Dossier
novembre 2016
La R&D dessine le réseau de demain
Les équipes Recherche & Développement de RTE explorent continuellement des champs d’investigations variés pour réussir la mutation du système électrique en France et en Europe. Nous innovons, nous repensons l’existant pour en tirer le meilleur parti et inventer de nouvelles approches. Découvrez nos enjeux de R&D et des illustrations de nos projets qui préfigurent le réseau de transport d’électricité de demain.

1Nouvelle donne énergétique : comment la R&D prépare le réseau de transport d’électricité

Nouvelle donne énergétique : comment la R&D prépare le réseau de transport d’électricité

 

Nous faisons face à la concomitance « historique » de trois véritables révolutions sur les plans énergétique, technologique et écologique. Dans 15 ou 20 ans, le secteur de l’énergie fonctionnera très différemment d’aujourd’hui.  

 

 

 

 

 

 

Pour s’y préparer, RTE s’est doté d’une nouvelle feuille de route R&D pour la période 2017-2020. Rencontre avec Yannick Jacquemart, Directeur de la R&D de RTE.

Quel est le rôle assigné à la R&D à RTE et quels sont vos champs de réflexion ?

Il s’agit avant tout de renforcer notre capacité à anticiper les grandes ruptures auxquelles nous serons confrontés dans les années à venir. C’est absolument indispensable ! Et la R&D a un rôle majeur à jouer pour détecter ces évolutions, les comprendre et aider RTE à prendre les bonnes décisions pour l’avenir.

Il y a tout d’abord une série de mutations que nous avions déjà identifiées il y a quatre ans lors de l’élaboration de notre précédent programme R&D. Elles ont depuis connu une accélération spectaculaire. Je pense notamment à l’évolution massive des modes de production d’électricité issue des énergies renouvelables. Avec à la clé des enjeux très concrets pour RTE : en particulier une production de plus en plus décentralisée et intermittente, au gré des conditions météo.

La transformation numérique change aussi radicalement la donne et concerne toute la chaîne de valeur du système électrique. En aval, le nombre et la diversité des terminaux digitaux – smartphones, tablettes, objets connectés – ont connu une croissance exponentielle. En amont, les SmartGrids et le big data ouvrent de nouvelles perspectives fantastiques pour les gestionnaires de réseaux.

 

Un exemple concret : grâce au digital nous pourrons mieux gérer les flux d’électricité en temps réel, grâce à la multiplication des capteurs, des données nouvelles, de l’intelligence artificielle… Ceci nous permettra d’utiliser les infrastructures au plus près de leurs capacités réelles, avec un bénéfice économique tangible.

Autre mutation qui se poursuit : l’intégration des réseaux et des systèmes électriques en Europe. Un exemple : c’est la R&D de RTE qui a développé les outils de conduite du système utilisés aujourd’hui par Coreso, le centre de coordination de l’exploitation du réseau de transport en Europe de l’Ouest.

Quels sont les grands enjeux sur lesquels va se concentrer la R&D pour les années à venir ?

Nous distinguons cinq nouveaux enjeux. Tout d’abord, la place croissante donnée aux territoires, fruit d’évolutions réglementaire, technologique et sociétale. Les acteurs des territoires souhaitent à présent définir leur propre politique énergétique, obtenir une certaine indépendance… RTE doit donc s’assurer d’articuler l’indispensable solidarité électrique globale – au niveau européen et national – avec ces volontés locales. Autre changement : des interfaces croissantes entre les différents réseaux énergétiques et la nécessité de développer des logiques multifluides et multi-énergies.

Nous anticipons également l’arrivée sur le marché de solutions matures de stockage distribué d’électricité. J’évoquais la révolution digitale qui s’étend aujourd’hui au secteur de l’électricité. N’oublions pas également les incertitudes sur la pérennité du modèle économique actuel du secteur énergétique en Europe : les marchés ne permettent pas de rentabiliser les investissements. 

 

 

 

RTE, responsable de la sécurité d’approvisionnement, a un rôle à jouer pour proposer de nouveaux modèles. Vous le voyez, la R&D de RTE a du pain sur la planche !

Sur les 6 programmes de recherche initiés, pouvez-vous nous donner quelques détails ?

