IoT/IdO : RÉUSSIR LA MISE EN PLACE DES COMMUNAUTÉS D’ÉNERGIES A TRAVERS LES DONNÉES

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mots-clés : IoT, IdO, CER, Communautés d’énergie, Région wallonne, Belgique, Recherche
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En bref : Un des domaines les plus en vogue de la recherche sur l’énergie est les communautés d’énergie. Personne n’y arrive vraiment. Analyse et pistes de travail.

Chers lecteurs,

Le Smart Cities World Congress de Barcelone est à chaque fois une opportunité d’analyse de l’état de la recherche et des sujets qui intéressent les villes et chercheurs ou industriels. Ces deux dernières années, le sujet sur toutes les lèvres fut les communautés d’énergies… et surtout les limites psychologiques d’une transition tellement importante pour la distribution de l’énergie, singulièrement l’électricité, que nous pensons que l’organisation spatiale des territoires en sera chamboulée à jamais. Mais force est de constater que les ingénieurs s’évertuent à régler des problèmes techniques alors que le problème est social avant tout. Explication puis réflexions.

Bref état des lieux

L’énergie communautaire reflète un désir croissant de trouver d’autres façons d’organiser et de gouverner les systèmes énergétiques (Van Der Schoor et al., 2016). Il s’agit d’une nouvelle forme de mouvement social qui permet des processus énergétiques plus participatifs et démocratiques. Jusqu’à récemment, l’énergie communautaire n’avait pas de statut clair dans la législation européenne et nationale, et prenait différentes formes de dispositions juridiques (Energy Communities : an overview of Energy and social innovation, 2020). Plus récemment, la Région wallonne a défini un cadre légal de partage des énergies défini pas les arrêtés du Gouvernement Wallon, qui ont été définitivement adoptés en troisième lecture par le Gouvernement en date du 17 mars 2023, c’est-à-dire assez tardivement. On notera que, pour donner suite à ce décret, quelques pionniers ont tenté l’aventure avec de nombreuses difficultés d’implémentation des règles décrétales, au point que le nouveau gouvernement pense déjà à transformer /amender ce décret pour le rendre tout simplement plus facile à mettre en œuvre. Dans le même temps, la région bruxelloise et flamande. Bruxelles (30 avril 2022) offre une légère expérience, mais surtout une approche plus flexible de son règlement. Elle permet aux Bruxellois de partager leur électricité, tout en reconnaissant un nouvel acteur du marché, soit la communauté d’énergie. C’est le concept de « prosumer ». La Flandre fut plus efficace et proposa dès 2021 un arrêté relatif à l’énergie en ce qui concerne les communautés énergétiques et l’entrée en vigueur du partage d’énergie et de l’échange de pair-à-pair d’électricité verte par un client actif à un autre client actif et la fourniture d’informations par le fournisseur à l’usager du réseau.

Au-delà de cette question, notre expérience de terrain et relevé également au SCWC démontre une difficulté à deux niveaux :

La difficulté technique

Les réseaux ont une histoire et ont été organisés après la Seconde Guerre mondiale à travers des principes de distribution à partir de centrales puissantes. Cette puissance s’est renforcée avec la concentration des centrales nucléaires (2 pôles en Belgique) et qui ont fait du réseau belge un réseau très centralisé… autour de la distribution de l’électricité à partir des centrales nucléaires en premier lieu, le reste par des centrales thermiques. Pourtant, le réseau était initialement très multipolaire. Pour preuve, cette centrale thermique à Péronnes-lez-Binche, issue de plusieurs charbonnages qui alimentaient, dès les années 20, une centrale thermique. Après la Seconde Guerre mondiale, la centrale « monte » jusqu’à 115 MW. Ce même type de centrale est également construit à Baudour (source : La centrale électrique de Péronnes : fleuron de la société Coppée, Guénaël VANDE VIJVER, s.d.) et permet d’alimenter le Hainaut. Le principe s’est centralité d’autant plus avec la fermeture des différentes centrales qui étaient au cœur des pôles urbains industriels.

