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Focus 20/11/2019

Comment le numérique peut accélérer la production d’énergie locale et décarbonée

Grâce au développement des technologies d'énergie solaire, les modes d'autoconsommation se développent. Crédit photo : Christine via Flickr, CC BY-SA 2.0
Répondre à l’urgence climatique impose une transformation profonde du secteur de l’énergie. Pour de nombreux experts, aménager le réseau de distribution d’électricité et sa production ne suffira pas : il faudra les transformer en profondeur pour les adapter à un nouveau paradigme, la production décentralisée d’énergie verte. Le numérique joue un rôle clé dans la mise en place de cette perspective.

Décarboner l’électricité


Le secteur de l’énergie est un des plus gros producteurs de gaz à effet de serre : il représente 40% des émissions mondiales. Le secteur des transports est en tête des secteurs polluants, et pour l’instant, le charbon et le gaz dominent toujours le mix électrique mondial .

Les véhicules électriques pourraient permettre de restreindre considérablement cette empreinte carbone. Pour François Bélorgey, administrateur de l’Institut de recherches économiques et sociales sur les télécommunications (IREST ) : « produire une électricité propre est une clef de la décarbonation des transports ».
Les énergies renouvelables progressent, en particulier le solaire qui devient accessible au plus grand nombre. Le développement rapide des technologies a fait baisser les coûts de production, et le stockage revient lui aussi de moins en moins cher : le prix du kilowatt stocké a été divisé par cinq en dix ans.
Il devient ainsi possible pour de plus en plus de personnes de produire leur propre énergie et de la stocker, et d’en revendre le surplus auprès de leur pairs ou du réseau traditionnel, à des tarifs réglementés par la loi. C’est ce qu’on appelle l’autoconsommation énergétique distribuée et décarbonée.

Le développement de l’autoconsommation


L’autoconsommation reste encore largement minoritaire, mais elle se développe: selon Enedis, les installations de panneaux photovoltaïques ont augmenté de 45% entre 2018 et 2019 .« Dans le village où je me rends régulièrement dans les Alpes, j’observe un changement très net : deux tiers des permis de construire et autorisation de travaux concernent des panneaux solaires cette année. Ce n’était pas le cas avant », note ainsi François Bélorgey. Cet essor de l’autoconsommation répond à l’augmentation constante des prix de l’électricité classique, mais aussi à des évolutions sociales : désir d’autonomie, choix de la sobriété énergétique. Des réglementations récentes viennent encourager et encadrer ces pratiques. Depuis 2011, l’État impose ainsi à EdF de racheter le surplus d’énergie solaire produite, via les Obligations d’Achat Solaire . L’obligation a depuis été étendue à d’autres acteurs du rachat d’énergie. Plus récemment, la norme RT2020 impose à toute nouvelle construction en France d’être, à partir de 2020, neutre ou positive en énergie en moyenne annuelle : c’est-à-dire qu’elle devra produire en moyenne au moins autant d’énergie qu’elle en consomme.

Production locale et réseau décentralisé


Depuis 2017, la loi encadre également la constitution d’unités d’autoconsommation collectives, c’est-à-dire organisées à l’échelle de plusieurs bâtiments, collectivités ou entreprises situés à proximité. Ceux-ci sont connectés entre eux et organisent en interne la production et la redistribution de l’énergie qu’ils produisent. L’énergie produite en surplus peut être réinjectée dans le réseau classique, ou échangée auprès de réseaux similaires. Pour que cette redistribution soit possible, il faut pouvoir gérer en temps réel « l’effacement de consommation » (qui consiste à réduire la consommation d’un site donné en cas de déséquilibre entre l’offre et la demande), et le stockage d’énergie décentralisé, garantir les échanges énergétiques, etc.
Aujourd’hui, quelques expérimentations existent. Le dispositif actuel pour la création d’une unité d’autoconsommation collective reste toutefois assez lourd : le magazine Reporterre note que « le cadre légal français contraint beaucoup les initiatives » tandis que Les Échos parlent carrément d’une « usine à gaz » . Selon le coordinateur général d’une coopérative d’énergie installée en Midi-Pyrénées, interviewé par Reporterre , le système est encore trop complexe pour pouvoir créer des structures ad hoc, et les taxes en vigueur ne rendent pas les économies si attractives. Mais, ajoute-t-il, « ceci devrait changer en même temps que s’enclenche une dynamique autour de l’autoconsommation collective, que chacun apprend des premiers projets, y compris le législateur, et qu’une culture énergétique se développe dans la société ». L’article note aussi que la coopérative produit, en plus de l’énergie, du lien social (comme en témoignent certains témoignages des sociétaires ). A l’instar de cette coopérative, divers projets d’autoconsommation collective se développent un peu partout en France, même si beaucoup restent expérimentaux. Ainsi en Seine-et-Marne, la commune de Maulaunay s’est équipée de 1600 m2 de panneaux photovoltaïques qui produisent l’énergie nécessaire à l’alimentation du gymnase, de la piscine et des écoles de la ville.