Sur les 6 programmes de recherche mis en place, certains sont dans la continuité de ceux que nous menons depuis 2012 car, en matière de recherche, les actions doivent s’inscrire dans la durée. C’est par exemple le cas de « fonctionnement et exploitation des systèmes électriques », qui poursuit un double objectif : d’une part, garantir la sûreté d’approvisionnement face à l’ensemble des évolutions physiques qui conduisent à un véritable système électrique 2.0, à base d’électronique de puissance, et dont le comportement physique sera donc différent de celui que nous connaissons depuis des décennies. D’autre part, nous aider à transformer nos outils d’exploitation en y intégrant des capacités de traitement et de visualisation de données massives, pour gérer le réseau au plus près de ses limites dans un environnement très incertain.

 

 

 

D’autres programmes sont nouveaux ou évoluent fortement, comme « Prospective, économie et SmartGrids ». Là, l’idée est d’ouvrir grand nos champs de réflexion et de recherche sur notre environnement, au sens large. Nous mènerons par exemple une veille active sur tous les sujets à l’interface du système électrique – comme le développement des véhicules électriques, ou le power-to-gaz – et sur les évolutions sociétales : « smart city » ou nouveaux modes de consommation. Nous réaliserons aussi des analyses économiques sur le fonctionnement des marchés de l’électricité et les problèmes de décisions d’investissement. Ce programme, comme tous les autres, nous le conduirons main dans la main avec notre écosystème ouvert de partenaires pour préparer ensemble l’avenir du système électrique.

 
 

Les 6 programmes R&D de RTE en 2017-2020

  • Gestion des actifs
  • Évolution de l’infrastructure du réseau
  • Environnement et Société 

 

  • Fonctionnement et exploitation des systèmes électriques
  • Développement optimal du réseau de la transition énergétique 
  • Prospective, économie et SmartGrids.

Pour plus de précisions, consultez la Feuille de Route de la R&D de RTE pour 2017-2020 : Cliquez-ici

 

 

2De l'idée au résultat concret : une plateforme élévatrice de personnel innovante

Illustration d'une parfaite collaboration entre la R&D et les différents métiers de l'entreprise pour répondre à un besoin visant à améliorer les interventions lors de travaux sous tension (TST), suivez les 8 étapes de la création d'un nouveau type de plate-forme élévatrice de personnel
L’identification du besoin : une « TIP » à moderniser

Pour réaliser les travaux sous tension au potentiel, RTE utilisait depuis le début des années 1980 la « TIP » (Tour isolante de positionnement) (voir photo) pour positionner les opérateurs. Une véritable révolution en son temps ! Mais près de 40 ans après, elle ne correspond plus complètement au besoin de l’entreprise : ni en termes d’ergonomie (ascension, accès au poste de travail),

ni en termes de conception (assemblage fastidieux), ni en termes de technologie (siliconage, utilisation limitée en fonction des conditions atmosphériques). Enfin, une réglementation de plus en plus sévère sur les travaux en hauteur rend son exploitation de plus en plus compliquée.

 

La conception : un travail collaboratif

En 2006, le centre d’expertise des travaux sous tension de RTE (SERECT) lance les premières études pour concevoir un nouveau dispositif isolant d’élévation permettant de positionner un opérateur au potentiel. En 2009, un appel d’offres européen permet de sélectionner l’entreprise chargée de construire la plate-forme élévatrice de personnel, France Élévateur. 

Elle est ensuite étroitement associée aux travaux des équipes RTE, soit 12 collaborateurs de différentes entités. Les futurs utilisateurs sont parties prenantes de la réflexion.

 

Une réalisation qui met en œuvre des solutions innovantes 

La plate-forme élévatrice développée est un savant mélange de recherche et d’innovation :
- un bras articulé isolant recouvert d’ailettes en silicone unique. Grâce à lui, l’engin n’est plus sensible à l’humidité et les plannings des chantiers TST sont fiabilisés,
- des commandes à manipulateurs optiques tout ou rien et d’un manipulateur proportionnel optique dans la plate-forme

de travail permettant d’être insensible aux champs électromagnétiques,
- une partie porteuse biénergie composée d’un moteur thermique et d’un pack batterie, qui réduit de façon considérable le niveau sonore lors des travaux,
- un châssis sur mesure, qui permet de circuler facilement dans les postes électriques

 

Les tests de validation

Après trois ans d’études et de développement, le prototype est prêt pour test en 2012.

