Les réseaux électriques évoluent vers des systèmes plus intelligents, ils sont capables de communiquer et d’intégrer des sources renouvelables, du stockage et des usages de plus en plus variables. Ils sont également de plus en plus décentralisés : les foyers ainsi que les acteurs publics et professionnels intègrent de plus en plus des systèmes de production d’énergie. On appelle ces nouveaux réseaux électriques intelligents les smartgrids. Dans ce contexte, la gestion de l’énergie devient un enjeu central, car il faut équilibrer en permanence production, consommation et qualité de service. En parallèle, la fiabilité des composants devient critique, puisque chaque élément du réseau subit des sollicitations électriques, thermiques et dynamiques parfois importantes.

Le projet SENSEGRID financé par la région Pays de la Loire, se propose d’étudier ces problématiques. Nous avons fait le choix d’une approche combinant une plateforme expérimentale et un jumeau numérique. La plateforme, réalisée à l’échelle de maquette, permet d’observer un système physique concret, tandis que le jumeau numérique offre une version virtuelle du même système, capable de simuler son comportement, de comparer des scénarios et d’anticiper certains événements. Même à échelle de maquette, cette approche permet d’étudier des phénomènes complexes dans un cadre maîtrisé, reproductible et accessible.

Un outil pour expérimenter…

Une maquette de smartgrid a d’abord une valeur de simplification. Elle ne cherche pas à reproduire tout un réseau électrique réel dans sa totalité, mais à conserver les fonctions essentielles qui permettent d’en comprendre le fonctionnement. On y retrouve généralement des sources d’énergie, des dispositifs de stockage, des charges, des convertisseurs et une supervision centralisée.

L’intérêt d’une telle maquette est de rendre visibles des phénomènes qui, à l’échelle réelle, seraient difficiles à observer ou à manipuler. On peut suivre les tensions, les courants, les puissances échangées, les temps de réponse ou encore les effets d’une variation de charge. L’expérimentation devient alors plus pédagogique, plus sûre et plus souple. On peut répéter les essais, modifier un paramètre à la fois, comparer les résultats et mieux comprendre les mécanismes en jeu.

La maquette sert aussi à valider des hypothèses. Avant de transposer une stratégie de gestion d’énergie sur un système plus complexe, il est utile de vérifier qu’elle fonctionne dans un environnement contrôlé. Cela évite les essais coûteux ou risqués sur des installations réelles. L’échelle réduite ne retire donc pas l’intérêt scientifique ; au contraire, elle facilite l’analyse.

La plateforme est aussi un support utile pour l’acquisition de données. Les mesures relevées sur le système réel alimentent ensuite l’analyse, la modélisation et le jumeau numérique. Plus les données sont précises et variées, plus il devient possible de comprendre le comportement du système. Cette dimension est essentielle, car un jumeau numérique n’a de valeur que s’il repose sur un lien solide avec le réel.

… et un jumeau numérique pour aller plus loin

Le jumeau numérique est une représentation virtuelle du système physique. Il ne s’agit pas seulement d’un modèle statique, mais d’un modèle qui évolue avec les données mesurées. Cette connexion entre le réel et le virtuel lui permet d’imiter le comportement du système, de tester des scénarios et d’anticiper certains événements.

Figure 1 : Représentation du jumeau numérique et de son modèle physique [2]

Son premier intérêt est la simulation. Au lieu d’agir directement sur la maquette, on peut tester virtuellement une stratégie de commande ou une modification du fonctionnement. Cela permet de comparer plusieurs solutions plus rapidement et sans risque pour le matériel. Le jumeau numérique devient ainsi un espace d’essai complémentaire à la plateforme physique.

Son deuxième intérêt est la prédiction. En observant les évolutions du système, il peut aider à repérer des tendances anormales, des dérives ou des signes de fatigue. C’est particulièrement utile pour la maintenance prédictive, car on cherche alors à intervenir avant la panne plutôt qu’après. Dans un smartgrid, où la continuité de service est importante, cette fonction est très précieuse.

Enfin, le jumeau numérique facilite l’aide à la décision. En combinant mesures réelles, modèle virtuel et scénarios de simulation, il devient alors possible de choisir la stratégie la plus pertinente pour optimiser le fonctionnement du système. On ne se contente plus de constater ce qui se passe ; on peut aussi explorer ce qui pourrait se passer.

Deux facettes d’un même système

L’un des principaux intérêts du couplage entre maquette et jumeau numérique est de pouvoir travailler à la fois sur la gestion de l’énergie et sur la fiabilité des composants. Ces deux aspects sont liés, car un réseau bien géré sollicite mieux ses éléments et limite certaines contraintes inutiles.

Pour la gestion de l’énergie, le système permet d’étudier comment répartir l’énergie entre production, stockage et consommation. On peut tester la manière dont le réseau réagit à des variations de charge, à l’intermittence d’une source ou à des besoins prioritaires. Cela aide à comprendre comment maintenir un bon équilibre énergétique tout en conservant la stabilité du système.

Pour la fiabilité, l’enjeu est différent mais complémentaire. Chaque composant du smartgrid peut subir des échauffements, des surcharges, des cycles répétés ou des conditions de fonctionnement variables. À force, ces sollicitations peuvent provoquer un vieillissement accéléré. La maquette permet de reproduire certaines de ces situations dans un cadre contrôlé, et le jumeau numérique aide à en interpréter les conséquences.

Cette approche est particulièrement intéressante pour estimer la durée de vie d’un composant, repérer des débuts de dégradation et anticiper les défauts. On passe ainsi d’une logique de réaction à une logique d’anticipation. C’est un vrai changement de méthode, car il permet de mieux sécuriser le système tout en améliorant ses performances globales.

Même à échelle de maquette, l’association d’une plateforme expérimentale et d’un jumeau numérique constitue un outil puissant pour étudier les smartgrids. La maquette permet de voir et de mesurer le réel, tandis que le jumeau numérique permet de prolonger l’analyse, de tester des scénarios et d’anticiper les comportements. Ensemble, ils offrent une vision plus complète du système.

Cette double approche ouvre des perspectives importantes pour l’étude conjointe de la gestion énergétique et de la fiabilité des systèmes de type smartgrid. L’enrichissement progressif du jumeau numérique par des données issues de la plateforme expérimentale permettra d’améliorer la fidélité des modèles, de mieux caractériser les régimes de fonctionnement et d’étendre l’analyse à des situations plus complexes, notamment en présence d’incertitudes, de perturbations ou de défauts naissants. À terme, cette méthodologie pourrait contribuer au développement d’outils d’aide à la décision plus performants, à la maintenance prédictive des composants et à la conception de réseaux électriques plus robustes, plus flexibles et mieux adaptés aux contraintes de la transition énergétique.

[1] « Réseaux Intelligents - EDF International Networks », EDF International Network. Consulté le: 12 mai 2026. [En ligne]. Disponible sur: https://edf-in.com/fr/nos-serv...

[2] E. D. Giacomo, « [Rapport] Une vision et une stratégie pour un jumeau numérique national au Royaume-Uni », ABCD Blog. Consulté le: 11 mai 2026. [En ligne]. Disponible sur: https://www.abcdblog.fr/rappor...