La numérisation est la clé d'un système énergétique renouvelable et neutre sur le plan climatique. Si beaucoup de choses ont déjà été améliorées lors de la transition d'un réseau électrique analogique à un réseau électrique intelligent, certains domaines sont encore à la traîne. Le Fraunhofer Cluster of Excellence Integrated Energy Systems (CINES) propose une évaluation de ce qui doit être amélioré.
Les nouveaux modèles commerciaux doivent être numériques - cela vaut également pour ceux du secteur de l'énergie. Aujourd'hui, les clients ne sont pas seulement des consommateurs, mais aussi des " prosumers " ou des " flexumers ", c'est-à-dire qu'ils ne se contentent pas de consommer, mais produisent aussi de l'énergie et achètent l'énergie excédentaire, servant ainsi de tampon dans le système. Pour que cela fonctionne, il faut que les clients soient activement intégrés au système. Pour que cela fonctionne, la numérisation doit faire plus que simplement automatiser les processus existants. "La transformation transforme les chaînes à valeur ajoutée en réseaux à valeur ajoutée", explique Manuel Wickert. Cela signifie que les modèles commerciaux existants doivent être remplacés, ou du moins adaptés.
Wickert est responsable de la numérisation au Fraunhofer Cluster of Excellence Integrated Energy Systems (CINES) et chef du département de l'informatique énergétique et des systèmes d'information au Fraunhofer Institute for Energy Economics and Energy System Technology (IEE) à Kassel, en Allemagne. Avec son équipe, il a publié une enquête sur la "Digitalisierung des Energiesystems - 14 Thesen zum Erfolg " (Numérisation du système énergétique - 14 thèses pour réussir). Cette enquête, qui a servi de base au symposium Fraunhofer organisé à Berlin à la mi-septembre 2022, montre le niveau de numérisation actuel du système énergétique et identifie les principaux leviers d'une industrie énergétique climatiquement neutre utilisant des outils numériques.
Afin de réaliser une transition énergétique décentralisée, tous les niveaux des réseaux électriques doivent être numérisés. "Les niveaux supérieurs du système de transmission et les réseaux à haute tension présentent déjà un degré élevé de numérisation", explique M. Wickert. La partie du réseau électrique qui a le plus besoin d'être numérisée est cependant le réseau de distribution. Le nombre de systèmes de production d'électricité devrait augmenter considérablement, surtout aux niveaux de la moyenne et de la basse tension. Les installations photovoltaïques, les consommateurs contrôlables et les pompes à chaleur, les véhicules électriques et les systèmes de stockage des batteries, en particulier, seront ajoutés à un rythme de plus en plus rapide. Le scientifique souligne que c'est pourquoi l'exploitation du réseau repose sur une expertise en matière de numérisation, ce qui implique la formation et le recrutement de personnel qualifié pour ce secteur. "L'opinion selon laquelle la numérisation est un simple service qui peut être acheté ne rend pas justice à l'importance de cette technologie."
Comme le souligne Wickert, c'est dans le domaine des réseaux de chauffage qu'il faut le plus pousser la numérisation. "Le couplage des secteurs, et notamment le secteur du chauffage, nécessite une numérisation nettement plus poussée", souligne le chercheur. C'est la seule façon pour le secteur du chauffage de se décarboniser à moyen terme. Il faudrait intégrer des systèmes solaires thermiques à grande échelle, ainsi que des systèmes de stockage thermique à grande échelle et de grandes pompes à chaleur qui stockent l'énergie de manière saisonnière.
La numérisation sera particulièrement utile aux interfaces entre les secteurs de l'électricité, de la chaleur et de la mobilité. "Les données peuvent apporter de la valeur ajoutée de nombreuses manières différentes", affirme M. Wickert. Après tout, la valeur de l'énergie n'est pas constante. Elle dépend de toute une série de facteurs, tels que le moment de la production, la flexibilité du système, la fluctuation de l'alimentation et la consommation de CO2 pendant la production. Les espaces de données communs permettent d'utiliser des méthodes innovantes telles que l'intelligence artificielle au sein des infrastructures critiques. L'efficacité des processus du secteur de l'énergie s'en trouvera considérablement améliorée.
L'interconnexion des appareils et des systèmes sur l'internet est essentielle pour permettre le flux de données entre les producteurs, les consommateurs et les dispositifs de stockage. C'est la seule option pour contrôler rapidement et promptement plusieurs systèmes énergétiques dans le réseau ou le marché intelligent du futur. Les dispositifs doivent être installés à l'aide d'un système "plug-and-play" pour une efficacité maximale. Cela nécessite des processus sous-jacents adéquats.
La sécurité informatique est naturellement une question essentielle pour une infrastructure énergétique numérique en pleine expansion. "Compte tenu de la complexité des systèmes logiciels modernes employés dans le secteur de l'énergie, la sécurité absolue ne sera jamais atteinte", affirme M. Wickert. C'est pourquoi la cyber-résilience jouera un rôle de plus en plus important. Cela signifie que "nous devons faire plus que simplement protéger nos systèmes contre les intrus - nous devons apprendre à faire face aux perturbations ou aux attaques. Il est tout simplement impossible de tout sécuriser, aussi devons-nous plutôt nous concentrer sur la manière de réagir aux intrusions", souligne M. Wickert. Cela dit, tous les acteurs du système d'approvisionnement en énergie, y compris les fabricants et leurs fournisseurs de services en nuage qui gèrent des milliers de systèmes individuels, doivent contribuer à renforcer le niveau de protection de nos infrastructures critiques.
"Chaque fois que les technologies numériques sont utilisées pour résoudre des problèmes réels auxquels le secteur de l'énergie est confronté, des innovations sont créées", explique M. Wickert. Ce sont les moteurs. La technologie doit simplement être adaptée pour répondre aux exigences du monde de l'énergie. Cela signifie, par exemple, que les données de communication du système doivent être fournies aux différents acteurs, car les anciennes centrales vertes utilisent encore une technologie de télécontrôle qui n'a pas été mise à jour. C'est pourquoi les nouveaux systèmes doivent utiliser des protocoles IoT (Internet of Things) modernes et open-source. Après tout, la numérisation est une clé majeure pour une transition énergétique rapide et réussie, un fait qui a également été souligné par l'enquête Fraunhofer.