Aujourd’hui, outre la réduction des centrales nucléaires (vaste débat dans lequel nous n’entrerons pas), il faut toutefois constater que le réseau nucléaire hyper centralisé et continu est antinomique avec un réseau local et discontinu (production). Ces deux systèmes semblent peu compatibles. A cela, s’ajoute un réseau faiblement renouvelé et dont les coûts de renouvellement sont actuellement parmi les plus élevés d’Europe avec une facture GRD où la distribution prend entre 25 et 35% du coût total des factures d’électricité. (Le réseau électrique coûtera jusqu’à 62% plus cher aux entreprises wallonnes en 2025, l’Echo, 4 décembre 2024). Une situation qui ne manque pas de pénaliser les PME wallonnes qui payent leur énergie jusqu’à 21% plus cher que les Flamandes !

En résumé, outre les conséquences d’une gestion des GRD problématique, le réseau belge et particulièrement wallon n’est pas du tout armé pour répondre aux enjeux des CER. Afin de pallier à ce problème, tout prosumer individuel ou en CER doit d’abord s’acquitter de la mise en place de compteurs intelligents… permettant de couper la production d’électricité afin de soulager le réseau de distribution. Il ne faut pas être grand expert pour comprendre l’absurdité du contexte : la survie énergétique de la Wallonie passe par une production décentralisée qui est favorisée à l’échelle européenne, mais les opérateurs locaux (ORES et RESA) font tout pour décourager son développement par manque d’efficacité du réseau.

Seule reste l’alternative du placement de batteries, mais, là aussi, le processus est complexe sans oublier que cette technologie n’est pas encore à maturité, sans oublier que la source de batteries est… le recyclage des batteries de voitures qui fonctionnent bien plus longtemps que prévu initialement. Ensuite, il est particulièrement difficile de s’extraire du réseau traditionnel même si on est capable de subvenir à ses propres besoins. En d’autres termes, le stockage est prorogé au réseau général, un paradoxe. Toutefois, cette solution semble être particulièrement étudiée et se retrouve dans de nombreuses littératures scientifiques (Survey 2024). Bref, il reste de nombreux problèmes structurels pour régler l’accès technique aux CER.

La gouvernance des CER en difficulté

Vous l’aurez compris, même si les CER sont compliqués de manière technique, on peut considérer qu’aujourd’hui l’ensemble des sujets problématiques sont soulevés, il est juste une question politique pour que l’huile dans les engrenages puisse mieux tourner. Toutefois, notre écoute attentive depuis 2 ans aux comptes rendus des prototypes de CER en Europe (via le congrès des villes intelligentes à Barcelone) montrent une situation encore bien plus complexe quand il est question de mettre des acteurs variés autour de la table du partage d’énergie. Un sujet bien plus important que la technique.

Le JRC Science for Policy Report sur les CER (Commission européenne, 2020) précis dans son analyse les facteurs sociaux déterminants et qui précisent à quel point la question culturelle est importante pour la réussite d’une CER :

La première catégorie de facteurs concerne le cadre social, culturel, économique et politique dans lequel opère l’énergie de proximité. La localisation géographique des projets énergétiques de proximité implique que les différences économiques jouent un rôle dans leur développement. En général, les États membres de l’UE où le revenu disponible est plus élevé présentent une plus forte concentration d’initiatives énergétiques communautaires. L’énergie de proximité est surtout présente dans les pays à revenu élevé du nord-ouest de l’Europe, et moins en Europe du Sud et en Europe de l’est. Cela signifie que le niveau de bien-être des citoyens peut jouer un rôle en fournissant le pouvoir d’achat et le capital suffisant pour couvrir les investissements.

