L'électrification suscite un débat sur l'avenir de l'énergie

L'électrification, qui consiste à remplacer les combustibles fossiles par de l'électricité pour fournir de l'énergie, est un élément majeur de l'effort mondial en faveur de la décarbonisation. Elle touche de nombreux secteurs et suscite de plus en plus de discussions quant à son impact sur la consommation et le coût de l'énergie.

Les préoccupations environnementales font partie de l'équation, car les producteurs prennent en compte les réglementations qui ont de plus en plus d'impact sur leurs activités. Alors que de plus en plus d'industries adoptent des pratiques commerciales durables, l'empreinte carbone de leur fabrication devient un élément à prendre en considération.

Les consommateurs d'électricité évaluent leurs propres priorités, en tenant compte du coût, de la commodité et parfois du changement climatique, lorsqu'ils décident d'acheter un véhicule électrique (VE), de choisir entre des outils et des appareils électriques ou à gaz, ou de chauffer leur maison au gaz naturel ou à l'aide d'une pompe à chaleur.

Vous voulez en savoir plus sur l'électrification ? Lisez cette entrevue de POWER avec quatre dirigeants d'entreprises du secteur de l'énergie, qui discutent de l'importance et des répercussions de cette transition énergétique.

La tendance à l'électrification reflète la transition énergétique plus large, qui consiste à abandonner les combustibles fossiles au profit de formes d'énergie plus propres. Comme pour tout changement dans le secteur de l'électricité, il y a beaucoup de questions à discuter, de nombreuses parties en mouvement et un débat permanent sur le rôle du gouvernement dans la détermination de la vitesse à laquelle l'électrification changera le paysage énergétique et jusqu'où elle ira avec son impact sur les services publics, l'industrie et les consommateurs d'électricité.

"Je pense que l'objectif le plus important devrait être de créer un avenir à faible émission de carbone, afin que nous puissions améliorer la qualité de vie et protéger l'environnement pour les gens partout dans le monde", a déclaré John Vernacchia, directeur du segment de la transition énergétique pour Eaton, une entreprise mondiale de gestion de l'énergie. "La consommation d'énergie augmente régulièrement dans le monde, l'adoption du transport électrique s'accélère et les bâtiments deviennent plus gourmands en énergie que jamais. Nous devons repenser les systèmes énergétiques pour répondre durablement à ces nouvelles demandes. Pour y parvenir, les sources d'énergie doivent devenir plus renouvelables, plus résistantes et plus intelligentes."

"Le meilleur argument en faveur de l'électrification est celui de la nécessité", a déclaré Curtis Tongue, cofondateur et directeur de la stratégie chez OhmConnect, qui travaille avec les consommateurs d'électricité résidentiels sur les moyens d'économiser de l'énergie et de l'argent. "Si nous voulons éviter une augmentation des températures de 1,5 degré avant la fin du siècle, nous devons trouver le moyen de décarboniser efficacement l'économie. Environ un tiers des émissions américaines proviennent des transports et un autre tiers de l'utilisation de l'énergie dans les maisons ou les bâtiments, c'est donc un bon point de départ. Nous disposons de la technologie et du savoir-faire nécessaires pour décarboniser ces secteurs grâce à l'électrification dès aujourd'hui".

Une opportunité pour les consommateurs

À la base, l'électrification consiste simplement à remplacer l'utilisation de combustibles fossiles par des technologies qui utilisent l'électricité comme source d'énergie - utiliser l'électricité pour chauffer une maison ou un immeuble de bureaux (figure 1), au lieu du gaz naturel, ou conduire un véhicule électrique au lieu d'une voiture à essence. Comme l'a expliqué M. Vernacchia à POWER, il s'agit d'une "véritable opportunité pour les consommateurs... de devenir des producteurs d'énergie et d'avoir un contrôle beaucoup plus grand sur le moment et la manière dont ils l'utilisent", ajoutant que son entreprise "s'efforce de faire en sorte que l'énergie puisse provenir de partout et d'aider nos clients à saisir les opportunités créées par l'électrification en repoussant les limites traditionnelles de ce que les systèmes électriques peuvent faire".

