Accélérer la transformation du système électrique. – Colmont

https://unece.org/sites/default/files/2022-07/ECE_ENERGY_GE.6_2022_4_ECE_ENERGY_GE.5_2022_4_Final.pdf

#climatechange #electricite #digitalisation

Document conjoint du groupe de travail sur la numérisation dans le domaine de l’énergie du groupe d’experts sur l’efficacité énergétique et du groupe d’experts sur les systèmes d’électricité plus propres

Economic Commission for Europe – Committee on Sustainable Energy
Group of Experts on Energy – Group of Experts on Cleaner Efficiency
Electricity Systems

Eighteenth session
Geneva, 19-20 September 2022
Round table on digitalizing electricity through digitalization

Ninth session
Geneva, 3-4 October 2022
Unlocking energy efficiency potential systems

–

Abstract

Les solutions numériques permettent des avancées en matière de connectivité, de données et d’analyse, et peuvent considérablement augmenter l’efficacité globale du système énergétique et faciliter la réalisation des objectifs de développement durable. Les innovations numériques offrent de nouveaux moyens de relever les défis du processus global de fourniture d’énergie, en plus de l’efficacité énergétique spécifiquement, et de trouver des moyens exceptionnels pour les résoudre.

Le présent document a été élaboré conformément aux plans de travail pour 2022-2023 du Groupe d’experts sur l’efficacité énergétique (ECE/ENERGY/2021/10) et du Groupe d’experts sur les systèmes électriques plus propres (ECE/ENERGY/2021/8), qui chargent ces groupes d’experts d’étudier conjointement les possibilités et les effets secondaires de la numérisation des systèmes électriques, en mettant l’accent sur l’efficacité des systèmes, les modèles commerciaux innovants et l’élaboration de politiques efficaces. Ces travaux ont été menés sous l’égide de l’Équipe spéciale sur la numérisation de l’énergie (hébergée par le Groupe d’experts sur l’efficacité énergétique), qui sert de cadre aux organes subsidiaires du Comité de l’énergie durable pour mener des recherches pertinentes et évaluer les possibilités et les défis sectoriels. Le document examine les possibilités et les avantages de la numérisation des systèmes électriques, dresse la liste des parties prenantes et décrit les défis que doivent relever les autorités publiques, les acteurs du secteur privé et les utilisateurs finaux. Il se termine par des recommandations sur les politiques à mettre en œuvre pour accélérer la transformation des systèmes électriques par la numérisation, afin d’atteindre des niveaux d’efficacité plus élevés tout en garantissant la sécurité et la durabilité. Le document contient également les résultats d’une enquête lancée pour obtenir des avis d’experts sur les défis et les opportunités de la numérisation des systèmes énergétiques dans différentes régions du monde.

Considérations relatives à la numérisation des systèmes électriques du point de vue de l’offre

La part mondiale de l’électricité dans la consommation finale d’énergie est passée de 15 % en 2000 à 20 % aujourd’hui. D’ici 2040, elle devrait passer à 24 % si les pays maintiennent leur cap actuel, et elle pourrait atteindre 31 % si les pays adoptent une électrification efficace d’une série d’utilisations de l’énergie. Les technologies numériques, en tant que moyen de coordonner, d’analyser et d’interpréter des quantités croissantes de données sur les systèmes énergétiques, les préférences des utilisateurs et les exigences des systèmes, peuvent faciliter l’optimisation complexe des systèmes d’énergie décentralisée et seront au cœur de l’électrification multisectorielle. Dans les systèmes énergétiques électrifiés, la numérisation garantira des avantages nets globaux pour le système et ses participants et permettra de progresser vers une amélioration continue de l’efficacité énergétique.
La numérisation devient de plus en plus une partie intégrante et essentielle des politiques énergétiques. Son rôle dans le secteur de l’énergie peut être résumé à l’aide d’un “cadre 4D” (figure I) : numérisation, décentralisation, déréglementation/démocratisation et décarbonisation.
La réduction de l’empreinte carbone du secteur de l’énergie et des incidences environnementales résultant de la production, du transport et de l’utilisation de l’énergie, est poursuivie en partie par des politiques qui favorisent la production décentralisée basée sur des sources d’énergie renouvelables ainsi que par des efforts de déréglementation et de dégroupage. Il en résulte souvent un découplage spatial et temporel de l’approvisionnement en énergie et des sources de production. Les technologies numériques, en tant que moyen de coordonner, d’analyser et d’interpréter des quantités croissantes de données sur les systèmes énergétiques, les préférences des utilisateurs et les exigences des systèmes, peuvent faciliter l’optimisation complexe au niveau du système d’un secteur énergétique décentralisé. Par exemple, les données et leur utilisation efficace seront essentielles pour améliorer encore la prévision des ressources énergétiques variables (p. ex., éoliennes, solaires). Les nouvelles solutions technologiques peuvent également contribuer à optimiser le stockage de ces ressources énergétiques afin de garantir la fourniture d’énergie lors d’événements climatiques extrêmes tels que les vagues de chaleur et les incendies de forêt, entre autres. En augmentant l’automatisation et la transparence des processus et de l’utilisation des ressources, la numérisation peut contribuer à la réduction de l’empreinte carbone du secteur de l’énergie en identifiant et en corrigeant les inefficacités.
Pour exploiter pleinement le potentiel de la numérisation dans le secteur de l’énergie, il faut disposer d’une dorsale solide et pleinement développée pour les technologies de l’information et des communications (TIC), ainsi que d’un accès largement disponible aux infrastructures de réseaux mobiles et fixes. Les défis ouverts liés à la demande d’électricité et de ressources découlant de la numérisation, ainsi que la confidentialité des données, la cybersécurité ou la complexité des décisions automatisées, restent largement non résolus et nécessitent des solutions immédiates et durables. En outre, la numérisation exige l’application de contrôles de cybersécurité rigoureux dès la phase de planification afin de garantir un niveau élevé de cybersécurité et de réduire les vulnérabilités potentielles.

