représente près de 20% des émissions nationales.

Le programme de recherche PEPR SPLEEN ambitionne de structurer cette mutation en développant des solutions innovantes pour des procédés industriels plus sobres en carbone. Ses axes de recherche sont :

• Le développement de nouveaux outils de prédiction et de suivi
• L’intégration des énergies bas-carbone et l’amélioration de l’efficacité énergétique
• La décarbonation et l’intensification des procédés
• Le stockage et la valorisation du CO₂

Ce basculement vers une industrie davantage électrifiée soulève une question majeure : comment assurer une alimentation électrique durable sans fragiliser un réseau déjà fortement sollicité ? C’est dans ce contexte que la notion de flexibilité électrique prend tout son sens.

La demande se pilote, à la hausse comme à la baisse

Le développement des énergies renouvelables – en particulier solaire et éolien – nécessite la prise en considération d’un paramètre essentiel : leur production est intermittente, dépendante des conditions climatiques. Résultat : il devient de plus en plus difficile de faire coïncider production et consommation en temps réel. Or, pour garantir la stabilité du réseau électrique, cet équilibre est essentiel.

La flexibilité électrique consiste à ajuster la consommation en fonction de la disponibilité de l’énergie. Cela signifie, pour un industriel, être capable de moduler (reporter, diminuer ou augmenter) certaines consommations sur des plages horaires précises, souvent de quelques heures. Par exemple : démarrer un cycle de chauffe électrique en milieu de journée, au moment où les panneaux solaires produisent à plein régime.

Flexibilité énergétique : des bénéfices concrets pour l’industrie

De nombreux procédés industriels présentent un potentiel de flexibilité important : fours électriques, broyeurs, systèmes de ventilation, groupes froids… Pour peu qu’ils disposent d’une certaine inertie thermique ou d’une capacité à être pilotés intelligemment, ils peuvent participer à l’équilibre du réseau.

Pour les industriels, la flexibilité électrique offre plusieurs avantages :

• Réduction des coûts énergétiques : en adaptant la consommation aux périodes où l’électricité est abondante et moins chère, notamment en journée lors des pics de production solaire.
• Nouveaux revenus : grâce à la participation aux mécanismes d’effacement, les sites industriels peuvent être rémunérés pour leur capacité à réduire temporairement leur consommation.
• Amélioration de la résilience énergétique : en s’adaptant aux fluctuations du réseau, les industriels renforcent leur autonomie et leur capacité à faire face aux aléas énergétiques.

Vers une industrie agile et sobre en carbone

La flexibilité électrique n’est plus un concept théorique ou réservé aux grands groupes. Elle s’impose comme un outil opérationnel, déjà disponible, pour accompagner la transition énergétique. Elle ne remplace pas la sobriété ou l’efficacité : elle complète ces deux démarches.

Les projets portés par les PEPR SPLEEN et TASE illustrent un élément fondamental : l’innovation se joue aussi dans l’articulation entre consommation, production et réseau. Ainsi, la transition vers une industrie bas carbone n’est pas uniquement engendrée par l’émergence de nouvelles technologies, elle est également favorisée par une intelligence d’usage, collective et coordonnée.