Il répond à la réglementation (Directive européenne 2006/42/CE relative aux machines) et aux normes en vigueur (Normes NF EN 280 et NF EN 61057) en plus d’exigences spécifiques liées à son utilisation et aux technologies retenues

(notamment le bras isolant avec silicone). Les tests sont :
- des essais mécaniques : essais de fatigues mécaniques, de flexion, utilisation sur tous types de terrain, essais de stabilité ou fonctionnement des commandes,
- des essais électriques pour s’assurer notamment de la bonne tenue du bras isolant.

 

Un prototype testé sur site pour valider les choix

Cette phase est essentielle pour valider les choix techniques retenus. Elle a pour objet de vérifier que la plate-forme élévatrice satisfait au besoin pour lequel elle a été conçue et qu'elle répond à des attentes légitimes de la part des utilisateurs, notamment en termes d'ergonomie.

Afin de prendre en compte les différentes pratiques, elle a été testée sur l’ensemble du territoire français en 2013 lors de chantiers TST dans des postes 225 kV et 400 kV : un GMR par Centre Maintenance a été retenu en y associant dès que cela était possible les autres GMR du Centre.

 

Le déploiement : mise en service de 18 appareils d’ici 2018

Une fois le prototype validé, RTE a acquis un premier lot de 7 plates-formes élévatrices. En 2015, le Groupe a ensuite décidé d’équiper toutes les équipes concernées, en se dotant de 10 nouveaux engins supplémentaires d’ici 2018 afin de doter l’ensemble des EMSP TST.

La conception de cet engin était une première mondiale, primée lors de la dernière conférence internationale des travaux sous tension (Icolim) à Budapest. La plate-forme élévatrice sera présentée sur site à l’occasion du prochain Icolim qui aura lieu en France à Strasbourg en 2017.

 

Un accompagnement du changement

Le nouvel engin est très différent de son prédécesseur, la TIP, dans ses déplacements, son positionnement etc. Soit autant de nouveaux réflexes à acquérir pour les opérateurs TST. RTE met donc régulièrement en place des sessions d’accompagnement de trois jours dans son poste école de Jonage, près de Lyon.

Elles réunissent à chaque fois une dizaine de collaborateurs issus de toutes les régions. L’occasion de prendre en main la nouvelle plate-forme et de découvrir sa maniabilité en conditions réelles.

 

Les gains apportés

Les solutions technologiques retenues et les chantiers réalisés montrent que les objectifs fixés sont atteints. L’ergonomie au poste de travail est améliorée. Les déplacements et le positionnement sont plus sûrs et précis. L’engin équipé d’un bras isolant, muni d’ailettes, est prêt à l’emploi ; ni séchage ni siliconage avant le travail, ce qui permet de rendre la planification des chantiers plus robuste.

Les utilisateurs apprécient le caractère novateur de la plate-forme élévatrice, sa bonne prise en main et sa facilité d’utilisation : pas d’assemblage, plus de ligne de vie en corde TST, installation simplifiée pour les travaux de grande hauteur… Cet engin permet de gagner en fiabilité et en confiance de la part des utilisateurs qui considèrent qu’il est sécurisant, pratique et ergonomique.

 

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3Environnement et société, tout un programme !

Environnement et société, tout un programme !

Les problématiques environnementales sont un enjeu crucial pour RTE. Pour que ses activités s’inscrivent dans la durée, RTE consacre tout un  volet “environnement et société“ dans son  programme R&D pour la période 2017-2020. Décryptage avec Agnès Labbaye, directrice de ce programme.

Quels sont les grands objectifs de ce programme de recherche « environnement et société » ?

