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Pour un Avenir plus Vert : Fournir une Energie Durable dans un Monde en Pleine Croissance
Tout comme les enfants ont besoin d'énergie pour grandir, notre planète aura besoin d'énergie durable pour soutenir son développement. D'après l'Agence internationale de l'énergie (AIE), d'ici 2050, la demande d'électricité pourrait augmenter de 150 % par rapport à 2022.
À l'avenir, notre mix énergétique devra être capable de répondre au dynamisme de ce monde tout en réduisant les émissions de carbone, en minimisant le gaspillage, en préservant les ressources naturelles disponibles en quantité limitée et en respectant les réglementations en constante évolution en matière de durabilité et de critères ESG.
Les sources d'énergie propre, comme les énergies renouvelables et le nucléaire, joueront bien évidemment un rôle central. Mais ce monde futur nécessite également d'innover dans d'autres domaines : les réseaux de transmission et de distribution transformés, les systèmes de stockage d'énergie à plus grande échelle ou encore les solutions numériques de gestion de l'énergie de nouvelle génération.
Repenser le monde grâce aux énergies propres
Il n'existe pas de solution universelle pour aider le monde à passer aux énergies propres. La mise en place de tel ou tel système énergétique peut varier d'une région à l'autre en fonction des conditions et des capacités locales.
La France, par exemple, produit déjà 70 % de son électricité à partir du nucléaire1. D'ailleurs, de nombreux autres pays prévoient de placer le nucléaire au centre de leur futur mix énergétique durable.
Mais la construction de nouvelles centrales est une opération extrêmement coûteuse, complexe et chronophage, ce qui peut représenter un obstacle pour les investisseurs. « J'ai vu des développeurs abandonner des projets parce qu'ils n'y voyaient tout simplement pas de modèle économique viable. Le niveau d’incertitude est tout simplement trop important », déclare Audrey Goulven, Directrice des Infrastructures Durables et de l'Energie Propre chez Dassault Systèmes.
« La construction de centrales est un processus coûteux et complexe. Mais c'est justement là que les nouvelles technologies pourraient changer la donne. »
C'est là que les nouvelles technologies comme les petits réacteurs modulaires (SMR) et les réacteurs modulaires avancés (AMR) peuvent faire la différence. L'entreprise française NAAREA, par exemple, innove dans le domaine des AMR. Elle développe notamment des solutions compactes, flexibles et bas-carbone, qui peuvent être déployées beaucoup plus facilement que les installations traditionnelles à grande échelle.
Et pour réduire les risques induits par ce type de projet, NAAREA s'appuie sur des solutions numériques. Grâce à un jumeau virtuel de leurs nouveaux réacteurs expérimentaux, développé à partir de la plate-forme 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes, l'entreprise a non seulement pu rationaliser ses processus de conception, mais aussi créer des produits plus intéressants pour les investisseurs.
« Les représentations réalistes de nos réacteurs nous permettent d'être transparents avec nos partenaires, parties prenantes, investisseurs et clients afin qu'ils sachent dans quoi ils investissent et la direction que nous voulons prendre », déclare Jean-Luc Alexandre, fondateur et PDG de NAAREA.
Proposer des infrastructures énergétiques durables
Les sources d'énergie renouvelable seront également essentielles. D'après une étude menée par McKinsey, nous devons multiplier par quatre le déploiement de nouvelles technologies énergétiques, telles que l'énergie solaire et éolienne, si nous voulons atteindre les objectifs mondiaux de neutralité carbone. D'ici 2050, les énergies renouvelables pourraient représenter jusqu'à 85 % de la production mondiale d'électricité2.
Si nous voulons atteindre les objectifs mondiaux de neutralité carbone, nous devons multiplier par quatre la vitesse de déploiement des nouvelles technologies énergétiques.
Part de la production d'énergie à faible émission de carbone (éolien, solaire et autre) dans le cadre du mix énergétique
Sources d'énergie traditionnelle
Autres sources d'énergie bas-carbone
Sources d'énergie éolienne et solaire
1/3 de nos besoins énergétiques doivent provenir de sources bas-carbone si nous voulons atteindre ces objectifs au cours des prochaines décennies.
Source : Agence internationale de l'énergie (AIE), « Global Energy Perspective 2023 » par McKinsey Energy Solutions
Mais la dépendance de certaines sources d'énergie renouvelable aux conditions météorologiques – comme l'éolien et le solaire – peut entraîner des pics et des creux de production imprévisibles. Cette « intermittence » exerce une certaine pression sur les fournisseurs, les prestataires de services de stockage d'énergie et les gestionnaires de réseaux de transport et de distribution. Pour y faire face, il est important de mettre en place de nouvelles infrastructures telles que des réseaux intelligents, de nouveaux business models et même de nouvelles techniques de stockage.