L'électrification se heurte à des arguments économiques, qu'il s'agisse de l'augmentation des prix de l'énergie, des pertes d'emplois dans le secteur des combustibles fossiles ou du coût des véhicules électriques par rapport aux voitures et camions à essence. Mais les analystes reconnaissent que l'électrification présente des avantages pour l'environnement, qu'elle créera des emplois et qu'elle élargira les modes de production et de distribution de l'énergie.

Eric Powell, directeur pour l'Amérique du Nord de Partners in Performance, a déclaré à POWER: "Tout argument comporte des avantages et des préjugés, mais le meilleur argument, qui profite à tous et qui transcende les préjugés, est que l'électrification est le catalyseur de nouvelles micro-économies qui permettront à tous de participer, en particulier aux communautés défavorisées". Le groupe Powell, un cabinet de conseil en énergie et en affaires basé en Australie, a travaillé avec de nombreuses entreprises pour les aider à réduire leurs émissions et à devenir plus durables.

L'électrification fait partie d'un "noble objectif" dans cette transition énergétique qui crée des emplois, repousse les limites de l'innovation et comble les fossés sociétaux", a déclaré M. Powell. "Toute personne disposant d'une maison, d'un toit, d'un terrain ou d'un espace supplémentaire peut devenir une source d'énergie virtuelle. Nous ne devrions pas laisser la politique du "red-lining" l'arrêter. Pour cette même raison, nous devons aller au-delà des partenariats public-privé et créer des écosystèmes de services publics, d'industries, de clients, de fournisseurs de capitaux, de régulateurs et d'établissements d'enseignement qui non seulement permettront cette transition, mais la soutiendront.

Nicholas Smallwood, vice-président senior de Sunrun, une entreprise californienne spécialisée dans l'énergie solaire, a déclaré à POWER: "L'étude de Rewiring America montre que 85 % des ménages américains, soit environ 103 millions de foyers, pourraient collectivement économiser 37,3 milliards de dollars par an sur leurs factures d'énergie grâce à des chaudières et des chauffe-eau électriques". M. Smallwood précise que 44 % de ces ménages "ont des revenus faibles à modérés et économiseraient en moyenne de 377 à 493 dollars par an. En moyenne, les ménages économiseront près de 2 000 dollars par an une fois qu'ils seront électrifiés. Les technologies de décarbonisation deviennent exponentiellement moins chères chaque année, et les prix continueront à baisser si nous nous engageons dans un avenir d'énergie renouvelable. Des changements clés dans les codes de construction, les réglementations, le financement et le marché de l'électricité peuvent rendre la conversion à une maison électrique accessible à tous les Américains".

Programmes utilitaires

Les entreprises de services publics adaptent leurs services pour reconnaître les avantages de l'électrification, en particulier avec des programmes liés aux VE (figure 2). Xcel Energy collabore avec Denver (Colorado) pour soutenir l'objectif de cette ville d'adopter 30 % de VE d'ici à 2030. Eversource soutient l'installation de chargeurs de VE dans chaque quartier de Boston (Massachusetts) au cours des deux prochaines années.

Public Service Co. of New Mexico (PNM) a récemment déclaré qu'elle s'attendait à ce que le nombre de VE sur son territoire de service fasse plus que doubler d'ici à la fin de l'année 2023, passant d'environ 3 800 actuellement à 7 800 d'ici à la fin de l'année prochaine. En novembre 2021, les autorités de régulation de l'État ont approuvé le programme d'électrification des transports de PNM, d'un montant de 9,1 millions de dollars, qui comprend des incitations pour l'infrastructure de recharge et de nombreux nouveaux tarifs pour les clients commerciaux et résidentiels.