La transformation en profondeur du réseau et de la consommation énergétique


Pour François Bélorgey, le développement de ces unités locales de production pourrait avoir des conséquences révolutionnaires, une fois croisées avec les outils du numérique : cyber-sécurité, IA, virtualisation, 5G, « edge computing » (un mode de traitement des données massives qui tire partie de la périphérie du réseau pour éviter de surcharger le cloud), certification des échanges (comme avec les technologies de la blockchain). Car ces réseaux décentralisés d’énergie verte doivent être « intelligents » : des « smart grids » conçus pour s’adapter en temps réel aux usages et à la demande, qui reposent sur la captation de données en temps réel sur les usages ainsi que des programmes d’intelligence artificielle pour les exploiter au mieux.

Ces réseaux locaux intelligents pourraient permettre de mieux répartir la consommation énergétique et de mieux gérer les « pics de consommation » journaliers : les moments où les utilisateurs ont tendance à consommer en même temps, comme au début de la journée et en soirée. Or la production électrique est dimensionnée pour faire face à ces pics ; si ceux-ci sont moins élevés et plus espacés, la puissance nécessaire maximale diminue, et donc le recours aux énergies centralisées, charbon ou nucléaire par exemple, peut être réduit.

Dans le quartier de Brooklyn à New-York, un projet d’autoconsommation collective intelligente fait appel à la blockchain pour garder une trace infalsifiable de toutes les transactions d’énergie se faisant entre les acteurs du projet, et organiser les paiements (qui se font aux enchères entre les acteurs).
Cette combinaison de l’échelle locale et d’une possibilité d’agir en temps réel sur la répartition de l’électricité constitue, selon François Bélorgey, une transformation potentiellement révolutionnaire : « Demain, si on a des producteurs d’énergie verte locaux dotés de capacités de stockage, et qu’on peut les mettre en réseau en nombre, cela change complètement la donne : on pourra alors passer d’un réseau centralisé à un réseau maillé », c’est-à-dire à un réseau décentralisé, composé d’une multitudes de petites unités locales, « avec pour objectif de repousser la passerelle avec le réseau traditionnel, essentiellement carboné, le plus loin et le plus tard possible. Il s’agit d’échanger en priorité avec « ceux qui sont comme moi », les producteurs d’énergie verte, et d’utiliser le réseau carboné traditionnel comme un secours, une source secondaire d’énergie et non plus primaire ».
Alors que les positions se prennent dès aujourd’hui, l’expert estime plutôt que 25% des foyers seront équipés à « l’horizon 2050 ». Pour l’heure, une trentaine de projets sont en cours en France à titre expérimental.

Privacy et coût environnemental : un obstacle ?


Un système qui repose tant sur la collecte de telles données ne sera-t-il pas intrusif ? Est-il compatible avec la protection de la vie privée ? La tentative d’imposition du compteur intelligent Linky avait déjà soulevé d’importants mouvements de refus et de protestation. « Si vous devenez producteur d’énergie et que vous souhaitez l’échanger ou la vendre vous devez accepter, comme une entreprise, qu’un certain nombre de données soient communiquées au réseau et transmises à vos partenaires commerciaux », reconnaît François Bélorgey. Pour lui, la question centrale est celle des avantages réels. Dans le cas de Linky, ses détracteurs l’accusent de poser des risques pour les consommateurs et de coûter cher — pour eux, le compteur bénéficie principalement à Enedis.
La configuration serait différente dans le cas de ces réseaux. Puisqu’ils permettraient de réduire la consommation d’énergie issue de la production centralisée, l’échange de données pourrait paraître plus acceptable en raison des économies réalisées. De plus, ces échanges se feraient avec les pairs du collectif d’autoconsommation, et non avec une entité surplombante comme Enedis. Reste toutefois la question de savoir qui jouerait le rôle de tiers de confiance dans ces collectifs, chargé de collecter et traiter ces données.

Ce système pose également la question du coût informationnel de ces réseaux, qui reposent sur la collecte et le traitement en temps réel d’un grand nombre de données. Le coût énergétique du stockage et de ces données ne risque-t-il pas de contrebalancer les économies réalisées via les réseaux ? « Dans le contexte actuel d’expérimentations il existe peu d’éléments de calcul sur la question », reconnaît François Bélorgey. Mais ce n’est pas pour lui un obstacle, au vu des ordres de grandeur de consommation énergétique en jeu : « Aujourd’hui, l’ICT génère 2 à 4% des émissions de CO2 mondiales selon les périmètres de calcul retenus. La production d’énergie décentralisée verte pourrait permettait à terme de couvrir en moyenne plus de 80% des besoins énergétiques des foyers, à comparer à des objectifs de 25% ou 30% pour l’énergie centralisée renouvelable … le gain est manifestement majeur. Au vu du poids CO2 de l’énergie centralisée non renouvelable, surtout hors de France, les économies réalisées excéderont de loin les coûts informationnels. »



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