S’ajoutant aux progrès technologiques, ces changements transforment les méthodes de production, de distribution et de consommation d’énergie dans le monde entier.

Pour être en mesure de rendre nos infrastructures énergétiques vertes, souples et fiables, nous devons d’abord comprendre ce qui se dessine à l’horizon. Nous pourrons alors nous adapter et investir judicieusement afin que nos réseaux répondent à nos besoins à long terme.

Pour bien comprendre ce qui s’en vient, nous avons discuté avec nos dirigeants du secteur de l’énergie des tendances, enjeux et autres changements qui préoccupent nos clients. Les discussions ont porté sur trois grands thèmes : la décarbonation, la souplesse des réseaux et la fiabilité des réseaux – trois éléments largement interdépendants.

La question de la décarbonation est prédominante sur les marchés de l’électricité partout dans le monde. Tranquillement, mais sûrement, les sources d’énergie traditionnelles sont remplacées par des sources d’énergie renouvelables, dont le solaire, l’éolien et la bioénergie.

La réglementation et les forces du marché entrent aussi en jeu en matière de décarbonation; les gouvernements – tant nationaux, provinciaux que municipaux – ayant établi des objectifs de réduction des émissions de CO₂. Aujourd’hui, les autorités de nombreux territoires ont instauré des obligations juridiques visant à atteindre les objectifs fixés en matière de gaz à effet de serre (GES). Ceux qui ne les respectent pas seront tout simplement sanctionnés.

La réduction des émissions de CO₂ stimule la production d’énergie renouvelable et pourrait entraîner une augmentation du nombre de véhicules électriques. Quelle sera l’incidence de cet apport supplémentaire d’énergie renouvelable sur notre réseau? Quel sera l’impact des véhicules électriques (VE) – et de l’électrification des transports – sur le réseau électrique? Enfin, quelles seront les conséquences pour les entreprises de production d’électricité?

« De leur point de vue, c’est une question de survie. Les entreprises doivent évoluer, elles doivent investir dans les sources d’énergie renouvelables », affirme Frazer Mackay, directeur principal, Énergie, de WSP au Royaume-Uni.

Que le Brexit ait lieu ou non, l’objectif du Royaume-Uni est clair : d’ici 2030, la moitié de son électricité devra provenir de sources renouvelables. Aux États-Unis, les objectifs nationaux sont moins ambitieux. Bien que l’administration actuelle s’efforce de stopper la baisse de production de charbon, on continue de militer pour l’utilisation d’énergie renouvelable.

« Les centrales thermiques classiques ont été déclassées et tous les services publics investissent maintenant dans les sources d’énergie renouvelable. Au final, ce type d’énergie est en demande, et les services publics ainsi que les producteurs investissent dans ce créneau pour répondre à cette demande », explique Jesse Kropelnicki, directeur principal, Énergie, de WSP aux États-Unis.

Le « verdissement » du réseau électrique est un défi de taille, les conditions économiques locales sont déterminantes et la planification de la production d’électricité doit prendre en considération l’accessibilité de l’énergie. En Asie, par exemple, environ 70 % du réseau est alimenté par des centrales thermiques. Et les sommes investies dans la construction de nouvelles installations de production dans la dernière décennie ont été presque exclusivement destinées à des centrales au charbon, en raison du faible coût de l’électricité.

Des montants considérables sont aujourd’hui alloués à la production d’énergie renouvelable ainsi qu’à de grands projets de centrales thermiques qui, à l’avenir, dépendront du gaz naturel liquéfié importé. En effet, l’Asie souhaite réduire de façon significative son utilisation du charbon pour faire fonctionner ses nouvelles centrales.

« Le but est de maintenir la croissance économique en Asie. Les nouvelles installations utilisent davantage de sources d’énergie renouvelable; toutefois, la majeure partie des sommes allouées aux nouvelles constructions continueront d’être destinées à l’augmentation de la capacité thermique », souligne Stephen Green, directeur principal, Énergie, de WSP en Asie.

Quoi qu’il en soit, la capacité de production d’énergie renouvelable est impressionnante : les données indiquent que la puissance installée cumulée des sources d’énergie renouvelables (énergie éolienne, énergie solaire, géothermie, bioénergie et petites centrales hydro-électriques) passera de 437 GW en 2010 à environ 1 734 GW en 2020.