Notre objectif est de préparer l’avenir du réseau en prenant des décisions « soutenables » pour l’environnement et la société, à long terme. Or l’environnement comme la société connaissent des mutations accélérées : coût de l’énergie, érosion du patrimoine et des ressources naturelles, mutation des modèles de consommation, etc.  Même chose pour les évolutions législatives et réglementaires en matière d’environnement. A nous d’identifier et d’analyser ces phénomènes grâce à une veille active. C’est indispensable pour concevoir et mener des actions de recherche qui ouvriront la voie aux solutions de demain. Dans notre nouvelle feuille de route R&D, le volet « environnement et société » s’articule autour de trois axes de recherche.

 

 

 

 

 

Que recouvre le premier axe de cette feuille de route ?

Il vise à « lutter contre le changement climatique, gérer durablement les ressources et prévenir les pollutions ». Il s’agit de réduire au maximum l’empreinte environnementale de nos activités. Et quand on pilote un réseau de plus de 100 000 km et plus de 2700 postes, au cœur de la transition énergétique et challengé par de nombreuses composantes environnementales, économiques et sociétales, on a une responsabilité essentielle et tangible dans ce domaine. Le projet d’entreprise de RTE affiche d’ailleurs clairement cette ambition en voulant « faire de l’écoconception le socle méthodologique pour élaborer nos solutions ».

 

 

L’objectif : identifier, pour chaque projet et dans toutes nos activités, les solutions qui auront le moins d’impact sur l’environnement. C’est très concret ! Les ressources en cuivre et en zinc (galvanisation) s’amenuisent et le coût énergétique nécessaire à la fabrication de nos matériels ainsi qu’à la réalisation de nos travaux va peser de plus en plus lourd (en termes financiers et environnementaux !). Ce sont de vraies questions et une véritable opportunité pour innover, trouver des solutions adaptées. RTE doit en tenir compte et trouver des réponses, en interne et avec un écosystème d’acteurs.

Le 2e axe vise à « capter les facteurs sociétaux interférant avec le choix des solutions ». Pouvez-vous nous en dire plus ?

RTE est directement ou indirectement concerné par une multitude d’évolutions sociétales. Par exemple, la mobilité urbaine électrique qui se développe. Ou encore l’émergence des « territoires à énergie positive », avec une volonté « d’autonomisation » de certains territoires. Mais la décentralisation est-elle vertueuse sur le plan environnemental (consommation de ressources, d’espaces, impacts sur le paysage, efficacité énergétique ?...). Pour mieux détecter ces mutations – qui sont parfois seulement en germe – RTE renforce son approche multidisciplinaire en sciences sociales. Nous avons ainsi lancé avec l’Ecole nationale supérieure de paysage une chaire « Paysages et énergie » qui réunit des sociologues, des urbanistes et des paysagistes.

 

 

 

 

Des étudiants de l’école ont participé à un projet visant à créer un corridor écologique sous les lignes RTE, entre les parcs naturel régionaux du Vexin et de la Vallée de Chevreuse. En concertation avec tous les acteurs concernés (et notamment le Centre D&I de Nanterre et le GMR SO), ils ont proposé des aménagements alternatifs qui seront prochainement mis en œuvre, en attribuant, à cet espace, une fonctionnalité, pour le territoire (coupure verte face à l’urbanisation, amélioration du paysage, espace de randonnée...).

Qu’en est-il de votre 3e axe « biodiversité et services rendus par les écosystèmes » ?

RTE mène de nombreuses initiatives sur ce sujet depuis plusieurs années. Ce qui change aujourd’hui, c’est que nous passons à une échelle plus importante.

Par exemple, nous avons lancé en 2010, sur deux sites « laboratoires », des expérimentations pour trouver comment désherber et maîtriser la végétation au sein des postes électriques, sans recourir aux produits chimiques. Pendant 5 ans, un botaniste et un phytosociologue ont réalisé un suivi fin des postes de Beaucouzé (Maine-et-Loire) et Cheviré (Loire-Atlantique). Une méthode de végétalisation couvre-sol a ainsi été testée et validée : il s’agit d’un mélange de différentes essences qui ne poussent ni trop vite ni trop haut. Et qui empêchent surtout les plantes indésirables de se développer ! Cette solution est actuellement diffusée auprès des équipes terrains de RTE pour être déployée partout où c’est pertinent. 

