Transition énergétique – Énergie alternative grâce aux énergies renouvelables
Face aux défis mondiaux croissants, les énergies renouvelables prennent de plus en plus d'importance en tant qu'alternative aux combustibles fossiles limités.
Lorsqu'il s'agit de la source d'énergie du futur, l'hydrogène a actuellement le vent en poupe. Il est flexible, facile à transporter, simple à stocker et respectueux du climat, à condition d'être produit à partir d'énergies renouvelables.
L'empreinte carbone varie en fonction du mode de production
Un objectif important : d'ici 2030, l'hydrogène sera de plus en plus utilisé dans l'industrie, les poids lourds et le transport aérien et maritime, et transformer ces secteurs en préservant le climat. En parallèle, les centrales électriques à hydrogène doivent stabiliser le réseau électrique et garantir un approvisionnement sûr en électricité. En effet, comme la production d'hydrogène peut être facilement contrôlée, elle constitue un contrepoids important aux autres énergies renouvelables, qui dépendent principalement du vent et du soleil et peuvent donc présenter de fortes fluctuations.
Toutefois, tous les types d'hydrogène ne se valent pas. L'empreinte carbone varie en fonction de la matière première et du mode de production, de sorte que cette source d'énergie potentiellement verte peut aussi nuisible que bénéfique au climat. C'est pourquoi les différents types sont identifiés par des codes couleur :
| Code couleur | Description | Respectueux du climat ? |
|---|---|---|
| Hydrogène vert | Produit par l'électrolyse de l'eau. De l'électricité issue des énergies renouvelables est utilisée pour le produire. Comme il n'y a pas d'émissions de CO2 ou d'autres gaz à effet de serre, il est considéré comme une source d'énergie respectueuse du climat. |
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| Hydrogène gris | Le type d'hydrogène le plus répandu. Produit par vaporeformage du gaz naturel. Ce processus produit également du CO2, qui est rejeté dans l'atmosphère et renforce ainsi l'effet de serre. |
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| Hydrogène bleu | Est également obtenu à partir du gaz naturel. Les émissions de dioxyde de carbone qui en résultent sont captées et stockées. (Technique de stockage CCS : Carbon Capture and Storage) Faible émission en carbone donc pas neutre en carbone. |
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| Hydrogène turquoise | Produit par la fission thermique du méthane. Le sous-produit est un carbone solide (C), c'est pourquoi il n'y a pas d'émission de CO2. Pour que la production reste neutre en CO2, il faut utiliser des énergies renouvelables et fixer durablement le carbone. Cependant, la technologie de pyrolyse du méthane est encore en cours de développement et n'est pas aussi largement utilisée que d'autres méthodes de production d'hydrogène. |
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| Hydrogène orange | Issu de la bioénergie (biomasse, biocarburant, biogaz ou biométhane). Pendant la fabrication (combustion), les gaz à effet de serre contenus sont libérés. La quantité dépend notamment du type de source d'énergie utilisée ainsi que de l'efficacité du processus de fabrication. L'empreinte carbone est certes inférieure à celle de l'hydrogène produit à partir de combustibles fossiles, mais elle est tout de même supérieure à celle de l'hydrogène vert produit à l'aide de sources d'énergie renouvelables. |
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| Hydrogène rouge/rose | Produit à l'aide de l'énergie nucléaire. La production est certes exempte de CO2, mais l'uranium, en tant que source d'énergie, pose des problèmes environnementaux spécifiques. Par exemple, les déchets radioactifs qui doivent être enfouis. |
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| Hydrogène blanc | Hydrogène naturel. Très rare. Peut être exploité par forage, comme le charbon ou le pétrole. Mais certains gisements peuvent aussi être exploités directement. La production d'hydrogène naturel pourrait théoriquement être stimulée par le pompage d'eau dans des roches riches en fer. |
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* Jusqu'à ce que l'hydrogène vert soit disponible en quantité suffisante, cette couleur d'hydrogène plutôt respectueuse du climat sera également encouragée. Condition préalable : il doit être pauvre en carbone et générer relativement peu d'émissions de gaz à effet de serre.
L'intelligence artificielle comme moteur de transformation
Maintenant que l'énergie peut être produite à partir de sources renouvelables et respectueuses de l'environnement, un autre point important est la distribution. L'énergie éolienne ou solaire étant par nature sujette à des fluctuations, des solutions intelligentes et innovantes sont nécessaires pour les compenser de manière flexible et aussi rapidement que possible. En effet, la numérisation et les nouveaux consommateurs d'électricité, comme les voitures électriques, augmentent les besoins. Parallèlement, le développement progressif des installations "vertes" contribue à rendre le système énergétique de plus en plus complexe à gérer. En effet, alors qu'il existait jusqu'à présent des producteurs d'énergie à commande plutôt centralisée, comme les grandes centrales électriques reliées aux réseaux haute et très haute tension, le développement des sources d'énergie renouvelables exige une commande de plus en plus décentralisée et une flexibilité accrue.
