Le projet
SMI – Smart Meter Inclusif : L’intelligence artificielle au soutien de la gestion proactive des dépenses énergétiques par les consommateurs finaux.
Le projet SMI – Smart Meter Inclusif s’inscrit dans une perspective liant intelligence artificielle et analyse micro-sociétale.
L’un des objectifs du projet est de concevoir un nouvel outil intelligent qui soit à la fois plus efficace, sûr et mieux accepté par les consommateurs. Ainsi, les utilisateurs de cet outil intelligent auront la possibilité de collecter et prédire les consommations de leurs appareils électriques. Dans le même temps, les informations de consommation sont anonymisées avant d’être relayées au fournisseur d’énergie.
En parallèle, le projet évaluera les nouvelles techniques pour améliorer le niveau de sécurité du smart meter dans un réseau hautement hétérogène. A terme, le projet aboutira au développement d’un prototype de laboratoire visant à optimiser la gestion de l’énergie par l’utilisateur.
Enfin, la collaboration entre les partenaires à l’échelle transfrontalière proposera des recommandations pour un marché commun. Celles-ci tiendront compte des avantages et contraintes des trois pays. Ces recommandations favoriseront donc le développement des entreprises à l’international.
En bref, ce projet européen, d’un total de près de 2 millions d’euros, rassemble 15 partenaires académiques et industriels. Il est porté par l’Institut de Recherche en Informatique, Mathématiques, Automatique et Signal (IRIMAS) de l’Université de Haute-Alsace. Le projet s’inscrit dans le programme Interreg V-A Rhin supérieur et est soutenu par le Fonds Européen de Développement Régional (FEDER) et les Cantons suisses impliqués dans le programme.
La mise en œuvre opérationnelle du projet
Les conditions du succès d’un projet reposent sur le management professionnel de projets, la communication entre partenaires et entre les coordinateurs et les financeurs. Il s’agissait dans un premier temps d’élaborer un consortium solide. Ensuite, les différents partenaires de ce consortium ont travaillé ensemble pour définir les thématiques et les actions du projet. De nombreux échanges ont eu lieu avec le programme Interreg pendant cette période.
Durant toute la vie du projet, des rencontres permettront de suivre les résultats, de contrôler leur qualité scientifique en lien avec les objectifs fixés au préalable et de s’assurer du respect du calendrier. Ces contacts réguliers ont pour objectif de faciliter le bon déroulement du projet. Il s’agit également de mettre en place, tout au long du projet, une gestion administrative, financière et logistique du projet.
Dans cette même logique, une stratégie de communication a été établie, et des actions et des supports de communication seront développés afin de présenter les différentes avancées du projet et la dynamique de celui-ci.
Il est important d’avoir une compréhension claire et précise du potentiel existant des compteurs intelligents de différents types pour équilibrer un système énergétique basé sur les énergies renouvelables dans le Rhin supérieur. Par conséquent, nous développerons une base de données de compteurs intelligents et une carte interactive. Les données des autorités nationales sur les différents types de compteurs intelligents utilisés dans les trois pays de la région du Rhin supérieur permettront d’alimenter cette base de données.
2.1. Etat de l’art poussé sur les travaux proches déjà menés en Europe et dans le monde
En coopération avec l’Université de Haute-Alsace, le « Zentrum für Erneuerbare Energien » (ZEE) de l’Université de Fribourg effectuera une recherche documentaire sur les études techniques et sociales pertinentes sur les compteurs intelligents. Cette recherche sera également élargie aux projets existants dans le monde entier, en Europe et dans le Rhin supérieur.
2.2. Collecte des enquêtes existantes auprès des acteurs territoriaux
Nous recueillerons et synthétiserons les résultats des enquêtes sur la gestion de l’énergie réalisées par les acteurs territoriaux dans la région du Rhin Supérieur. Ils préciseront entre autres les fonctionnalités de chaque smart meter, leur mode de tarification et les principaux enjeux techniques et sociaux associés aux smart meters.