Acteurs impliqués dans la numérisation des systèmes électriques

La numérisation des systèmes électriques est un processus complexe avec de multiples interdépendances entre les acteurs des secteurs international, gouvernemental, privé et civil. En général, les parties prenantes impliquées dans la numérisation des systèmes électriques se répartissent en quatre grands groups :

Les organisations gouvernementales internationales, les gouvernements locaux et nationaux, ainsi que les organisations internationales ;
Les organisations non gouvernementales (ONG) nationales et internationales favorisant l’inclusion sociale, la montée en compétence numérique, la transparence et la lutte contre la corruption, ou la responsabilisation des acteurs du marché ;
Tous les types d’entreprises d’électricité et d’entreprises de l’économie numérique, du niveau local au niveau international ;
Consommateurs et prosommateurs ou communautés énergétiques (y compris locales).

Le tableau 1 donne un aperçu des différentes parties prenantes, de leur principal intérêt à influencer la numérisation ainsi que des vitrines qui servent d’exemples pratiques de la systématisation susmentionnée.

Les groupes de parties prenantes mentionnés exercent généralement une influence à la fois verticale et horizontale, sur d’autres organisations homologues au sein de la même couche de parties prenantes (horizontale) ou au-delà (verticale). Reconnaissant que l’élaboration des politiques est un processus complexe qui va au-delà des simples représentations schématiques, les influences verticales et horizontales peuvent être exercées simultanément et s’affaiblir ou se renforcer mutuellement, notamment dans un monde multilatéral.

Opportunités et avantages de la numérisation du système électrique

Les technologies numériques offrent toute une série de possibilités qui profitent aux consommateurs d’électricité, aux prosommateurs, aux fournisseurs d’énergie, aux gestionnaires de réseaux et au système dans son ensemble, notamment une meilleure efficacité, des économies et une meilleure fiabilité, une meilleure résilience du système énergétique et la sécurité énergétique. En outre, ils soutiennent la transition accélérée vers des ressources énergétiques propres. Les appareils connectés via l’internet des objets (IoT), ainsi que les possibilités offertes par les techniques de science des données, comme l’intelligence artificielle (IA) et l’apprentissage automatique (ML), la blockchain et d’autres technologies, peuvent débloquer des ressources de réponse à la demande plus importantes, offrir des solutions nouvelles et innovantes en matière de flexibilité du réseau pour faire face à une variabilité et une incertitude accrues, améliorer l’efficacité énergétique et faciliter l’intégration de parts plus importantes d’énergies renouvelables variables de manière rentable, fiable, résiliente et sûre.^[1]

[1] International Energy Agency, “Power Systems in Transition”, Report extract: Cyber resilience, Available at: https://www.iea.org/reports/power-systems-in-transition/cyber-resilience (accessed 10 May 2022).

L’efficacité de l’ensemble du système électrique pourrait être considérablement améliorée par l’introduction de mesures en temps réel provenant d’un réseau plus numérisé, ce qui offre des possibilités d’amélioration du fonctionnement du réseau. Plus précisément :