Le programme de PNM comprend des incitations financières pour les clients qui installent des chargeurs résidentiels, ainsi que des fonds pour les clients à revenus faibles et modérés afin de couvrir jusqu'à 2 000 dollars de leurs coûts. Il prévoit également des ajustements tarifaires en fonction de l'heure d'utilisation, permettant aux clients de charger leurs VE pendant la nuit pour environ 3 ¢/kWh, afin d'encourager la recharge en dehors des heures de pointe de la demande d'électricité.

Les autorités californiennes ont récemment annoncé TECH Clean California, une initiative de 120 millions de dollars visant à soutenir le marché des technologies de chauffage des locaux et de l'eau plus propres et plus efficaces. Le programme d'incitation à l'électrification des maisons individuelles du groupe vise à activer la chaîne d'approvisionnement en appareils de chauffage propres, en offrant des incitations par l'intermédiaire des entrepreneurs pour l'installation de pompes à chaleur pour le chauffage des locaux et de l'eau dans les maisons individuelles. Le programme prévoit l'engagement, la sensibilisation et la formation des entrepreneurs. Il a déjà touché des centaines d'entrepreneurs, en organisant des événements avec des distributeurs de systèmes CVC (chauffage, ventilation et climatisation) et de chauffe-eau, et en collaborant avec des fabricants, des distributeurs, des services publics et des formateurs d'entrepreneurs.

Les autorités new-yorkaises ont déclaré qu'elles souhaitaient que l'État ait une économie neutre en carbone d'ici 2050, notamment en éliminant les émissions des bâtiments et des transports. Les législateurs de l'État envisagent une législation qui garantirait que toutes les nouvelles constructions atteignent zéro émission d'ici 2027, dans le cadre d'un effort visant à développer deux millions de "maisons électrifiées ou prêtes pour l'électrification" d'ici 2030, selon le gouverneur Kathy Hochul. L'État souhaite également que tous les nouveaux bus scolaires soient électriques d'ici 2027 et que la flotte actuelle de 50 000 bus soit convertie à zéro émission d'ici 2035. Ben Prochazka, directeur exécutif de l'Electrification Coalition, un groupe basé à Washington D.C. qui promeut l'adoption des véhicules électriques, a qualifié ce plan d'"audacieux mais réalisable" dans un communiqué.

"Les bus scolaires électriques sont là et prêts à être déployés, et il est passionnant de voir New York saisir l'occasion", a déclaré M. Prochazka. "Il s'agit d'une étape importante vers la réalisation de la sécurité nationale, de la santé publique et des avantages économiques qu'offrent les véhicules électriques.

Le plan d'électrification des bâtiments de Mme Hochul prévoit notamment d'"exiger zéro émission de gaz à effet de serre sur site pour les nouvelles constructions au plus tard en 2027" et d'"améliorer les normes d'efficacité des appareils ménagers de New York, afin de réduire la consommation d'énergie tout en permettant aux New-Yorkais d'économiser des milliards de dollars sur les coûts des services publics". Le plan prévoit également la création d'un "fonds d'électrification verte" destiné à électrifier les habitations à faibles revenus grâce à un nouveau plan d'investissement dans le logement de 25 milliards de dollars sur cinq ans, géré par l'Office national des habitations et du renouveau communautaire.

Secteurs en croissance

L'électrification des transports comprend des éléments souvent utilisés dans les centrales électriques, tels que les chariots élévateurs, les chargeurs frontaux et d'autres équipements. "La durabilité, la sécurité et la productivité sont les principaux aspects de l'électrification des transports, des flottes et des équipements de travail", a déclaré Joe Baldi, directeur de la stratégie et des partenariats pour Moog Construction, une entreprise mondiale d'équipements de construction qui fournit une variété d'industries, y compris le secteur de la production d'énergie. "Les normes américaines et internationales ont continuellement réduit le niveau des émissions hors route, et les machines électrifiées poursuivent le chemin vers l'élimination des émissions des équipements lourds."