Cette action vise à modéliser l’acceptation des smart meters par les ménages en explorant deux facteurs. D’une part, elle s’intéresse aux représentations sociales associées aux smart meters. Puis, d’autre part, elle étudiera les niveaux de satisfaction, attentes et usages en lien avec les caractéristiques techniques des smart meters.
3.1. Analyse des représentations sociales associées au smart meters
Nous réaliserons une enquête qualitative auprès d’une trentaine de répondants français équipés ou non d’un smart meter. Deux focus group de répondants allemands et suisses étudierons ensuite les résultats de manière à améliorer la validité cross-culturelle de l’étude.
3.2. Etude de l’acceptabilité des smart meters par les ménages
À partir de l’étude technique de l’offre existante, une enquête d’acceptabilité sera conduite. Celle-ci identifiera alors les facteurs et freins de l’adoption et des usages participatifs des smart meters existants, compte-tenu de leurs caractéristiques techniques. Nous analyserons ensuite les données recueillies par la méthode des équations structurelles permettant de confirmer un modèle intégrateur de l’acceptation des smart meters.
3.3. Segmentation des usages des smart meters
À partir des données recueillies dans le cadre de l’enquête d’acceptabilité et des résultats issus du modèle d’équations structurelles, nous conduirons une analyse de clusters visant à segmenter les utilisateurs en fonction de leur usage des smart meters.
3.4. Etude des usages d’une communauté de consommateurs responsables
En parallèle à l’enquête d’acceptabilité, nous conduirons une étude de terrain auprès de “Alter Alsace Energie”, association alternative de consommateurs engagés vis-à-vis de l’écologie et la réduction des gaspillages. Cette enquête vise à proposer des recommandations en termes d’adaptation du compteur et de mise en place de nudges.
Le projet évaluera le niveau de sécurité des solutions existantes, issues des mandats européens, ainsi que l’adéquation des nouvelles technologies pour améliorer le niveau de sécurité dans un réseau hautement hétérogène.
4.1. Analyse de sécurité comparative
Nous réaliserons une analyse de sécurité comparative pour les règles et les réglementations des trois pays. C’est-à-dire, que nous analysons et comparons les zones d’attaques potentielles. Pour cela, il convient tout d’abord de décrire les architectures de sécurité des trois organismes de réglementation. Dans un deuxième temps, nous comparerons systématiquement les fonctionnalités de sécurité des trois régulateurs.
Dans une troisième étape, on identifiera les vulnérabilités. L’étude se basera non seulement sur des documents de recherche scientifique, mais également sur des rapports d’expériences pratiques. Ici encore, nous comparerons systématiquement ces vulnérabilités.
4.2. Tests de pénétration des Smart Meters
Cette analyse théorique sert de base à des tests de pénétration pratiques des smart meters avec des équipements réels. Elle est développée pour les trois réglementations.
Nous proposons dans cette tâche de nous baser sur l’identification des signatures électriques afin de détecter automatiquement les équipements. Cette identification aidera à la prévision des coûts de l’énergie, à la gestion de la consommation, de la production, du stockage et à l’amélioration de la qualité de l’énergie. Cela tiendra également compte de la protection des données et les considérations de cybersécurité.
5.1. Création d’une base de données d’empreintes digitales des appareils
Chaque équipement domestique connecté au réseau possède sa propre signature électrique. Il est donc possible de détecter chaque appareil en fonction de celle-ci. Des mesures et le conditionnement des signaux électriques seront donc nécessaires afin de développer des algorithmes d’analyse et de classification.
5.2. Implémentation d’un nouvel algorithme à base de réseaux de neurones artificiels
Les signatures électriques se divisent, en fonction de la stationnarité, en deux groupes : les variations et les événements. Nous projetons alors de combiner plusieurs procédés pour détecter toutes les signatures électriques. Cela nous permettra ainsi de nous adapter facilement aux changements du réseau électrique et des usages sans faire de réapprentissage.
5.3. Validation expérimentale
Cette tâche aura pour vocation la validation du système complet. Le smart meter avec le nouvel algorithme sera testé sur la base de données construite précédemment. L’algorithme prendra alors comme entrées supplémentaires les profils des consommations, de production et de stockage.