L’efficacité de l’ensemble du système électrique pourrait être considérablement améliorée par l’introduction de mesures en temps réel provenant d’un réseau plus numérisé, ce qui offre des possibilités d’amélioration du fonctionnement du réseau. Plus précisément :
- Prise de décision basée sur des données en temps réel plutôt que sur des modèles statiques. Il s’agit notamment d’utiliser les données en temps réel pour améliorer la prise de décision des opérateurs, la connaissance de la situation, la gestion des actifs et l’analyse des études de fiabilité ;
- L’optimisation et l’agrégation du réseau, rendues possibles grâce à un équilibrage de la charge et à des contrôles du réseau en temps réel encore plus intelligents, rendus possibles par les dispositifs connectés et les capacités de surveillance avancées, d’une part, et les tarifs dynamiques du réseau, d’autre part, permettront de répartir les sources les plus économiques et durables pour répondre à la demande à tout moment ;
- la flexibilité du réseau, qui permet de gérer un réseau très variable et incertain grâce à un meilleur accès aux ressources possibles (notamment du côté de la demande). Tirer parti des capacités flexibles des véhicules électriques (VE) et de la connectivité Internet de nombreux équipements électriques et électroniques sur le terrain, qui pourraient soulager le réseau pendant les périodes où le risque de fiabilité est élevé (conditions de stress) ;
- Télésurveillance :
  - Des actifs du réseau – fournit aux opérateurs de réseau une meilleure connaissance de l’état des actifs, à la fois en temps réel et tout au long du cycle de vie, optimisant ainsi les opérations. Le niveau accru d’information rapproche les opérations des conditions optimales et des capacités du réseau, améliorant la gestion des flux d’énergie, réduisant les taux de perte, etc. En fin de compte, cela conduit à une exploitation plus fiable et durable du réseau ;du réseau et des actifs technologiques – couplé à la maintenance et à l’exploitation à distance, il permet de mieux connaître l’ensemble de la chaîne, de mieux comprendre la cause d’une panne et d’intervenir plus rapidement, ce qui réduit le temps de rétablissement. La disponibilité et le partage des données pourraient également améliorer la visibilité et la connaissance du réseau et des réseaux environnants, ce qui permettrait aux gestionnaires de réseau de prendre de meilleures mesures pour éviter les effets en cascade. Cela pourrait également permettre de réduire les investissements futurs en utilisant les actifs actuels jusqu’à leurs limites techniques (en réduisant les marges.
  - Les fournisseurs d’énergie seront en mesure de recevoir les dernières informations sur la consommation des clients, tandis que ces derniers recevront des signaux de prix et des tarifs actualisés à la minute près. Cela peut conduire à une tarification de l’énergie en temps réel. Il est facile de créer des marchés locaux de l’énergie, ce qui augmente la consommation locale d’énergie produite localement, réduit la dépendance à l’égard du réseau tout en offrant plus de choix aux particuliers et encourage les investissements individuels dans les ressources énergétiques distribuées, y compris le stockage. ressources énergétiques distribuées (DER), y compris le stockage. Cela conduira également à un état d’esprit de prosommateur où un client informé et compétent pourra prendre des décisions sur la participation aux services et à l’assistance du réseau grâce à la connectivité et à l’analyse.
- Au fur et à mesure que les DER et d’autres ressources non traditionnelles continueront de remplacer les ressources de production traditionnelles de l’industrie, la combinaison de combustibles et les caractéristiques opérationnelles du système changeront. Les DER nécessiteront des changements dans la façon dont le système est planifié et exploité, ce qui exigera une visibilité accrue du système de distribution et une meilleure coordination de l’interface transport-distribution.
- L’évolution du paysage énergétique est marquée par l’intégration difficile de sources d’énergie renouvelables variables et une part croissante de DER dans le mix énergétique. Ces deux phénomènes nécessitent de modifier la façon dont le système est planifié et exploité, en traitant les DER comme une ressource de flexibilité. Il faudra également modifier les outils et les modèles utilisés. Les innovations numériques peuvent contribuer à garantir la précision et la validité des outils de modélisation et d’étude face à ces incertitudes.
- L’impact des DER sur le réseau électrique en vrac (bulk power system – BPS) du point de vue de la planification du transport et de l’analyse du système peut être résumé par deux aspects clés :
  - Modélisation : représentation de l’ensemble des DER dans les études de fiabilité du secteur BPS, amélioration des capacités et de l’expertise de l’industrie en matière de représentation des DER, développement d’ensembles de données robustes et raisonnables pour les simulations dynamiques et de flux d’énergie ;
