09/10/2019
Mis à jour le : 10/10/2019

Comment utiliser les données pour réussir la transition énergétique mondiale

Par : Le Hub Smart City
Panneau solaire géant à Barcelone

L’optimisation de la production et de la consommation d’énergie est l’un des principaux enjeux et objectifs d’une ville intelligente.

Le Hub Smart City a réuni plusieurs sources pour adresser la problématique de la transition énergétique à l’échelle planétaire. Nous avons cherché à comprendre comment l’utilisation des données et des nouvelles technologies peut nous aider à mieux produire et gérer l’énergie dont nous avons besoin.

 

Notre train de vie requiert de plus en plus d’énergie

Nos smartphones, ordinateurs, tablettes, téléviseurs intelligents, caméras de surveillance et autres appareils connectés nécessitent une quantité d’énergie monstrueuse.

D’après le rapport du chercheur suédois Anders Andrae, la demande en électricité des appareils connectés à Internet augmente de 20% chaque année. D’ici 2025, le secteur des technologies de l’information et de la communication pourrait utiliser 20% de l'électricité mondiale (soit cinq fois plus qu’en 2015).

En plus de cette consommation élevée, citons le problème du gaspillage d’énergie. Le « coût » de ce gaspillage technologique serait estimé à plus de 100 milliards d’euros en 2020. Rien ne semble ralentir cette croissance effrénée dans les années à venir.

L’humanité risque-t-elle de « tomber en panne d'énergie » ? Pas si sûr si on en croit les chiffres et les informations qui suivent. De quoi entrevoir un futur encourageant.

Smartphone branché en train de se recharger

 

Vers une stabilisation de la consommation d’énergie

Bonne nouvelle : la demande mondiale d’énergie pourrait atteindre son apogée et se stabiliser autour de 2030. Cette hypothèse s’explique pour deux raisons principales : récession démographique et meilleure efficience énergétique.

 

Raison n°1 : une récession démographique

La première raison est liée à la population mondiale. Darrel Bricker et John Ibbitson, deux journalistes canadiens, sont les auteurs du livre Empty Planet: The Shock of Global Population Decline. Dans cet ouvrage publié début 2019, ils remettent en question les prédictions des Nations Unies en matière de population.

En effet, l’éducation des femmes et l’augmentation du niveau de vie à l’échelle globale devraient mener à une baisse du taux de fécondité.

Ce phénomène est déjà observable dans plusieurs pays développés comme le Japon ou l’Italie. Chine, Brésil, Inde et Indonésie devraient suivre la tendance d’ici 2050. L’Afrique subsaharienne, en plein boom démographique, devrait elle aussi ralentir son taux de natalité d'ici quelques décennies.

En l’occurrence, le seuil de renouvellement des générations est de 2,05 enfants par femme. En deçà, la population d’un pays est vouée à décliner. Cette thématique pourrait faire l’objet d’un dossier à part entière.

En bref, retenez que la population mondiale ne devrait pas augmenter tant que ça dans les années à venir. « Nous » serions 11 milliards en 2100 d’après l’ONU. 8 ou 9 milliards d’après plusieurs démographes.

Osaka au Japon, gratte-ciels de nuit
Osaka de nuit au Japon

 

Raison n°2 : une meilleure efficience énergétique

Selon le Conseil Mondial de l’Énergie, la consommation globale d’énergie devrait elle aussi diminuer progressivement d’ici 2030. Cela serait dû à des politiques gouvernementales plus strictes à l’égard du gaspillage. Les nouvelles technologies d’efficience énergétique devraient elles aussi réduire la demande énergétique par personne.

L’engagement en faveur des énergies renouvelables comme le solaire et l’éolien continuera de se renforcer. De l’autre côté, l’utilisation des énergies fossiles comme le charbon et le pétrole devraient baisser progressivement.

Les énergies solaire et éolienne représentaient 4% de la production d'électricité mondiale en 2014. Elles pourraient en fournir jusqu'à 40% d'ici 2060, selon les chiffres publiés par le Forum Économique Mondial.

 

Combien coûte la transition énergétique ?

Cependant, nous devons surmonter de nombreux obstacles financiers, sociaux et techniques pour accentuer cette transition énergétique en douceur. Aujourd’hui, en France, ça coûte plus cher de produire de l’éolien, de l’hydraulique ou du solaire photovoltaïque que de produire du nucléaire.

 

Vers une baisse des coûts de production

La transition énergétique fera baisser les prix de production et de consommation de l’énergie grâce à l’innovation et aux nouvelles plateformes de négociation. Sans parler de la création de nombreux emplois en cours de route.

Le coût de production de l'énergie solaire diminue rapidement. On estime qu’en l’espace de 40 ans, on a déjà réduit son coût de 99%. Et il n’y a pas de raison que ça cesse de baisser.

Autre bonne nouvelle, les microgrids (réseaux intelligents locaux) peuvent réduire les pannes de courant et rendre le système énergétique plus résilient. L’idée est de produire et  stocker l’énergie à l’échelle d’un quartier ou d’un bâtiment.

Des outils basés sur les données intelligentes peuvent également être utilisés pour permettre aux citoyens de participer activement à ces changements de production et de consommation.