Les acteurs déjà présents sur le marché de même que les nouveaux venus investissent pour satisfaire une demande en apparence sans limites. Ce changement a des répercussions sur toute la planète, mais plus particulièrement sur les centres urbains. La mise en œuvre de stratégies fructueuses pour répondre au besoin croissant d’énergie sans compromettre la résilience, la fiabilité et la sécurité exige de la créativité et de l’innovation. Des dirigeants engagés et des politiques efficaces sont aussi indispensables pour le succès de cette transformation.

Il faudra du temps pour changer notre façon de produire, de distribuer et de consommer l’électricité. Cette transition ne pourra se faire sans utiliser les actifs existants; nous devons donc analyser comment les projets actuels peuvent être mis à profit et transformés pour créer de nouvelles possibilités, investir dans l’intégration de nouvelles technologies et optimiser les processus pour réaliser des gains d’efficience.

« Cet effort de combinaison des sources énergétiques nous forcera à prioriser les actifs les plus durables. Investir dans les projets existants pour prolonger leur vie utile est une solution gagnante pour tous », indique Paul Dollin, chef de l’exploitation de WSP et chef mondial du groupe Énergie.

À travers le monde, les vieilles infrastructures qui fonctionnent encore parfaitement pourraient profiter de mises à niveau stratégiques. Au Canada par exemple, d’importantes sommes doivent être investies dans la réhabilitation des barrages hydro-électriques.

« La plupart des centrales hydro-électriques ont entre 40 et 50 ans, et elles devraient durer encore un demi-siècle. C’est le moment idéal de songer à réinvestir dans ces actifs pour les optimiser », affirme Sébastien Fecteau, vice-président national, Énergie, de WSP au Canada. 

La même logique s’applique aux vieux parcs éoliens. Après 20 ou 30 ans, ces installations doivent subir d’importants travaux de maintenance et, dans certains cas, il pourrait être bénéfique de réexaminer l’ensemble des sites. Les propriétaires, les promoteurs et les financiers seront toujours à l’affût d’occasions de maximiser la durée de vie de leurs actifs.

« C’est une décision économique. Il est important de se rappeler que les contrats d’énergie ont une durée de 20 ou 30 ans et que les actifs sont souvent entièrement payés à ce stade. Étant donné l’évolution considérable des éoliennes au cours des 25 dernières années, la mise à niveau pourrait être un choix judicieux sur le long terme », explique Sébastien Fecteau.

Cependant, le rééquipement ne doit pas uniquement viser les installations de production; il faut aussi veiller à ce que les réseaux puissent prendre en charge une combinaison de sources énergétiques croissante et en constante évolution. 

La clé est la souplesse du réseau.

La souplesse du réseau électrique est un autre enjeu important à l’échelle mondiale. Le problème étant que l’électricité est un produit qui ne peut (encore) être stocké sans danger en grandes quantités ou à coût abordable. L’incapacité de stocker l’électricité de manière sûre et économique freine aussi l’expansion des énergies renouvelables dont la production est variable. À l’heure actuelle, l’offre et la demande d’électricité doivent être égales ou relativement équilibrées.

Toutefois, grâce aux innovations dans les méthodes de stockage d’électricité et aux investissements dans la connectivité des réseaux, on constate une rapide amélioration de l’interconnectivité des systèmes électriques.

« Aujourd’hui, le coût de l’énergie est relativement bas et la fiabilité des réseaux est bonne. Les Britanniques considèrent le service d’électricité comme acquis », note Frazer Mackay qui estime que le stockage abordable changera la donne dans le marché. « Cette innovation révolutionnera le secteur. Les réseaux électriques fondés sur les énergies renouvelables doivent avoir une immense capacité de stockage à faible coût sinon ils ne sont pas viables. »

Pour lui, le manque de politique énergétique freine également le pays, surtout en comparaison de la démarche très claire de l’Allemagne. En fait, il faut innover en matière de réglementation et de tarifs (tarifs variables) pour mieux gérer les réseaux électriques utilisant des énergies renouvelables.

Les temps changent. Le stockage est en voie de transformer le modèle d’affaires des 100 dernières années. Au Canada, Ontario Power Generation s’est associée à une société américaine de stockage d’énergie dans le but de fournir un système à batterie permettant de réduire le coût de l’électricité pour les clients industriels. Le système fait des réserves d’électricité quand les prix sont bas et l’utilise en période de pointe.