  - Études : améliorer les techniques, les modèles et les méthodes d’étude afin de s’assurer que les conditions d’exploitation les plus difficiles sont choisies pour les études de fiabilité du BPS, identifier les conditions d’exploitation clés et les sensibilités à réaliser, améliorer les outils logiciels et les capacités d’étude, y compris les outils AI/ML pour développer des algorithmes afin de prendre en compte les conditions météorologiques et autres conditions environnementales, et intégrer d’autres données pour améliorer les résultats et optimiser le rôle des actifs énergétiques dans un système plus large.
- Grâce à une plus grande souplesse dans la planification et la conception des réseaux, la numérisation permettra de mettre en place davantage de “solutions non câblées”, c’est-à-dire des solutions de transport et de distribution non traditionnelles, telles que les DER, l’efficacité énergétique et la réponse à la demande, ainsi que des logiciels et des contrôles de réseau qui reportent ou remplacent la nécessité de mettre à niveau des équipements spécifiques (lignes, transformateurs, etc.) en réduisant la charge au niveau des sous-stations ou des circuits.
- Le réseau numérique sert et favorise un écosystème plus large et plus profond – composé de bâtiments intelligents, de la recharge intelligente des véhicules électriques, des services de véhicule à réseau, des prosommateurs, de l’analyse en bordure de réseau, etc.
- Outre une exploitation et une planification plus optimales du réseau, la disponibilité d’un ensemble de données plus dynamiques issues de la numérisation du réseau sera essentielle pour construire un réseau électrique plus souple et plus résilient. Les avantages supplémentaires de la disponibilité et de l’analyse de ces données peuvent être classés en deux grandes catégories :
  - Avantages liés aux actifs, aux outils et à la technologie – Les avantages opérationnels et commerciaux pour l’exploitation du réseau, la gestion des actifs et l’approvisionnement en marchandises, notamment :
    - Gestion des actifs de l’entreprise.
      - L’infrastructure physique d’une entreprise d’électricité repose sur l’importance de préserver et de protéger ses actifs. La numérisation de ces actifs physiques permet de les surveiller et de les contrôler de manière à favoriser l’efficacité et l’optimisation des performances et de la gestion et à créer de la flexibilité pour stimuler la résilience. Les services publics doivent s’éloigner des stratégies traditionnelles de gestion des actifs et s’orienter vers le développement de stratégies numériques globales avec, au cœur, une gouvernance des données et une cybersécurité solides. Les centrales électriques virtuelles ainsi que la concurrence accrue des fournisseurs d’énergie sont quelques-unes des transformations du marché. La disponibilité de données plus dynamiques, combinée à des analyses avancées, permettra une gestion plus optimale des actifs conduisant à une maintenance prédictive, par opposition à la maintenance systématique et conditionnelle traditionnelle, et à un maintien des actifs basé sur l’usure réelle des actifs, par opposition au remplacement systématique ;
    - Prévisions de la demande et données météorologiques.
      - La nouvelle réalité des services publics d’électricité et des gestionnaires de réseaux (y compris leurs efforts en faveur de la transition énergétique, l’évolution des schémas de demande en raison de l’éloignement des lieux de travail et des événements naturels plus extrêmes, etc. ) a perturbé les prévisions de la demande des services publics, rendant plus difficile la prévision de la consommation d’électricité. Aujourd’hui plus que jamais, des investissements intelligents dans des actifs distribués et gérés à distance (par exemple, des compteurs intelligents) sont nécessaires pour apporter valeur et efficacité. La recherche sur les prévisions, y compris l’utilisation de l’IA et du Big Data, sera également essentielle ;
    - Avantages pour les clients – De nombreux clients de l’énergie d’aujourd’hui sont des natifs du numérique et attendent de l’innovation de la part de leur fournisseur d’énergie, notamment un plan de points de contact personnalisé, des informations sur l’utilisation actuelle et des options d’intégration des appareils intelligents à domicile. En utilisant les avantages du Big Data, les compagnies d’électricité et les fournisseurs d’énergie peuvent obtenir des informations sur le comportement des consommateurs afin d’améliorer le service à la clientèle et d’obtenir des informations précises sur les demandes des clients, tout en protégeant la confidentialité des données. Les fournisseurs d’énergie peuvent travailler de manière plus stratégique et plus intelligente pour améliorer les résultats et augmenter les revenus. Les opportunités comprennent deux grandes catégories :
      - Réduction ou élimination des coûts. Cela concerne :
        la réaction de la capacité de production à l’évolution de la demande (de pointe) ;
        la réaction de la capacité de transmission et de distribution à la variation de la demande (de pointe) ;
        l’adaptation du réseau aux conditions environnementales telles que les événements naturels extrêmes ;