Outre les différences de statut économique, un autre argument susceptible d’avoir entravé la participation dans les pays d’Europe de l’Est est la perception des connotations négatives associées aux coopératives et la confiance dans les économies planifiées (Beckmann, Otto et Tan, 2016). Cela contraste avec des pays comme le Danemark, l’Allemagne ou la Belgique, qui ont une forte tradition d’entreprises sociales et de propriété communautaire (Simcock, Willis et Capener, 2016). Si des valeurs similaires sont élevées, il est plus probable que des actions collectives, telles que les communautés énergétiques émergent. Toutefois, les différences culturelles en Europe de l’Est ne sont pas nécessairement dues à une méfiance à l’égard de l’activité sociale en général, mais plutôt à l’égard des institutions politiques nationales et locales (Lissowska, 2013). La diversité des initiatives montre toutefois qu’il existe une interdépendance entre les avantages économiques et les objectifs sociaux et moraux plus larges qui sont liés à l’engagement communautaire. La recherche montre qu’un mélange de capital social, de comportements civiques, de préoccupations environnementales et de confiance interpersonnelle est des facteurs importants qui motivent les membres à rejoindre les coopératives énergétiques (Bauwens, 2016). Cette interdépendance des intérêts sociaux et financiers peut fortement influencer la taille, le type et la conception de projets énergétiques communautaires réussis. La corrélation entre les régions où le niveau d’éducation est plus élevé et l’engagement dans des projets énergétiques communautaires est un autre facteur mis en évidence par la recherche (Ruggiero et al., 2019).( page 17 du rapport).

Ces problématiques diversifiées par aires géographiques, législations, culture politique sont essentielles dans le cadre de la mise en place des CER. Contrairement aux questions techniques, c’est d’autant plus complexe à résoudre que les problèmes sont singuliers pour chaque territoire et ses spécificités. Les études comparatives rendent complexe la mise en place de généralités. Il faut donc chercher des solutions ailleurs et autrement.

Dérives entropiques de la donnée

Derrière ce titre énigmatique vient notre travail (+ de 5 ans aujourd’hui) relatif à la conjonction du monde physique et numérique, mesurable à partir de l’entropie respective de chacun de ces mondes. À l’heure où j’écris ces quelques lignes, le premier article à ce sujet n’est pas encore disponible à la publication, toutefois, il se peut qu’il soit disponible lors de votre lecture ici . Le résumé est simple (extrait) : dans le cadre de cet article, nous proposons de partager notre expérience concrète (Simoens et al., 2024) des projets de construction, de la conception à l’exécution dans le cadre d’analyse de la mesure des énergies. En premier lieu, nous allons nous atteler à définir le concept d’entropie appliqué à la construction, et plus spécifiquement de faire des liens entre la phase de conception, de réalisation et d’usage. Une approche dite « entropie bâtimentaire » qui pourrait être une nouvelle approche transversale intrinsèquement imbriquée grâce à la maitrise des données. Au-delà de la définition traditionnelle de l’entropie et ses trois lois de la thermodynamique que l’on imagine facilement quantifiables dans les actes de la construction, l’analyse plus large du cycle de vie nécessite de la continuité dans les mesures : la mesure est quantité, la quantité est donnée. Nous nous attelons donc à faire le lien entre la quantification entropique de la construction et ensuite la mesure des usages à travers l’entropie des données (Shannon, 1949). Pour suivre, nous posons l’hypothèse que la dichotomie entre la phase d’usage et celle de conception par un manque de cohérence entre les différentes approches de mesures est source d’entropie énergétique. Dans le même temps, nous nous appuyons sur l’idée que la conjonction des deux modèles de l’entropie, de la thermodynamique et de l’information, peut devenir un commun théorique permettant de donner plus de sens et de continuité du berceau au berceau. Notre hypothèse serait que le dénominateur commun entropique pourrait être une clef importante pour liaisonner la phase de construction avec celle des usages dans les outils de mesure du cycle de vie des bâtiments.

Dans le cadre qui nous préoccupe, cette entropie est facilement compréhensible : d’une part, il est important de réduire la consommation d’énergie par les comportements, d’autre part, il est nécessaire de rassurer les usagers qu’ils peuvent y gagner beaucoup (en euros !) en partageant leur énergie. Pour cela, il est nécessaire de donner confiance et cette confiance peut se traduire par la donnée qui garantit le suivi et la continuité non seulement de la production, mais également de la réduction des consommations pour devenir le plus autonome possible. Car, comme montré juste avant, l’objectif final d’une communauté d’énergie est de consommer le moins possible pour profiter au maximum de se propre production son apport externe d’énergie. C’est là que nous pouvons traiter d’entropie ou, plus précisément, de contenir l’entropie d’usage.

L’IdO /IoT dans tout cela ?