 

 

 

 

Un deuxième exemple : l’entretien de la végétation sous les emprises des lignes électriques. Comment procédons-nous aujourd’hui ? Le plus souvent, un prestataire passe tous les 4 ou 5 ans sous la ligne avec un « gyrobroyeur », un appareil qui broie toutes les ronces et les arbustes. Pour trouver des méthodes plus respectueuses de la biodiversité, nous collaborons depuis 2011 avec notre homologue belge Elia, au sein du programme européen Life. Ensemble, nous avons expérimenté plusieurs solutions alternatives sur le terrain : plantation de vergers conservatoires, installation de mares, pâturages avec des espèces patrimoniales, lisières étagées… Avec des résultats concluants sur le plan écologique, sociétal, mais aussi financier : malgré des investissements de départ un peu plus importants, nous obtenons un retour sur investissement réel au bout de 6 à 12 ans.

 

 

4Plus de flexibilité grâce aux équipements RINGO !

Plus de flexibilité grâce aux équipements RINGO !

Intégration des énergies renouvelables intermittentes et décentralisées, prise en compte du consomm’acteur, pilotage des flux d’électricité en provenance de nos voisins européens… Les défis ne manquent pas pour le système électrique dans les années à venir. Pour y répondre, un impératif : booster au maximum la flexibilité du réseau. RTE propose ainsi des solutions innovantes, en s'appuyant sur des technologies numériques de pointe, comme le système Ringo. 

 

 

Ringo utilise des moyens de stockage répartis sur le réseau pour répondre aux évolutions des besoins sur les lignes, sans altérer l'équilibre offre-demande. Explications.

 

5Des capteurs plus intelligents pour optimiser l’utilisation d’une ligne électrique : une première à Saint-Sixte

Des capteurs plus intelligents pour optimiser l’utilisation d’une ligne électrique : une première à Saint-Sixte

 

Challenge : utiliser le potentiel maximum d’une ligne électrique, en exploitant des données fournies en temps réel pour adapter dynamiquement le réseau.

Solution : un nouveau type de capteurs plus intelligents développés avec la start-up Intesens : ils surveillent la ligne en continu en fournissant les données de mesure des vibrations, de l’intensité du courant, de l’inclinaison et de la température des câbles.

À Saint-Sixte, dans le Lot-et-Garonne, une équipe RTE joue les pionnières : elle installe ces nouveaux capteurs en situation réelle. Une expérimentation qui durera un an. Si elle est concluante, elle sera suivie d’un déploiement progressif des capteurs sur le réseau. Écoutons le responsable du projet nous en parler…

 

 

 

 

 

 

 

 

6Tout un écosystème d’innovation

Tout un écosystème d’innovation

Plus de 150 experts internes sont mobilisés sur nos programmes R&D. Dans le même temps, l’entreprise s’ouvre aux nouvelles idées, aux nouvelles techniques, à de nouvelles façons de travailler. Pour réussir certains projets d’une ampleur exceptionnelle, pas question d’avancer seuls. En construisant un vaste écosystème d’innovation, avec des expertises pointues et complémentaires des nôtres, nous apportons une contribution cruciale à la construction du système électrique de demain.

Les grands projets de recherche européens

RTE travaille main dans la main avec de nombreux partenaires pour imaginer l’Europe de l’électricité de demain, notamment dans le cadre d’ENTSO-E. Elle participe également à la rédaction de la feuille de route de la recherche européenne pour la Commission européenne. L’entreprise a par exemple piloté les travaux menés par plus de 28 participants – gestionnaires de réseaux, entreprises, universités, instituts de recherche, associations – dans le cadre d’e-Highway 2050. L’objectif : concevoir ensemble une méthodologie solide, pour bâtir ensuite le plan de développement des autoroutes européennes de l’électricité entre 2020 et 2050. Cette méthodologie globale prenait en compte différents scénarios prévisionnels de production et de consommation à l’échelle européenne, mais aussi des critères tels que l’impact environnemental ou l’innovation technologique.