        les coûts énergétiques liés à la variation de l’énergie dans chaque période (heures creuses, heures de pointe et heures de forte charge) ; il est clair que les coûts énergétiques évités varient selon les régions et sont basés sur les données actuelles du marché de l’énergie ;
        les coûts externes des émissions de gaz à effet de serre liés à la variation de la consommation d’énergie dans chaque période (heures creuses, heures de pointe et heures critiques), le cas échéant ;
        un comptage et une facturation plus faciles et moins sujets aux erreurs grâce à l’utilisation de compteurs intelligents.
      - Stratégies d’engagement des clients (y compris des choix plus larges en matière de consommation d’énergie). La réalisation des objectifs de la transformation du système énergétique vers un mix énergétique plus propre doit être un processus centré sur le client. Le fournisseur de services énergétiques doit prendre en compte le rôle du client qui n’est plus un consommateur passif d’énergie mais un citoyen de l’énergie (s’engageant dans la fourniture de services énergétiques doit prendre en compte le rôle du client qui n’est plus un consommateur passif d’énergie mais un citoyen de l’énergie (s’engageant dans le discours sur l’énergie et prenant des décisions conscientes concernant l’énergie ou certains de ses services) et élaborer des programmes autour de ces nouveaux rôles :
        Programmes de véhicules électriques et d’efficacité énergétique – Au fur et à mesure que les pays imposent l’utilisation de technologies neutres en carbone, ainsi que la réduction et l’élimination éventuelle des produits d’origine fossile, l’adoption par les consommateurs des mesures d’incitation en faveur des programmes à faible émission de carbone et d’efficacité énergétique devra être gérée par des campagnes d’éducation ciblées et des actions de sensibilisation des clients. Cela est facilité par l’utilisation de techniques d’apprentissage automatique et d’analyses pour la segmentation des clients, la désagrégation des signaux de charge, les réponses vocales et les applications d’aide à la clientèle, en plus des investissements dans les infrastructures et des mesures incitatives pertinentes, combinés à l’augmentation du coût de l’utilisation des fossiles, par exemple via la taxe sur le carbone. La numérisation peut avoir un impact profond et durable sur le secteur de l’électricité, en particulier sur les activités orientées vers le client. Les programmes d’efficacité énergétique et d’économies d’énergie peuvent être conçus, déployés et leur impact empirique examiné en peu de temps, notamment par rapport aux nouvelles capacités de production, dont la construction et la mise en service peuvent prendre des années.
        Détection et diagnostic des pannes – En donnant aux clients l’avantage d’une alerte précoce et d’une estimation précise des délais de rétablissement, on augmente la confiance des clients et on améliore la préparation et la réactivité des services publics en cas de tempête. L’amélioration de l’accès à de vastes ensembles de données accroît la réactivité et la fiabilité pour tous les acteurs de la sécurité publique. Les clients peuvent également soutenir le réseau en adaptant leur comportement ou en apportant de la flexibilité grâce aux DER locales. Les programmes DER permettraient d’améliorer la capacité à tirer parti des micro-réseaux ou de la segmentation ou de l’îlotage intelligents afin d’atténuer les effets du changement climatique. segmentation/îlotage intelligents pour atténuer ou éliminer l’impact des pannes.
        Programmes de tarification dynamique
        Les gestionnaires de réseau ont un accès immédiat à leur base de clients et de consommateurs et ont la possibilité de déployer à grande échelle des programmes de tarification dynamique et de suivi, ainsi que de les intégrer aux programmes de gestion de la charge d’urgence. Cela est particulièrement utile pour les clients qui se trouvent dans une zone à forte consommation d’énergie. Les opérateurs de réseau et les fournisseurs d’énergie peuvent intégrer des programmes d’économie d’énergie pour les clients critiques tout en réduisant leur propre risque d’exploitation.
- Dans le contexte des avantages sociaux et économiques de la numérisation, outre le fait qu’elle contribuera à un système électrique plus propre, il est avancé que :
  - La transformation numérique pourrait débloquer 1,3 trillion de dollars US de valeur pour le secteur de l’électricité s’il embrasse la numérisation ;
  - Le pourcentage des bénéfices du secteur de l’électricité qui sont en jeu grâce à la transformation numérique (par l’ajout de valeur et la migration) au cours de la prochaine décennie est estimé à 45 % ;
  - Outre les avantages économiques, la numérisation permettra aux clients de jouer un rôle plus actif sur le marché de l’énergie et de remodeler ainsi la dynamique des marchés de l’électricité, contribuant ainsi aux objectifs environnementaux et sociaux ;
  - La numérisation du système électrique créera un flux sain d’emplois divers – elle transformera les emplois existants et en créera de nouveaux. Un nouvel ensemble de compétences sera nécessaire pour entretenir et gérer les actifs, exploiter le réseau et effectuer les analyses connexes.