Les batteries de stockage aideront les industries à mieux gérer leur facture d’électricité et les services publics à améliorer leurs réseaux. Cependant, malgré l’enthousiasme qu’elles suscitent, leur impact sur l’environnement continue de soulever d’importantes questions.

« Quand les batteries auront atteint la fin de leur vie utile, comment allons-nous gérer les problèmes environnementaux induits par les déchets? », demande Paul Williams, directeur principal, Énergie, de WSP en Australie.

Malgré tout, la nouvelle souplesse que procure l’augmentation de la capacité de stockage est l’un des moteurs de la décentralisation de l’énergie, qui se caractérise par des systèmes individuels et indépendants du réseau. Ces systèmes behind-the-meter offrent plus de la flexibilité et de responsabilisation de la part des utilisateurs.

La création de microréseaux effectuant la production, le stockage et la gestion intelligente de l’énergie est en hausse. Ils sont avantageux surtout pour les installations importantes ou ayant une fonction cruciale comme les hôpitaux, les campus universitaires et les grands complexes résidentiels.

« Notre projet de microréseau à Robben Island témoigne à merveille des avantages que procurent les microréseaux », indique Paul Grota qui dirige le groupe Énergie de WSP en Afrique du Sud. « Grâce à son système de microréseau, Robben Island économisera environ 280 000 litres de diésel par an, et la période de récupération de l’investissement est d’environ cinq ans. »

Pour optimiser leur fiabilité, ces réseaux intelligents peuvent utiliser différentes sources d’énergie, y compris des énergies renouvelables, mais aussi d’autres solutions à faible empreinte carbone dont le gaz naturel et le GNL sur une petite échelle. Pendant les périodes prolongées ou les transitions, le GNL peut facilement être transporté par conteneurs dans de petites centrales situés près de la demande.

En Suède, la souplesse du réseau électrique est prioritaire, le pays s’étant fixé des objectifs ambitieux en matière de décarbonation – une empreinte carbone neutre d’ici 2045 – tout en abandonnant le nucléaire qui représente actuellement près de 40 % de l’offre.

Cet effort national de rééquipement nécessitera toutefois des ajustements et une planification à long terme, car on prévoit que la demande énergétique en Suède connaîtra une croissance d’au moins 30 % pendant cette période de transition. Comment pourra-t-on répondre à une telle augmentation de la demande tout en réduisant la production de 40 %?

« La question soulève peu de discussions, car l’année 2045 semble bien loin. Cependant, les experts en énergie travaillent déjà d’arrache-pied dans les coulisses puisque le défi est de taille. Nous préparons l’avenir », déclare Anna Nordling, directrice principale, Énergie, de WSP en Suède.

Elle ajoute que le processus doit respecter un principe important: « l’énergie en temps opportun » qui implique la mise en place de mesures pour optimiser la disponibilité de l’énergie. « Nous devons élaborer des stratégies énergétiques qui permettront aux utilisateurs d’avoir accès à l’électricité à un coût raisonnable au moment où ils en ont réellement besoin », explique-t-elle.

La Suède n’est pas la seule à s’être engagée dans cette voie et, selon Sébastien Fecteau, la stratégie adoptée nécessitera une grande coordination.

« Il ne faut pas oublier que les services publics étaient auparavant propriétaires du réseau. Aujourd’hui, tout le monde peut produire de l’énergie; et la gestion de ce type de réseaux décentralisés est complexe, dit-il. Tant avec les microréseaux que les grands réseaux internationaux interconnectés, il est essentiel d’avoir des liens entre les systèmes pour équilibrer l’offre et la demande. »

La fiabilité constituera un autre enjeu mondial au cours des prochaines années dans le secteur de l’énergie. La sécurité de l’alimentation à un coût raisonnable est essentielle pour les activités industrielles comme pour les autres activités commerciales.

« Les réseaux actuels ont été conçus il y a 30 ou 40 ans, et maintenant nous y intégrons des énergies renouvelables. Nous devons moderniser ces services complémentaires », affirme Stephen Green, directeur principal, Énergie, de WSP en Asie.

C’est aussi le cas dans de multiples régions du monde.

« Le réseau du Royaume-Uni fonctionne pratiquement à pleine capacité dans tout le pays. Si un projet important était lancé à Londres aujourd’hui, il faudra très bien planifier pour s’assurer que le réseau peut le supporter », signale Frazer Mackay.

