Est-ce que le Big Data peut révolutionner le système énergétique?
Auteure
Alina Walch
EPFL
La Suisse a voté en faveur de la stratégie énergétique 2050 – pour un approvisionnement d’énergies renouvelables et contre l’utilisation des énergies fossiles et nucléaires. Dans notre projet HyEnergy, nous utilisons le Big Data pour estimer le potentiel d’installation de grandes échelles d’énergie renouvelable en Suisse, par exemple des panneaux solaires et des éoliennes. Notre travail permettra de formuler des recommandations pour la conception de futurs systèmes énergétiques renouvelables et stables – et assurera le succès de la stratégie énergétique 2050 en Suisse.
La Stratégie Énergétique 2050 en Suisse
La Suisse est un pays extraordinaire – il y a des paysages uniques, une culture riche et multilingue et un système politique très particulier, avec une démocratie directe qui permet à chaque citoyen de voter par référendum sur des questions importantes. Avez-vous voté lors du référendum de 2017 sur la stratégie énergétique 2050 ? Près de 2,3 millions de Suisses l’ont fait, dont 58,2% ont soutenu la nouvelle stratégie énergétique1. Par son vote, le peuple suisse s’est clairement prononcé contre l’énergie nucléaire, le pétrole et le gaz – et en faveur d’une transition vers des énergies plus renouvelables provenant de sources abondantes comme l’eau, le vent et le soleil.
Tout le monde ne croit pas aux énergies renouvelables
Par contre, le référendum a montré aussi que 2 sur 5 personnes sont sceptiques par rapport au retrait du nucléaire et à son remplacement par les énergies renouvelables. Une grande partie du scepticisme se fonde sur la sécurité de l’approvisionnement énergétique et la peur de devoir prendre des “douches froides” pendant la nuit, quand il n’y a pas de soleil2. Plusieurs études montrent que le potentiel des énergies renouvelables en Suisse est suffisant pour réaliser la transition énergétique; en effet, seulement les panneaux solaires installés sur les toits peuvent couvrir presque toute l’électricité actuellement produite par les centrales nucléaires3,4. Malgré leur disponibilité abondante, l’énergie du soleil et du vent sont limitées en raison de leur intermittence – leur variations temporelles prévisibles et imprévisibles. L’intermittence est un défi pour la stabilité du réseau électrique qui doit être résolue afin d’assurer un système énergétique stable.
Comment le Big Data peut-il aider – et de quelles données s’agit-il?
En utilisant de données, on peut comprendre comment les ressources intermittentes, comme l’ensoleillement ou le vent, varient. Cette compréhension est essentielle pour la conception des systèmes énergétiques qui compensent la variation des énergies renouvelables. Pourquoi le Big Data? Le Big Data se définit par des caractéristiques clés : la plus évidente est le volume, mais la vitesse et la variété sont aussi des facteurs importants. Les données avec lesquelles nous travaillons sont des giga-octets de données météorologiques recueillies chaque jour, chaque heure et parfois chaque seconde. Ils proviennent de diverses sources, comme des stations météorologiques ou des images satellites, et comprennent plusieurs variables (p. ex. l’ensoleillement ou la vitesse du vent). Mais ce n’est pas tout – la valeur réelle d’une analyse Big Data des potentiels d’énergies renouvelables en Suisse réside dans la combinaison des données météorologiques avec d’autres données, comme les statistiques démographiques ou les données des bâtiments.
En utilisant le Big Data, on peut comprendre ce qui est possible
Dans notre projet de recherche HyEnergy, nous utilisons le Big Data pour calculer le potentiel de différentes formes d’énergies renouvelables qui varient dans l’espace et dans le temps – principalement l’énergie solaire et l’énergie du vent. En particulier dans les villes, le vent se comporte de façon chaotique. Il faut donc avoir une bonne compréhension du comportement du vent pour estimer le potentiel des éoliennes en Suisse. C’est une des questions sur laquelle nous nous penchons dans HyEnergy5. D’autre part, nous travaillons sur le potentiel de production d’électricité de panneaux solaires sur les toits en Suisse. A l’aide des données de tous les bâtiments de Suisse, ainsi que des données météorologiques des dix dernières années, nous avons non seulement estimé l’électricité totale qui peut être produit sur les toits suisses, mais aussi analysé comment ceux-ci varient au cours de l’année. Notre analyse montre quelles régions suisses et quels types de bâtiments sont particulièrement adaptés à l’installation de panneaux solaires pour la production d’électricité. On peut également mesurer l’impact que l’installation de batteries peut avoir sur la stabilité d’un système électrique avec de grandes quantités d’énergie solaire – et assurer que nos systèmes électriques du futur seront stables.
Que nous réserve à l’avenir?
Nous n’en sommes qu’au début – au début de “l’ère des données” et au début d’un système d’énergie renouvelable qui exploite les ressources abondantes et disponibles du soleil, du vent et de la terre. Avec le travail que nous avons fait dans notre projet HyEnergy, nous avons utilisé le Big Data pour estimer le potentiel futur des énergies éolienne et solaire. Mais la route ne s’arrête pas là – actuellement, on fait de la recherche sur la combinaison de plusieurs énergies renouvelables et la conception de tels systèmes hybrides. En fait, ces solutions sont très demandées – 437 ” Cités de l’énergie ” suisses se sont engagées dans la stratégie énergétique 2050 et recherchent activement de nouvelles solutions pour intégrer plus efficacement les énergies renouvelables. Une “Cité de l’énergie” n’est pas qu’une ville qui utilise 100% d’énergie renouvelable, c’est aussi une ville qui vise à réduire drastiquement sa demande énergétique. La réduction de la demande énergétique est un autre domaine dans lequel le Big Data a un potentiel presque illimité – en utilisant le Big Data, on peut améliorer largement l’efficacité du système de transport et de la gestion de grands bâtiments et centres commerciaux. De cette façon on pourrait économiser beaucoup d’énergie sans réduire notre confort. Mais c’est le sujet d’un autre article…
Convaincu?
Si vous souhaitez suivre les recherches effectuées à l’EPFL et à l’UNIL sur ce sujet, vous pouvez trouver les dernières mises à jour sur notre site web du projet: https://leso.epfl.ch/research/domains/urbanenergysystems/hyenergy/