Les défis de la numérisation des systèmes électriques

Si la numérisation des systèmes électriques offre de nombreuses possibilités et de nombreux avantages, la transition pose également des défis considérables, qui doivent être pris en compte par les autorités publiques chargées d’encourager un taux d’adoption plus élevé, les acteurs du secteur privé chargés de les déployer et de les exploiter, et les clients.
Pour gérer les problèmes économiques, sociaux ou environnementaux potentiels découlant de l’adoption des technologies numériques dans les réseaux d’électricité, il est important de comprendre le rythme acceptable de la transformation, tout en tenant compte du point de départ des différents réseaux d’électricité. De nombreuses entreprises de services publics utilisent du matériel et des logiciels obsolètes, notamment des systèmes de gestion des données utilisant différentes architectures logicielles. Cependant, comme l’intégration des données entre les différents matériels et logiciels des systèmes d’énergie est souvent limitée, voire inexistante, les anciens systèmes sont largement isolés des nouvelles plateformes. Dans le même temps, les investissements dans la numérisation sont principalement orientés vers de nouveaux systèmes et technologies, plutôt que vers la mise à niveau des anciens. Par conséquent, si certaines régions ont la capacité économique de mettre en œuvre un processus de numérisation plus rapide, d’autres peuvent être confrontées à des problèmes d’accessibilité financière et à des difficultés logistiques lorsqu’elles tentent d’accélérer une transformation systémique plus profonde. Par conséquent, un suivi continu des avantages et des coûts de la numérisation des systèmes électriques est essentiel pour tenter d’adopter une approche équitable des effets potentiels de la distribution.
Comme les politiques climatiques orientent souvent la consommation d’énergie vers l’électricité, on peut s’attendre à une augmentation significative de la demande d’électricité. En outre, la dépendance de la société à l’égard de l’électricité augmentera, ce qui entraînera un coût beaucoup plus élevé des défaillances du réseau électrique. Une mesure et une gestion plus granulaires des ressources et des charges d’énergie électrique au niveau des actifs, rendues possibles par l’écosystème de la numérisation, sont nécessaires.
Cependant, comme la demande de données a augmenté de façon exponentielle au cours des dernières années, un élément important est l’augmentation du nombre de centres de données et leur consommation intensive d’électricité. Bien que les centres de données soient des moteurs importants pour le déploiement de nouvelles capacités de production d’énergie renouvelable (par le biais d’accords bilatéraux d’achat d’électricité) et même si une attention accrue a été accordée récemment au lien entre les données et la demande d’énergie, aucune normalisation des paramètres durables et de la performance énergétique des centres de données n’est actuellement disponible.
En outre, un besoin accru de capacité de stockage et de traitement des données, ainsi que d’autres technologies numériques dans des systèmes énergétiques en constante évolution, nécessitera – tout comme le processus global de transformation des systèmes énergétiques – des volumes importants de matériaux critiques. Dans le contexte géopolitique actuel et compte tenu de la flambée des prix enregistrée ces dernières années, l’augmentation des coûts de la numérisation peut décourager les décideurs de prendre des mesures décisives et immédiates en faveur de la numérisation. Une solution dans ce domaine est la blockchain qui permet la mise en place d’infrastructures décentralisées comme, par exemple, un registre décentralisé des actifs énergétiques qui permettrait également d’accroître l’interopérabilité, la cybersécurité et l’efficacité des services énergétiques complémentaires. De nombreuses blockchains utilisent aujourd’hui une quantité très limitée d’électricité pour fonctionner, car elles reposent sur un mécanisme de validation différent de celui de la validation originale par preuve de travail.
Une infrastructure interopérable de calcul, de mise en réseau et de stockage doit exister pour recueillir des données provenant de multiples actifs et dispositifs énergétiques, permettant le partage, l’analyse et l’utilisation des flux de données. Ce faisant, les normes de cybersécurité doivent être prises en compte dès la conception, afin de garantir des normes de sécurité pour tous les composants des systèmes. Tout projet d’investissement ou de recherche devrait aborder explicitement les éléments de l’infrastructure technologique nécessaire à un déploiement réussi, en se concentrant sur les flux de données en temps réel, la sécurité des données, les normes d’interopérabilité, la synchronisation et la distribution, tout en abordant également la protection de l’identité et la confidentialité. Les solutions open-source devraient être privilégiées pour assurer l’interopérabilité requise.
Une autre conséquence des politiques climatiques actuelles, déjà présente dans de nombreuses zones géographiques, est la pénétration accrue des DER et l’avènement des prosommateurs. Leur nombre continuera d’augmenter dans les années à venir, ce qui posera des problèmes de planification importants aux opérateurs de réseaux. De plus, l’intermittence de la production des DER (principalement des énergies renouvelables telles que l’énergie solaire sur les toits) sera également difficile à gérer, car les opérateurs de réseau devront assurer à la fois le bon fonctionnement de l’ensemble du réseau et la demande des prosommateurs pendant les heures creuses. Ainsi, l’expansion de l’écosystème des prosommateurs (qui comprend le stockage ou la gestion de l’énergie sur le réseau et dans les foyers) – entièrement basé sur des technologies et des services numériques – posera des des défis pour les opérateurs de réseau. Dans le même temps, si elles sont gérées correctement, les DER peuvent passer du statut de défi à celui de solution, en favorisant la flexibilité du réseau et en réduisant la congestion. Cela peut être renforcé par les capacités avancées intégrées dans les nouvelles ressources de charge telles que les véhicules électriques, où de grandes parties de la demande peuvent fournir au réseau une flexibilité supplémentaire et des services de fiabilité essentiels s’ils sont conçus pour le faire. C’est pourquoi il convient de faciliter les investissements individuels dans les DER. Il s’agit notamment de simplifier le processus d’installation et de permettre aux particuliers de participer plus activement aux marchés énergétiques locaux en rationalisant le processus de création de communautés énergétiques et d’autres types de micro-réseaux. Ces marchés locaux de l’énergie peuvent constituer une source précieuse de flexibilité, en particulier si les échanges entre pairs et entre communautés sont encouragés par la législation et associés à des tarifs de réseau dynamiques utilisés comme outil de gestion de la congestion par les gestionnaires de réseau. Il existe de nombreux projets de démonstration dans ce domaine et une approche réglementaire plus souple est nécessaire pour accélérer la mise à l’échelle des projets pilotes réussis.
Dans le contexte géopolitique actuel, le sujet de la cybersécurité devient encore plus important. S’il existe des études de cas spécifiques sur des cyberattaques contre des systèmes électriques et s’il convient d’en tirer des leçons, aucune attaque générale et prolongée contre des infrastructures énergétiques critiques n’a été enregistrée jusqu’à présent. À mesure que les systèmes se numérisent – et sont donc sans doute plus vulnérables aux risques de sécurité – la nécessité de sécuriser les données des systèmes et d’assurer la confiance des utilisateurs est vitale pour accélérer la numérisation. Cela engendrera un coût financier pour protéger le système contre les cyber-attaques ainsi que pour former des professionnels dans ce domaine. Cela augmentera également l’aspect confiance entre les entités économiques et politiques, y compris dans la chaîne d’approvisionnement.
En outre, même en l’absence de cyber-attaques, les préoccupations des utilisateurs en matière de protection de la vie privée risquent d’augmenter. Même si, par exemple, la numérisation éliminera l’interaction humaine avec les données de l’utilisateur – augmentant ainsi la confidentialité des données personnelles – la sensibilité des clients au partage des données relatives à leur demande devrait augmenter. Pour ces raisons, le renforcement des rôles et des responsabilités de la gestion des données pour tous les acteurs impliqués (par exemple, les gestionnaires de réseau, les fournisseurs d’énergie, les agrégateurs de données, les autorités centrales et locales, les clients, les prosommateurs, etc.) jouera un rôle important dans les années à venir.
Comme dans d’autres processus de transformation, la numérisation soulève d’importantes questions sociales et économiques liées aux marchés du travail, car sa pénétration entraînera une réduction des activités actuelles à forte intensité humaine, ce qui se traduira par une perte potentielle d’emplois. Si certaines activités deviendront obsolètes, de nombreux nouveaux sous-secteurs économiques seront créés dans le processus. La planification, la production, l’installation, l’exploitation ou la maintenance des différents composants de l’écosystème de la numérisation se traduisent par des emplois et une valeur ajoutée économique supplémentaires. Pour compenser toute perte d’emploi potentielle, des programmes cohérents de formation et de recyclage doivent être élaborés avant le déploiement des écosystèmes numérisés. Il est important de noter que la numérisation permettra également d’accroître l’intégration du marché et d’offrir de nouvelles opportunités à de nombreux groupes marginalisés de la société.