Aux États-Unis, l’infrastructure électrique vieillissante a aussi besoin d’être modernisée pour relever les défis posés par l’intégration de l’énergie renouvelable, l’ajout de microréseaux et l’augmentation de l’interconnectivité des systèmes.

En outre, vu le nombre grandissant de phénomènes climatiques extrêmes, les services publics doivent intensifier la protection de leurs actifs et améliorer leur fiabilité. Autre preuve que les événements extérieurs affectent la fiabilité des réseaux, les incendies qui ont détruit une partie du nord de la Californie en 2017 ont été causés en grande partie par des lignes, des pôles et d’autres équipements de transport d’électricité.

Par conséquent, les services publics doivent tout d’abord s’efforcer de mieux comprendre comment leurs réseaux peuvent être adaptés à ces tendances fondamentales.

« En Amérique latine, les services d’électricité sont en train d’évaluer leurs actifs afin de se préparer. Ils comprennent que la distribution d’électricité est en période de mutation et ils veulent être prêts à adopter le réseau intelligent », indique Juan David Martinez, gestionnaire de WSP en Colombie.

Imaginez-vous dans 20 ans et essayez de visualiser un monde rempli de véhicules électriques comme de nombreux experts le prédisent. Malgré la grande popularité de l’électrification des transports, nous devons tout de même évaluer son incidence sur le réseau électrique. De quelle quantité supplémentaire d’énergie aurons-nous besoin? Le réseau électrique pourra-t-il répondre à cette demande accrue?

« Quand nous déciderons de mettre en place une infrastructure destinée aux véhicules électriques, il sera important de bien évaluer les défis liés à la distribution d’électricité. Certes, il est possible d’alimenter des centres commerciaux ou autres points importants, mais alimenter de multiples bornes de recharge sera plus problématique. Les villes n’ont pas été conçues pour être d’importants pôles de distribution », explique Paul Williams en Australie.

Dans les régions plus densément peuplées, les habitants prennent leur voiture pour se rendre à la gare, puis utilisent les transports en commun pour se rendre au centre-ville. Les parcs de stationnement pourraient servir de grandes stations de recharge. Mais doivent-elles être reliées au réseau? Devrait-on installer des panneaux solaires sur leurs toits? Quel tarif devrait être fixé? Le modèle d’affaires fondé sur le dernier kilomètre dépendra en fin de compte du contexte local.

Mais l’électrification des transports est-elle la meilleure voie à suivre? Dans les pays nordiques, la Suède n’examine pas seulement l’électrification, mais l’énergie dans son ensemble, et elle pourrait opter pour la biomasse ou le biogaz comme source d’énergie pour le transport collectif. Bon nombre d’experts estiment aussi que le verdissement du transport viendra davantage de l’utilisation de l’hydrogène et d’autres sources d’énergie à faible empreinte carbone plutôt que des véhicules électriques.

Le monde est en période de transition et le fait que vous croyiez ou non aux changements climatiques ne changera pas la donne. La bonne nouvelle est que le réseau électrique est de plus en plus vert. Il est aussi de plus en plus souple grâce aux progrès réalisés en matière de capacité de stockage. Enfin, sa fiabilité s’améliore, les investissements et les interconnexions visant à assurer la sécurité et la stabilité de l’offre ont porté leurs fruits.

Et ensuite? Parlons maintenant de réseaux intelligents et d’efficience énergétique. Aujourd’hui, les progrès technologiques nous permettent de rêver de réseaux intelligents entièrement intégrés, capables d’établir des connexions à l’intérieur et à l’extérieur du réseau. Peut-on imaginer un réseau intelligent qui serait capable d’utiliser un nouvel ensemble de batteries pour mieux gérer l’offre et la demande?

Et si nous pouvions créer un système qui réagirait instantanément aux variations de la demande, de l’offre, des conditions météorologiques, des coûts, des tendances, etc.? Et si ce système intelligent pouvait se connecter automatiquement à d’autres systèmes et permettre l’échange d’électricité par des interconnecteurs? Et si nous pouvions intégrer une immense capacité de stockage à ce réseau? Et si nous pouvions installer des systèmes solaires modulaires sur les routes pour alimenter le réseau?

Mais... on y est déjà, non?