L'intelligence artificielle (IA) peut faire partie de cette solution et aider à rendre le réseau plus efficace en améliorant la durabilité et la fiabilité de la production, de la distribution et de l'utilisation de l'énergie.
Prévision des variations
liées à la météo
L'IA peut être utilisée pour optimiser la production d'électricité à partir de sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie éolienne et solaire. Grâce à ce que l'on appelle les méta-prévisions ainsi qu'à l'analyse en temps réel des données météorologiques, l'IA peut par exemple calculer la quantité de vent pour le lendemain ou même dans les prochaines heures dans un parc éolien ou la quantité d'énergie solaire disponible. Les responsables peuvent ainsi anticiper une pénurie d'énergie éolienne ou un excédent prévisible et agir en conséquence.
Production d'énergie
L'IA peut aider à maximiser la production d'énergie en utilisant des modèles complexes de prévision météorologique et en se basant sur ces prévisions pour gérer plus efficacement les installations de production d'énergie à l'avance afin d'obtenir un rendement maximal.
L'IA peut par exemple synchroniser les turbines dans les parcs éoliens et les orienter de manière optimale par rapport au vent ou commander les modules solaires de manière à ce qu'ils puissent profiter d'un maximum de lumière.
Surveillance du réseau
électrique
Alors qu'auparavant la distribution d'énergie se faisait uniquement "de haut en bas", l'énergie est désormais également injectée dans le réseau "par le bas". Parallèlement, le nombre croissant de voitures électriques peut entraîner des consommations plus élevées que prévu. Les réseaux de distribution seront utilisés d'une manière pour laquelle ils n'ont pas été conçus. Il existe peu d'appareils de mesure ou de capteurs aux niveaux inférieurs pour surveiller les états de fonctionnement. L'IA peut aider en prédisant les états du réseau ainsi que les pics de production et de consommation d'énergie de manière plus précise et plus fiable qu'auparavant, même avec un nombre de données relativement faible.
Gestion de l'énergie
Ainsi, si une surcharge imminente est détectée grâce aux prévisions générées par l'IA, des contre-mesures doivent être prises. Une manière d'éviter les goulets d'étranglement dans le réseau est de coordonner intelligemment les nombreuses petites et très petites installations flexibles au niveau de la distribution. Ainsi, des systèmes auto-organisés, dans lesquels chaque unité pertinente du réseau électrique est équipée d'un logiciel d'IA, pourraient interagir et se coordonner au niveau local avec d'autres appareils intelligents.
Par exemple, juste après la fin de la journée de travail, il n'est pas nécessaire de recharger simultanément tous les véhicules électriques d'une rue à leur puissance maximale. Dans la plupart des cas, il suffit que les véhicules soient à nouveau prêts à rouler le matin.
Sécurité d'approvisionnement
En analysant les données en temps réel, l'IA peut surveiller les performances et le comportement des systèmes d'infrastructure énergétique, ce qui permet de déceler les anomalies à un stade précoce et de déclencher une alarme en cas d'écart par rapport à la norme. Les problèmes potentiels peuvent ainsi être détectés et résolus à un stade précoce, avant qu'ils n'entraînent de graves pannes.
Elle peut également développer des modèles avancés de prévision de la demande d'énergie afin de mieux planifier la production et la distribution d'électricité en général et, le cas échéant, de prendre des mesures pour augmenter la puissance et compenser les fluctuations. Cela permet une utilisation plus efficace des ressources et peut réduire la demande en combustibles fossiles.
Maintenance
L'IA peut optimiser la maintenance des infrastructures énergétiques telles que les lignes électriques et les turbines, en permettant une analyse prédictive et une maintenance prédictive.
Elle est ainsi en mesure de faire des prévisions précises sur l'état des éléments de l'infrastructure énergétique, tels que les lignes électriques, les transformateurs et les turbines, à l'aide de données en temps réel et d'informations historiques. Les travaux de maintenance peuvent ainsi être effectués au moment précis où ils sont nécessaires, plutôt que selon un calendrier fixe. Cela permet par exemple de remplacer un câble avant que le point critique ne soit dépassé et qu'il soit réellement endommagé. Cela permet de minimiser les pannes et de réduire nettement les ruptures d'approvisionnement. .