Moog propose notamment un système intelligent d'électrification des machines. Moog s'est associé à Doosan Bobcat pour créer une chargeuse compacte sur chenilles entièrement électrique, connue sous le nom de Bobcat T7X (figure 3). La T7X est une machine entièrement électrique, sans émissions, qui, selon Moog, offre "la puissance et les performances d'une machine hydraulique diesel, mais sans le bruit, les émissions et les fuites hydrauliques".

Baldi a déclaré à POWER: "Les machines électriques sont également beaucoup plus silencieuses. Cela améliore la sécurité des personnes travaillant sur et autour des machines ; les travailleurs peuvent facilement se parler et entendre ce qui se passe sur le chantier. Enfin, les travailleurs ne sont plus exposés à des émissions qui présentent des risques à long terme pour leur santé. Les machines électriques pourraient également faire tomber certains stéréotypes, car elles sont plus propres, plus sûres et plus faciles à utiliser, ce qui pourrait attirer la prochaine génération de travailleurs.

M. Baldi a ajouté : "Les machines électriques dotées de capteurs et de logiciels intégrés permettent également aux opérateurs d'exercer un meilleur contrôle, et les propriétaires de véhicules bénéficient d'une connectivité et d'une automatisation accrues. Avec l'architecture et les écosystèmes appropriés, les machines électriques apportent au secteur de la construction des gains de productivité que leurs homologues hydrauliques et diesel ne peuvent égaler."

Chris Roman, gestionnaire d'énergie certifié et directeur du développement commercial de l'entreprise californienne Conservant Systemsa déclaré que la technologie de son entreprise est "un parallèle à l'électrification", principalement parce qu'elle rend les systèmes plus efficaces. Les analystes de l'énergie soulignent souvent les possibilités d'efficacité énergétique offertes par l'électrification dans les bâtiments, les transports et la fabrication, en termes d'économies d'énergie et de coûts, ainsi que de réduction des émissions.

M. Roman a expliqué à POWER que le système de déshumidification à haut rendement de son entreprise, ou HEDS, "est une méthode de récupération d'énergie brevetée et exclusive conçue pour économiser plus de 40 % de l'énergie de refroidissement et de chauffage liée au processus de refroidissement, de déshumidification et de réchauffage, tout en éliminant les risques de perte de santé, de bien-être, de produit et de productivité causés par un mauvais contrôle de l'humidité relative" dans les bâtiments. "Notre technologie relève sans aucun doute du domaine de l'efficacité énergétique", a-t-il déclaré. "Si l'énergie solaire est installée sur un toit et que notre équipement est constitué par les appareils de traitement de l'air, ces derniers sont essentiellement constitués de serpentins qui deviennent chauds ou froids. Selon M. Roman, la technologie de Conservant "joue avec ces serpentins de manière à éliminer les besoins de chauffage. Elle élimine les chaudières, ce qui constitue une décarbonisation. Nous décarbonisons, nous économisons de l'énergie et nous économisons de l'argent.

"L'efficacité énergétique est un élément essentiel de la stratégie d'électrification, elle a donné aux services publics une longueur d'avance dans ce domaine", a déclaré M. Powell. "Les programmes d'EE, de gestion de la demande (DSM) et de réponse à la demande (DR) ont ouvert la voie à ces nouvelles voies de décarbonisation. L'EE, la GAD et la DR ont collectivement atténué les sources et les utilisations de l'énergie depuis des décennies".

a déclaré M. Tongue : "L'efficacité énergétique peut jouer un rôle utile dans la réduction de la demande globale sur le réseau. Selon une étude récente du ministère de l'énergie, au cours des deux prochaines décennies, l'adoption au niveau national de bâtiments efficaces et interactifs avec le réseau pourrait permettre de réaliser des économies de 100 à 200 milliards de dollars sur le coût du système électrique américain.

Impacts sur le réseau

Le défi de l'électrification comprend son impact sur le réseau, qui variera selon la région, l'heure de la journée et la période de l'année. Les arguments économiques se poursuivent ; de nombreux acteurs du secteur de l'énergie soulignent les différences de coût entre le chauffage au gaz naturel et le chauffage à l'électricité. Les VE augmenteront la charge du réseau, ce qui pourrait faire grimper les coûts de l'électricité. Les services publics devront adapter la planification de leurs ressources pour intégrer les effets de l'électrification, ce qui est déjà le cas avec les ajustements des tarifs en fonction de l'heure d'utilisation.