 

 

 

 

 

Autre exemple : le projet iTesla financé pour partie par la Commission européenne, et en partenariat avec 20 gestionnaires de réseaux, universités ou entreprises de logiciel. Il a permis de mettre au point cette année un logiciel open source (logiciel libre) qui fiabilise l’approvisionnement en électricité partout en Europe. Cet outil nouvelle génération améliore en effet la communication entre les différents réseaux et permet à tout moment de mieux prédire les volumes d’énergie issus de différentes sources. Un atout de taille pour se tourner instantanément vers d’autres types d’énergie quand le vent ou le soleil risquent de manquer, et pour éviter tout black-out. 

 

Les initiatives associant acteurs publics et privés

La multiplicité des projets implique une diversité d’acteurs. RTE a ainsi participé  à de nombreux démonstrateurs de l’ADEME qui impliquent de très nombreux partenaires privés et publics : Smart grids Vendée, Venteea, GreenLys, Nice Grid, Poste intelligent, etc. Dans le cadre du projet Poste intelligent, RTE a installé le premier prototype mondial cette année dans la Somme.

Pour réussir ce défi, avec un budget prévisionnel global de 32 millions d'Euros, RTE a étroitement collaboré, au projet Poste intelligent, avec GE, Enedis, Schneider Electric, Nokia et Neelogy, une start-up qui développe une technologie innovante de mesure du courant électrique.

 

Sans oublier le soutien financier de l’ADEME, l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie.

Autre exemple de collaboration avec des acteurs publics : dans le cadre des projets Smile (porté par les Régions Bretagne et Pays-de-la-Loire ) et Flexgrid (porté par la région PACA), RTE accompagne les collectivités territoriales dans le déploiement sur leur territoire des technologies de réseaux électriques intelligents, suffisamment mûres pour être déployées à grande échelle d’ici 2020.

 

 

La sphère académique

RTE a noué des relations avec de nombreux établissements universitaires ou de recherche en France, en Europe et partout dans le monde.

L’écosystème des partenariats dans la sphère académique est très vaste et RTE va chercher les meilleurs partenariats au-delà des frontières : Stanford, Berkeley, GeorgiaTech, Imperial College London, Oxford, Manchester, Washington State University, etc.

 

Quelques exemples concrets :

Le projet OLLAS (Overhead Lines Lifespan Assessment), impliquant l’École normale supérieure de Cachan et Eurobios, entreprise spécialisée dans les solutions d’aide à la décision et de Business intelligence.

En couplant un modèle de comportement multi-échelle et des techniques de datascience (croisement des données patrimoniales, d'exploitation et environnementales), ce projet permettra, à terme, de mieux comprendre les mécanismes de dégradation des câbles sur les lignes électriques aériennes et de mieux estimer leur durée de vie. Ce projet devrait voir le jour en 2017.

- Collaboration de RTE avec le L2EP (Laboratoire d’électrotechnique et d’électronique de puissance) de Lille depuis 2012. L’entreprise a notamment cofinancé deux thèses sur un sujet essentiel : le pilotage des réseaux électriques en courant continu. Aujourd’hui, la quasi-totalité du réseau fonctionne en courant alternatif. Or celui-ci pose de réels problèmes techniques quand il faut transporter d’importantes quantités de courant sur de longues distances.
Avec la transition énergétique et le développement de grandes fermes éoliennes offshore, le courant continu peut constituer une alternative très intéressante, à condition d’avoir au préalable mis au point des matériels et des systèmes de protection adaptés, notamment des transformateurs et des disjoncteurs.

 

Favoriser et valoriser les innovations des start-ups

L’innovation, il faut aussi savoir aller la chercher là où elle se trouve. C’est dans cette logique que RTE joue aujourd’hui un rôle d’accélérateur de croissance pour de jeunes entreprises, qui lui apportent en retour des technologies à haut potentiel. Une démarche gagnant-gagnant, qui contribue aussi au développement des territoires où ces « jeunes pousses » sont installées.

Le concours « RTE – Réseaux Électriques Intelligents » organisé dans le cadre du Plan industriel éponyme, a permis à 17 start-ups candidates de proposer des solutions pour renforcer les moyens d’observation des ouvrages électriques et collecter les données utiles à leur évolution. Quatre start-ups ont été primées sur des projets présentant une solution à l’état de concept ou une version testable en situation réelle.

 

Ces entreprises sont désormais parties prenantes d’expérimentations sur nos installations sur lesquelles elles testent leurs solutions.

 

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