Devin Partida nous en parle dans la revue en ligne Plantizen et son article Villes et services publics intelligents: améliorer l’efficacité énergétique grâce à l’intégration de l’IdO, 25 décembre 2024 (en anglais dans le texte original). Au départ, elle traite de la question des objets connectés et intelligents comme des systèmes permettant de mieux mesurer et maitriser la consommation globale d’énergie des villes. Ça implique entre autres une ville assez intelligente pour rendre les systèmes efficaces en temps réel. Un sujet important pour la résilience énergétique des villes. Avec les besoins en énergie des systèmes informatiques, on pense particulièrement aux besoins des systèmes d’IA, l’énergie va devenir un produit rare et cher. L’IoT est présenté comme un système multifactoriel : à la fois le compteur intelligent, mais également le système de gestion automatique d’éclairage des espaces commerciaux ou entrepôt (par exemple). Comme souvent, ce sont les petits ruisseaux qui font les grandes rivières de réduction des consommations d’énergies. Là où la synthèse vulgarisatrice devient intéressante, c’est d’intégrer les données à travers l’ensemble des systèmes : non seulement les compteurs intelligents, mais également les systèmes de gestion automatisés ou non, les capteurs, etc. fournissent une quantité importante de données afin d’optimiser les usages et anticiper les besoins : « les systèmes IdO peuvent anticiper les besoins énergétiques futurs basés sur des modèles historiques. Cela améliore la fiabilité et l’efficacité des réseaux énergétiques dans les villes. ».

Vient ensuite la question de la gouvernance : non seulement ces données peuvent servir aux villes pour les rendre plus durables et, surtout, plus résilientes, face à des problèmes d’approvisionnement en énergie, mais ils peuvent aussi aider à mesurer les productions locales à travers des plateformes de monitoring en « haute couture ». Ce dernier terme semble peu approprié pour le les CER et pourtant sont, nous semble-t-il des éléments essentiels de leur réussite. Comme déjà relevé, toutes les études CER en Europe buttent sur la gouvernance et le social. L’Europe l’a bien mis en exergue avec des rapports allant dans ce sens et nous en avons relevés quelques-uns dans cet article. Il faut donc répondre à des besoins singuliers à travers non seulement des principes régulateurs et constants liés aux besoins en énergie afin de réduire l’entropie des systèmes, mais également en répondant à l’accroissement de l’entropie des usages par des mesures « sur mesure » et adapté à chaque contexte. C’est la conjonction de cette approche transversale de l’entropie, combiné à une nécessité de parcimonie dans les données (moins d’IdO = moins de maintenance et de risque de fausses données) qui permet de constituer le terreau d’une CER efficace, quelle que soit sa dimension.

Les données sont fantastiques

Cerise sur le gâteau, les données brutes récoltées peuvent fournir de nombreuses informations (anonymisées) pour la gestion de la ville : bilan carbone, efficacité du territoire concerné, pannes, etc. Des données qui constitueront dorénavant un support vital pour la double comptabilité et le CSRD.

Cet article, un peu long, nous le concédons, montre le potentiel des CER sur lesquelles nous travaillons quotidiennement chez S²Engineering, ainsi que sur un modèle de plateforme « sur mesure ». Nous sommes convaincus que cette approche est fondamentale pour le monde de demain. #keepintouch.

Bonne et belle journée à vous.

Pour complément :

Merci pour le suivi de notre blog-à-idées ou à réflexions, c’est toujours agréable d’être lu et vous êtes de plus en plus nombreux (+ de 1 000 par mois en, moyenne). N’hésitez pas à commenter, c’est aussi une place de débats. Et surtout, merci de partager si vous soutenez nos réflexions ou recherches.

Pascal SIMOENS Ph.D, Architecte et urbaniste, data Scientist, expert Smart Cities. J’ai commencé ma vie en construisant des villes en Lego, j’en ai fait mon métier. Geek invétéré, aujourd’hui, je joins mes passions du numérique et de la ville au travers d’une expertise en smart Cities et smart-buildings. Je travaille en bureau d’étude (Poly-Tech Engineering/S²Engineering) et j’enseigne cette même expertise à l’UMONS et à l’ULB. Complémentairement, je suis membre du bureau et trésorier du Conseil francophone et germanophone de l’ordre des architectes, baron au sein du Conseil national de l’Ordre des architectes.

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