« La production d'énergie à partir de combustibles fossiles nécessitait un réseau à très haute tension, conçu pour se raccorder en un point spécifique », explique Audrey Goulven. « Mais aujourd'hui, nous devons étendre ce réseau de manière diffuse notamment avec le développement des ENR, et souvent, les solutions de transmission et de stockage nécessaires n'existent tout simplement pas. » Selon Bloomberg, le futur réseau électrique mondial nécessitera plus de 150 millions de km d'infrastructures, soit plus du double de la longueur du réseau électrique mondial actuel.
85%
de la production mondiale d'électricité pourrait provenir des énergies renouvelables d'ici 2050.
Sans ces raccordements, les projets ne peuvent tout simplement pas démarrer. D'après les chiffres de Bloomberg, près de 1 000 GW d'énergie solaire aux États-Unis et en Europe se sont retrouvés bloqués à cause de l'absence de raccordements au réseau de transport et de distribution de l'électricité en 20233. Prenons l'exemple de l'éolien, qui pourrait représenter jusqu'à 35 % de la production mondiale d'électricité d'ici 20504. Le développement de cette source d'énergie est lui aussi freiné par le manque d'infrastructures adéquates. Rien qu'au Royaume-Uni, environ 200 GW d'énergie éolienne offshore ont dû attendre d'être raccordés au réseau.
Les jumeaux virtuels peuvent aider à développer les infrastructures nécessaires. L'entreprise danoise ISC construit des sous-stations électriques pour parc éolien offshore, qui collectent et convertissent l'énergie générée par les éoliennes. Grâce à la plate-forme 3DEXPERIENCE, ISC a pu centraliser ses données, sa conception et ses processus de production pour simplifier et accélérer la construction de ces installations critiques.
Gérer des infrastructures complexes en temps réel
Que se passe-t-il une fois que l’électricité est produite et que les infrastructures sont raccordées ?
La question se pose en effet pour les parties prenantes de la gestion du réseau électrique, tels que les gestionnaires de réseau de transport (GRT) et les gestionnaires de réseau de distribution (GRD). Ces entités doivent veiller à ce que l'électricité soit fournie à tous les utilisateurs, à tout moment, au prix le plus bas possible. Pour ce faire, il existe deux méthodes.
La première consiste à exploiter et à entretenir les réseaux : les GRT, par exemple, peuvent se charger de la conception, de l'ingénierie, de la construction, de l'exploitation et de la maintenance des lignes électriques et des raccordements. La deuxième consiste à équilibrer l'offre et la demande en mettant en relation acheteurs et vendeurs sur les marchés de l'énergie.
Traditionnellement, cela se faisait sur des réseaux linéaires, où l'énergie et l'information circulaient dans une seule direction – du générateur au consommateur. Mais au cours des dernières décennies, les marchés se sont déréglementés et de nouveaux modèles ont émergé, caractérisés par l'importance croissante des utilisateurs finaux qui sont également devenus producteurs, comme les propriétaires qui disposent de panneaux solaires sur leur toit ou les centrales solaires qui appartiennent aux municipalités.
C'est pourquoi ces anciens réseaux linéaires se sont complexifiés. L'énergie circule de manière bidirectionnelle, ce qui complique considérablement la tâche des opérateurs.
En utilisant des jumeaux virtuels pour générer une modélisation multi échelle et holistique des assets dans un contexte donné et établir un environnement de données commun pour l'ensemble des parties prenantes du système électrique, les producteurs, les GRT et les GRD peuvent désormais anticiper les besoins en matière d'ingénierie, d'exploitation, de construction et de maintenance, et assurer la production et la distribution pour fournir une énergie fiable et durable à un prix raisonnable.
FORMER LES EXPERTS DE DEMAIN POUR SOUTENIR LA TRANSITION ÉNERGÉTIQUE
La transition vers les énergies propres à l'échelle requise accentue le besoin en main-d'œuvre qualifiée à l'heure où l'industrie subit déjà des pénuries en la matière. Rien qu'au sein de l'Union européenne (UE), l'on estime qu'un million de nouveaux emplois – de plus en plus numériques – seront nécessaires. Dans ce contexte, comprendre l'utilisation des jumeaux virtuels est une condition essentielle pour les professionnels de demain qui opéreront dans le secteur de l'énergie.
Cette transition représente une formidable opportunité pour les nouvelles générations, soucieuses d'avoir un impact significatif sur la société durant leur carrière. C'est pourquoi Dassault Systèmes est fier de parrainer des concours étudiants axés sur les technologies durables comme AAKRUTI Global 2024. Il s'agit d'un concours de design mondial qui permet aux participants de réfléchir à la transition vers les énergies propres en innovant à l'échelle locale et mondiale – le tout pour inspirer la prochaine génération de jeunes talents qui changeront le monde.