5.4. Développement d’une interface web mettant en graphe les données des smart meters pour activer la participation des utilisateurs à la transition énergétique
L’objectif de la tâche est de développer une interface web qui mette en graphe les données des smart meters. En conséquence, elle aidera les utilisateurs finaux à analyser facilement leurs consommations énergétiques. Cette interface sera également dotée d’un graphisme ludique, pourra être partagée, et permettra de suivre les réductions de consommation au cours du temps en les comparants à des foyers similaires.
Plusieurs facteurs doivent être analysés pour pouvoir identifier le potentiel de développement juridique des smart meters. Parmi ces facteurs, on retrouve la connaissance du cadre juridique actuel, des acteurs et de leur « logique d’actions » ainsi que les innovations techniques possibles. Ces analyses présenteront donc des propositions pour adapter, améliorer et harmoniser le cadre juridique actuel des smart meters.
6.1. Présentation des acteurs impliqués et de leur « logique d’action »
Nous établirons une liste des acteurs impliqués dans les smart meters avec leurs options et leurs limitations légales en Allemagne et en France.
6.2. Présentation du cadre juridique actuel des smart meter et identification des potentiels de développement
Une présentation des stratégies de déploiement, des normes et des instruments européens et nationaux déterminants sera réalisée. L’étude nationale se concentre ainsi sur le droit municipal, le droit des autorisations, le droit de la protection des données, le droit des aides d’État, le droit de la concurrence, le droit d’étalonnage et le droit de l’énergie.
6.3. Propositions pour l’utilisation, l’amélioration et l’harmonisation du cadre réglementaire
Les potentiels de développement identifiés, qui résultent déjà de la législation respective et de l’état actuel de la technique, représentent les points de départ des propositions d’amélioration et d’harmonisation du cadre juridique pour les compteurs intelligents.
Dans la perspective de l’implantation commerciale du SMI, l’étude de faisabilité vise à répondre à deux objectifs. D’une part, elle cherche à comprendre comment les ménages développent des pratiques de réduction énergétique à partir de l’utilisation de ce dispositif. D’autre part, elle va déterminer les facteurs explicatifs du consentement à payer et de l’intention d’utiliser ce smart meter.
7.1. Etude d’observation des ménages utilisateurs du prototype Smart Meter Inclusif
L’étude observera six ménages utilisateurs du prototype « Smart Meter Inclusif » à trois moments-clés de l’expérience client : phase d’installation – phase d’apprentissage – phase de maturation des usages. Cette étude analysera ainsi les dynamiques d’usage à l’échelle individuelle et de la communauté du ménage.
7.2. Test de marché du Smart Meter Inclusif
Ce test de marché a pour objectif de comprendre les facteurs explicatifs de l’intention d’utilisation du Smart Meter Inclusif spécifiquement et ainsi du consentement à payer pour cette innovation. Il s’agira alors d’une enquête quantitative en ligne conduite auprès d’un panel de 600 répondants ne détenant pas de Smart Meter Inclusif.
Cette tâche consiste en l’élaboration d’un livre blanc sur les compteurs intelligents montrant au-delà de l’état de l’art aussi les perspectives de développement futur.
8.1. Etablissement des bases du Livre Blanc
Le Livre Blanc répondra aux questions suivantes :
- Dans quels cas les compteurs intelligents peuvent-ils être installés du point de vue technique ?
- Où ont été réalisés de nouveaux modèles économiques reposant sur leur utilisation ?
- Quels modèles économiques peuvent être réalisés avec les compteurs intelligents ?
- Quelles branches de l’économie peuvent profiter de ces nouveaux modèles économiques ?
8.2. Finalité du livre blanc
Le projet contribue au transfert de connaissances de recherches appliquées en direction des entreprises locales d’énergie, de leurs fournisseurs et de leurs prestataires de services venant par exemple du secteur des télécommunications. Le livre blanc représente ainsi un point de départ pour le développement de nouveaux produits et services.