Conclusions et recommandations sur les politiques publiques permettant de tirer pleinement parti de la numérisation des systèmes électriques

La compréhension des opportunités de la numérisation des systèmes électriques, ainsi que l’identification des mesures permettant de compenser ou de diminuer les risques de mise en œuvre, sont essentielles pour libérer tout le potentiel de la numérisation et sa contribution à la transformation du système électrique.
La création de cadres réglementaires favorables et la fourniture d’une infrastructure de base (par exemple, des compteurs intelligents) pour soutenir des modèles commerciaux nouveaux ou améliorés axés sur la numérisation du système électrique seront une priorité importante pour les parties prenantes. Favoriser la sensibilisation du public aux avantages des services offerts par cette numérisation et engager davantage les individus au sein du marché de l’énergie devrait également être une étape clé dans la création d’une culture numérique durable et à long terme parmi les clients, les propriétaires d’entreprises et les décideurs. À court terme, les campagnes de sensibilisation du public – menées principalement par des groupes de réflexion, des ONG et des entreprises – peuvent susciter l’intérêt et inciter les clients actuels (qu’il s’agisse de ménages ou de consommateurs industriels) à adapter leur comportement et à envisager un rôle plus actif en tant que prosommateur ou consommateur dans un micro-réseau ou un marché énergétique local. En parallèle, pour un impact à court et moyen terme, des campagnes et des formations de requalification et de perfectionnement sont nécessaires pour les professionnels actuels afin de tirer parti du niveau accru de numérisation des réseaux électriques et de réduire l’impact social et économique sur les marchés du travail. Enfin, l’adaptation du programme universitaire actuel – pour les étudiants en technique, en sciences sociales ou en économie – afin d’aborder l’intersection entre les technologies numériques, les systèmes énergétiques et les objectifs de développement durable produira un effet durable.
L’inclusion des clients et de la société civile, des opérateurs commerciaux, des autorités centrales et des décideurs locaux est essentielle dans le processus de numérisation des systèmes électriques. Dans ce contexte, les opportunités et les défis peuvent être évalués de manière exhaustive, car les parties prenantes sont touchées différemment par les politiques publiques potentielles. En outre, les décisions prises avec une large participation de tous les types de parties prenantes permettront d’élaborer des stratégies, d’exécuter les plans conçus ou de contrôler les résultats en temps voulu.
Le tableau 2 présente un ensemble de politiques publiques et de stratégies commerciales recommandées qui peuvent être mises en œuvre pour augmenter le niveau de numérisation des systèmes d’électricité, avec des avantages majeurs dans le processus de décarbonisation, en assurant la sécurité de l’approvisionnement et en maintenant le caractère abordable de l’électricité.
Les possibilités d’améliorer l’efficacité énergétique dans la production, la transmission, la distribution et la consommation d’énergie, dans la mesure où cela s’avère faisable d’un point de vue opérationnel, technique et économique, devraient être considérées comme prioritaires pour garantir la réduction et l’amélioration de la gestion de la demande énergétique globale avant d’investir dans toute infrastructure d’approvisionnement énergétique. Dans ce contexte, l’attention devrait également se porter sur les solutions numériques visant à améliorer l’efficacité énergétique, qui se caractérisent par leur court délai de déploiement, apportant ainsi des effets positifs presque immédiats et tangibles.
Le secteur de l’électricité est mûr pour tirer profit de la transformation numérique. En tirant parti des éléments constitutifs de la numérisation, tels que les plateformes de services, les appareils intelligents, l’informatique en nuage et les analyses avancées, les entreprises du secteur ont la possibilité d’accroître le cycle de vie des actifs des infrastructures, d’optimiser les flux des réseaux électriques en tirant parti de ressources flexibles et d’innover avec des services centrés sur le client. De nouveaux gisements de valeur pourraient également être exploités “au-delà de l’électron” en exploitant le Big Data dans tous les secteurs. De même, les acteurs gouvernementaux peuvent exploiter le potentiel que les technologies numériques apportent au secteur de l’électricité, afin de favoriser la transparence, l’inclusion et la responsabilité dans la prise de décision en matière de politique énergétique.

Annexes

Le groupe de travail sur la numérisation de l’énergie a créé une enquête pour mieux comprendre comment la numérisation est perçue et évaluée parmi les différentes parties prenantes du secteur de l’énergie, afin de mieux saisir les défis et les opportunités de la numérisation des systèmes énergétiques à travers les géographies. L’enquête a été menée entre le 1er et le 15 avril 2022 ; elle a recueilli 60 observations provenant de 20 États membres de la Commission économique des Nations unies pour l’Europe (CEE) et de 11 États non membres de la CEE. Bien que les résultats présentés puissent ne pas être représentatifs de certaines géographies, ils sont indicatifs de la façon dont le concept de numérisation est perçu au niveau mondial.