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Feuille de route pour une transition énergétique en douceur
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Une nouvelle expérience d'apprentissage évolutive, basée sur la plate-forme 3DEXPERIENCE, est possible.
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FAQ - Villes & infrastructures
Les industries accordent une véritable importance à la transition vers les énergies renouvelables car elles leur permettent de minimiser les émissions de gaz à effet de serre (GES), de lutter contre le changement climatique et de réduire la dépendance aux combustibles fossiles dont la disponibilité est limitée. Elles renforcent également la sécurité énergétique et favorisent le développement durable, garantissant un environnement plus propre et plus sain pour les générations à venir.
Engager une transition vers les énergies propres est une stratégie globale visant à passer des combustibles fossiles pour se tourner vers des sources d’énergie décarbonée comme le nucléaire ou d’énergie verte telle que les énergies renouvelables. Cela implique par exemple d'augmenter les capacités des énergies renouvelables, d'éliminer progressivement les sources d'énergie génératrices d’émissions de gaz à effet de serre, d'améliorer l'efficacité énergétique, de moderniser le réseau électrique et de développer des solutions de stockage de l'énergie. Ce type d'initiative est généralement soutenue par des politiques et des lois qui offrent des mécanismes de soutien et d’incitation, et définissent des stratégies à long terme pour réduire les émissions de GES. Pour une transition réussie, la participation et soutien des pouvoirs publics, la création d'emplois et l'innovation sont autant de facteurs importants. Cela montre comment la mise en œuvre de mesures politiques globales, le progrès technologique et l'engagement sociétal peuvent être synonymes d'avancées significatives pour un avenir énergétique durable.
Un pays qui abandonne ses centrales charbon au profit de fermes solaires, éoliennes ou de centrales nucléaires est un bon exemple de transition vers les énergies propres. L'objectif est de remplacer les sources d'énergie polluantes existantes par des alternatives renouvelables générant moins d’émissions de gaz à effet de serre et ainsi promouvoir un avenir plus durable.
En 2023, environ 81,5 % de l'énergie mondiale était produite à partir de combustibles fossiles, à savoir le charbon, le pétrole et le gaz naturel. Ce pourcentage a légèrement diminué par rapport aux années précédentes, mais les combustibles fossiles dominent toujours largement le mix énergétique mondial.
Les sources d'énergie renouvelable, telles que l'énergie solaire, éolienne et hydraulique, jouent un rôle clé dans la transition en faveur des énergies propres. Elles offrent une alternative durable aux combustibles fossiles en générant de l'énergie sans émettre de GES. Passer aux énergies renouvelables est crucial si nous voulons réduire les émissions de carbone mondiales, lutter contre le changement climatique et façonner un avenir énergétique plus propre et plus durable.
Cette transition s'inscrit dans le cadre de plusieurs ODD de l'ONU, notamment :
l'ODD n°7 (« Énergie propre et d'un coût abordable ») : en garantissant l'accès de tous à des services énergétiques fiables, durables et modernes comme l'énergie solaire et éolienne afin d'améliorer la sécurité énergétique et de réduire la dépendance aux combustibles fossiles ;
l'ODD n°9 (« Industrie, innovation et infrastructures ») : en favorisant le développement d'infrastructures durables et en encourageant l'innovation et la recherche scientifique dans le domaine des systèmes énergétiques afin de booster le progrès technologique et la croissance industrielle ;
l'ODD n°13 (« Lutte contre les changements climatiques ») : en minimisant les émissions de GES, en atténuant les effets du changement climatique et en soutenant les efforts visant à renforcer la résilience et la capacité d'adaptation des pays.
Le Clean Energy Transition Institute (CETI) joue un rôle crucial dans l'élaboration des politiques et des réglementations qui soutiennent la transition vers les énergies propres. Il collabore avec les secteurs public et privé pour élaborer et mettre en œuvre des stratégies qui fixent des objectifs en matière de déploiement d'énergies renouvelables, offrent des mécanismes d’incitations pour soutenir l'investissement dans les énergies propres et garantissent un environnement réglementaire favorable au développement des projets énergétiques durables.
(1)
World Nuclear Association, « Nuclear Power in France »
(2)
Commission européenne, « Renewable Energy Sources To Account For 85% Of Global Electricity Production By 2050 »
(3)
BloombergNEF, « A Power Grid Long Enough to Reach the Sun Is Key to the Climate Fight »
(4)
International Renewable Energy Agency (IRENA), « Future of wind »