 

Quels défis et comment les surmonter ?

Mais avant d’en arriver là, il y a d'abord de gros obstacles techniques à surmonter. Le réseau électrique traditionnel est conçu pour tirer de l'électricité des grands groupes électrogènes centraux.

Les objectifs sont multiples :

  • Passer d'une tension haute à moyenne et basse

  • Soutenir la décentralisation du système énergétique

  • Assurer une production d’énergie constante car le solaire ou l'éolien fluctuent selon les conditions météorologiques

La problématique est que les systèmes sont interconnectés et s’affectent les uns les autres. L'énergie a une énorme incidence sur notre vie quotidienne. De fait, toute modification de ces systèmes interconnectés pourrait avoir des conséquences dramatiques à l’échelle collective et individuelle.

Cela requiert donc de prendre en compte le système dans son ensemble, ce qui est délicat. C’est là que les nouvelles technologies entrent en jeu au service de notre futur !

Panneau solaire géant à Barcelone
Panneau solaire géant à Barcelone

 

Comment mieux planifier la transition énergétique et la rendre rentable ?

Nous devons trouver des moyens de rendre la transition énergétique plus rentable. Si les énergies renouvelables deviennent moins chères pour tous, il deviendra naturellement évident de les utiliser de plus en plus. Bonne nouvelle : il existe des outils d’analyse de données qui permettent de tester et comparer différents scénarios. Nous pouvons les utiliser pour une transition énergétique à faible coût.

 

Utiliser des outils d'analyse de données pour prédire l'avenir

La société néerlandaise ZEnMo (Zero-emission Energy & Mobility) a créé un laboratoire de test virtuel utilisant le campus de l'université technologique d'Eindhoven. La mission de ZEnMo : créer des mondes virtuels dans lesquels on peut imaginer et tester des solutions qui accélèrent la transition énergétique.

Pour cela, les chercheurs étudient des méthodes de modélisation de systèmes complexes en transition. Ils ont un modèle de mobilité intelligente et un autre modèle pour les réseaux électriques.

Les gouvernements se heurtent aux réglementations en matière d'énergie solaire et éolienne. Le laboratoire ZEnMo peut procéder à une analyse coûts-avantages en termes financiers, d'émissions de CO2 et d'acceptation sociale.

 

Rendre les transformateurs intelligents

Les transformateurs électriques sont des machines qui permettent de modifier la tension et l'intensité du courant. On les trouve partout. Et ils sont sur le point de devenir des transformateurs intelligents.

Ils seront alors en mesure de s’adapter à l’évolution rapide des charges de sources d’énergie distribuées entre un micro réseau et le réseau principal. Et plus important encore, ils pourront envoyer des données.

En attendant que les anciens transformateurs soient remplacés par de nouveaux, ils peuvent déjà se rendre utiles. Un outil de réseau intelligent développé par Enexis pour le néerlandais Interflex utilise les anciennes données des transformateurs. Le projet prend en charge les données volumineuses des transformateurs et les associe aux prévisions météorologiques, permettant des prévisions quotidiennes.

Notons que cela ne cause aucun problème de confidentialité des données car chaque transformateur regroupe les données de nombreux utilisateurs. Cette opération est en cours aux Pays-Bas et sera déployée dans 30 000 transformateurs.

American Public Power Association

 

Comment les utilisateurs vont en bénéficier ?

Les marchés de l'énergie vont être beaucoup plus dynamiques et devenir des plateformes de négoce d'énergie, semblables à Uber ou Airbnb, qui ont éliminé les intermédiaires.

L'Europe a fait un bond en avant avec l’adoption des règles qui améliorent les échanges commerciaux d’énergie avec les agriculteurs, les quartiers d’habitations ou les particuliers. Le « Winter Package » régule le flux d'énergie aux niveaux européen, national, régional et local. On n’en parle peu, mais cette idée pourrait changer le monde.

Nous disposons désormais d'applications BIM 5D (5-dimensional building information modeling). Celles-ci permettant aux utilisateurs de voir les maisons, les bâtiments, le trafic et les utilitaires affichant des données en temps réel.

Les avantages de cette transition énergétique seront visibles à travers la réalité augmentée et la technologie du jumeau numérique (« digital twin » en anglais). Un jumeau numérique est la réplique numérique d'un objet, d'un processus ou d'un système. Ici, cette technologie serait utilisée pour répliquer les villes.

Il sera ainsi possible, via une application, d’accéder au marché de l'énergie. Par exemple, on pourra calculer combien d’argent il est possible d’économiser avec l’utilisation de panneaux solaires ou d’un véhicule électrique.

Les consommateurs deviendront ainsi plus efficients en termes de consommation d'énergie et pourront optimiser leurs dépenses énergétiques. De plus, ils pourront acheter et vendre de l'électricité en utilisant la technologie de la blockchain.

Cela contribuera à réduire la consommation d'électricité incontrôlée tout en soulageant une infrastructure énergétique encore ancrée dans le XXe siècle. En somme : une technologie plus intelligente au service d’une meilleure gestion et attribution des ressources d'énergie.

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