Réponses et interprétation des résultats

Principaux obstacles qui empêchent les pays de mettre en œuvre les technologies numériques

L’enquête a montré que le manque de sensibilisation aux avantages de la numérisation, le manque de financement, ainsi que le manque de compétences numériques sont les principaux obstacles à une mise en œuvre rapide des technologies numériques dans les systèmes énergétiques. La figure III présente les principaux obstacles identifiés par l’enquête, qui empêchent les pays de mettre en œuvre plus rapidement les technologies numériques.

Parmi les suggestions sur la manière de surmonter ces problèmes et d’autres obstacles, les personnes interrogées ont proposé de :

Sensibiliser les décideurs aux avantages de la numérisation des systèmes énergétiques. Cela implique (i) de repenser l’importance de la numérisation, en tant que secteur clé des économies nationales ; (ii) de mener des études et des analyses avec un fort engagement des parties prenantes, afin de révéler les avantages concrets de ces investissements ; (iii) de développer et d’exécuter des programmes de “renforcement des capacités” afin d’accroître la culture numérique de toutes les autorités concernées ;
Nécessité d’une meilleure coordination entre les différentes parties prenantes, telles que les entreprises de services publics, les gestionnaires de réseaux et les administrations locales ;
Développer des fonds et des outils financiers spécifiques pour débloquer des investissements à grande échelle dans la numérisation des secteurs de l’énergie ;
la nécessité d’accroître le niveau de cybersécurité et de faire connaître ces réalisations au grand public, afin de susciter une demande accrue de technologies numériques de la part des clients ;
Augmenter le nombre de programmes éducatifs (dans les universités et les lycées) et de cours professionnels (montée en compétence, reconversion) afin d’accroître progressivement le niveau de culture numérique parmi les employés actuels et futurs des secteurs de l’énergie ;
Campagnes de sensibilisation du grand public.

Principaux avantages que la numérisation pourrait apporter au secteur de l’énergie et stratégies à mettre en œuvre pour en tirer parti

Si les avantages sociaux et économiques de la numérisation du secteur de l’énergie ont été clairement reconnus par les répondants, les avantages les plus importants identifiés sont les avantages techniques et environnementaux de l’augmentation des investissements numériques.
Les résultats de l’enquête suggèrent les principaux avantages suivants que la numérisation pourrait apporter au secteur de l’énergie (Figure IV).

En ce qui concerne les stratégies nécessaires à la mise en œuvre de la numérisation et à l’exploitation des avantages identifiés ci-dessus, les personnes interrogées ont suggéré ce qui suit :
- Une même prise de conscience des décideurs sur les avantages économiques et sociaux apportés par un niveau plus élevé de numérisation des systèmes énergétiques ;
- Un besoin accru d’information au niveau du grand public. Les avantages de la numérisation devraient être promus auprès des utilisateurs finaux, afin de générer une demande ascendante d’outils numériques plus performants pour la consommation et la gestion de l’énergie ;
- Les opportunités de financement ont également été identifiées comme une solution pour à la fois 1) lancer des projets pilotes qui peuvent mettre en évidence différents avantages sociaux, économiques et environnementaux et 2) étendre les projets de numérisation réussis existants afin de bénéficier d’avantages globaux accrus au niveau des systèmes et des clients.

Les plus grands défis des données, de leur gestion et de leur utilisation

La gouvernance et la collecte des données représentent la moitié des défis identifiés par les répondants, lorsqu’il s’agit du Big Data et de son utilisation. Les principaux défis concernant les données, leur gestion et leur utilisation, identifiés par les personnes interrogées, sont présentés dans la figure V.

Raisons qui freinent la mise en œuvre de la numérisation dans le secteur de l’énergie

Les coûts et les efforts nécessaires à la mise en œuvre ou au développement de la numérisation dans le secteur de l’énergie sont les principaux problèmes identifiés par les répondants et leurs partenaires dans toutes les régions du monde (Figure VI).

Dans une certaine mesure, cette question est liée aux besoins identifiés précédemment de développer des fonds spécifiques et/ou des outils financiers/de réduction des risques pour augmenter le rythme et le niveau de pénétration de la numérisation.
En outre, la faible perception des avantages de la numérisation (deuxième préoccupation la plus importante identifiée) peut provenir soit d’une mauvaise compréhension de l’ensemble des avantages, soit du fait que les technologies numériques ne sont pas mises à l’échelle jusqu’à un seuil minimal, où divers avantages commencent à apparaître.

Niveau de numérisation des parties prenantes et comment l’augmenter

Sur la base des réponses reçues, le secteur privé et les groupes de réflexion/ONG enregistrent les meilleurs niveaux élevés et très élevés de culture numérique, suivis de près par les médias. Comme souligné dans les questions précédentes, les gouvernements et le grand public sont identifiés comme ayant des niveaux de littératie faibles et très faibles. (Figure VII).

Les solutions proposées aux questions précédentes sont également des solutions proposées pour augmenter le niveau de numérisation parmi les parties prenantes :
- Des programmes de formation et de perfectionnement et des programmes éducatifs (universités et lycées) consacrés à la numérisation et à ses avantages dans le secteur de l’énergie ;
- De meilleures stratégies de communication (y compris des campagnes médiatiques) sont nécessaires pour promouvoir les avantages de la numérisation auprès des clients et des utilisateurs finaux ;
- Lier et promouvoir davantage la relation entre les coûts et les avantages de la numérisation des systèmes énergétiques.