Briggs & Stratton, connue pour ses tondeuses à petit moteur, ses générateurs et d'autres outils, a fourni à POWER un commentaire sur les impacts du réseau, en écrivant : "Alors que de plus en plus de produits et d'industries passent à l'électricité, l'impact sur un réseau vieillissant suscite des inquiétudes. Les compagnies d'électricité de tout le pays évaluent ce qui est nécessaire pour moderniser les infrastructures de leur réseau, connecter les sources d'énergie distribuées et mettre en place des logiciels pour améliorer les diagnostics et la visibilité sur le fonctionnement du réseau.

L'entreprise a reconnu que l'électrification pouvait donner plus de pouvoir aux consommateurs. "Oui, nous pensons qu'à mesure que les options d'électrification continuent d'atteindre davantage de consommateurs, elles leur fourniront des options leur permettant de prendre les décisions énergétiques qui leur conviennent", a écrit le groupe. "Les systèmes de stockage d'énergie, qui utilisent un onduleur et des batteries, constituent une solution viable pour un stockage d'énergie évolutif qui s'intègre à n'importe quelle source d'énergie, y compris l'énergie solaire, l'énergie éolienne et le réseau. Les consommateurs réalisent des économies sous la forme de factures d'énergie moins élevées et d'allègements fiscaux. Les systèmes électrifiés constituent également une excellente source d'énergie en cas de panne".

"L'un des principaux défis pour les propriétaires est le coût initial", a déclaré M. Tongue à POWER. "Quiconque se promène dans l'allée de Home Depot constate que le remplacement d'une chaudière à gaz par une pompe à chaleur plus efficace coûte beaucoup plus cher. Pour faciliter cette transition, il sera essentiel de réduire le coût au point de vente afin d'inscrire ces appareils dans des services de réseau flexibles."

M. Powell a évoqué les décisions énergétiques auxquelles sont confrontés les consommateurs : "La bataille entre le gaz naturel et l'électricité n'est pas nouvelle. Pendant des décennies, les services publics ont fait valoir les avantages du gaz par rapport à l'électricité pour les appareils ou les utilisations finales [chaudières, chauffe-eau, cuisine et même éclairage]. Dans cette transition vers l'électrification, la bataille entre le gaz naturel et l'électricité ne se poursuit pas.

À ma connaissance, il n'y a pas de "Teslas" alimentées au gaz naturel dans les foyers. L'ajout d'une prise pour un VE ne remplace pas les utilisations finales du gaz naturel. Les VE ne sont qu'une autre utilisation finale, au même titre que les lave-linge/sèche-linge, les téléviseurs à grand écran et les ampoules LED", a déclaré M. Powell. "Dans ces conditions, je m'attends à ce qu'il n'y ait que peu ou pas de destruction de la demande dans la distribution locale de gaz naturel, alors que la destruction de la demande aurait un impact sur les factures des clients. Si la prochaine partie de l'argument économique est que l'électrification augmenterait la facture de chauffage, il se peut que cela ne soit pas tout à fait valable".

M. Vernacchia a déclaré : "L'électrification a un impact en cascade sur l'infrastructure énergétique. Et il ne s'agit pas seulement d'électrifier le véhicule, la recharge ou même les systèmes de construction. Nous considérons que la gestion flexible de la charge est essentielle pour optimiser l'utilisation de l'énergie à la maison et pour le réseau. Ainsi, les consommateurs d'énergie peuvent tirer le meilleur parti des énergies renouvelables et du stockage, en continuant à alimenter les charges essentielles quoi qu'il arrive, et en ajustant ces charges en fonction des besoins".

-DarrellProctor est rédacteur en chef adjoint de POWER (@POWERmagazine).