En parvenant à évaluer l’empreinte carbone de l’électricité suisse à l’heure plutôt qu’en moyenne annuelle, des chercheurs de l’EPFL ont ouvert une brèche dans un secteur encore très opaque.

Quelle est l’empreinte carbone d’un kilowattheure consommé en Suisse? La réponse à cette question reste à ce jour difficile à formuler en raison de l’important nombre de variables impliquées dans ce calcul. Actuellement, l’empreinte carbone de l’électricité fournie en Suisse se base sur une moyenne annuelle alors qu’elle varie constamment au fil de la journée. 

Pour la première fois, des chercheurs de l’EPFL ont réussi à affiner ce calcul. Leur méthode? Utiliser une plateforme financière européenne qui calcule la production électrique horaire selon sa provenance durant une année (2015-2016). Cette brèche offre une grille d’analyse plus fine aux fournisseurs et aux consommateurs d’électricité en Suisse.

Cette recherche montre en effet qu’à certaines heures de la journée, l’empreinte carbone est jusqu’à cinq fois sous-évaluée qu’elle ne l’est réellement. Ce n’est pas tout: «Cette analyse nous permet par exemple de savoir que lorsque je charge mon téléphone portable l’après-midi, j’ai plus de chance de tomber sur une ressource renouvelable que le soir», explique Didier Vuarnoz, co-auteur de l’étude avec Thomas Jusselme, tous deux membres du groupe Building2050, installé à Fribourg au sein du smart living lab. Les chercheurs viennent de publier leurs données en libre accès sur la plateforme Data in Brief, pour donner la possibilité aux industriels et ingénieurs de les exploiter librement. Un premier compte-rendu de leur recherche est paru le 24 juillet 2018 dans la revue Energy.

Nouvelle base de données

La Suisse produit une partie de sa propre électricité et en échange avec la France, l’Allemagne, l’Autriche et l’Italie sous forme d’imports et d’exports. Il est ainsi difficile d’y voir clair et de savoir quel pays produit quoi à l’instant t. Les chercheurs ont ainsi eu l’idée d’utiliser une nouvelle base de données européenne afin de mieux comprendre ces échanges. Nommée ENTSO-E transparency platform et accessible depuis 2015, cette plateforme financière comptabilise notamment les flux énergétiques entre chaque pays d’Europe, heure par heure.

Les chercheurs ont traité ces données en convertissant les kilowattheures (kWh) en carbone en se basant sur le cycle de vie de chaque flux. Chaque kWh produit à un moment donné (nucléaire, charbon, hydraulique, etc.) a ainsi hérité d’une quantité d’émissions de carbone en fonction de son origine, fossile ou renouvelable. Les chercheurs ont ensuite développé des visualisations comme outils pour voir rapidement, heure par heure, quel type d’énergie est utilisée à quel moment en Suisse durant une année.

Nouvelles stratégies

L’idée n’est toutefois pas d’encourager tout le monde à se focaliser sur les heures où les énergies renouvelables sont les plus utilisées, ce qui aurait comme résultat de déplacer le problème, précise le chercheur, mais de mieux consommer en développant de nouvelles stratégies. Ces données ont par exemple permis aux chercheurs et leurs collègues du smart living lab de publier d’autres travaux en août dernier dans la revue Sustainable Cities and Society. Cette étude propose en cas d’étude l’exploitation d’un bâtiment qui produirait une partie de sa propre électricité, afin de mieux démontrer la pertinence d’une analyse horaire de la consommation énergétique.

«Ne puis-je pas programmer mon lave-linge pour l’après-midi plutôt que le soir, par exemple, si je sais que l’énergie du bâtiment où je vis est produite par du solaire durant cette période?», illustre Thomas Jusselme. «Cette échelle horaire vise aussi à savoir quand utiliser l’énergie stockée dans son bâtiment afin de rentabiliser l’empreinte carbone de sa batterie. Si j’utilise mon énergie propre stockée dans mes batteries le soir, à la place, par exemple de l’énergie issue des centrales à charbon allemandes, je diminue également mon empreinte carbone», complète Didier Vuarnoz.

Pour les auteurs de l’étude, cette nouvelle information horaire permettra un jour de responsabiliser les individus et les industriels dans leur consommation d’énergie en sachant quand consommer. Un effort de transparence auprès des fournisseurs de réseaux devrait toutefois encore être encouragé pour affiner ce calcul, indiquent les chercheurs.

Version helvétique

D’autres études similaires ont été réalisées en France, en Belgique, en Suède et en Finlande entre 2013 et 2015 à partir d’autres bases de données. Pour le cas suisse, les chercheurs du groupe Building 2050 ont développé une nouvelle méthode de calcul adaptée à la complexité des flux helvétiques. Leur but? Automatiser le processus de téléchargement des données de la production et de la consommation d’électricité en temps réel afin de pouvoir dégager, année après année, les tendances et formuler des prédictions valables en termes d’empreinte carbone. A l’image des prévisions météorologiques.

L’enjeu est de taille: pour atteindre les engagements d’une société à 2000 watts, fixé à 2050, et assurer la transition énergétique, la Suisse doit en effet se doter d’outils précis et fiables pour mieux évaluer son impact sur l’environnement et trouver des alternatives à la consommation d’énergies fossiles. «Ce nouvel outil d’analyse pointe un immense potentiel qui nous permettrait de répondre en partie à la promesse formulée pour 2050, mais souligne également, par ses limites, l’effort qui reste à accomplir pour améliorer nos connaissances sur l’empreinte carbone de l’électricité en Suisse», conclut Thomas Jusselme.

Références

Vuarnoz, D. Jusselme, T. “Dataset concerning the hourly conversion factors for the cumulative energy demand and its non-renewable part, and hourly GHG emission factors of the Swiss mix during a one year period (2015–2016)”, Data in Brief, 26 October 2018.

Vuarnoz, D. and Jusselme, T. “Temporal variations in the primary energy use and greenhouse gas emissions of electricity provided by the Swiss grid,” Energy, 24 July 2018.

Vuarnoz, D., Cozza, S., Jusselme, T., Magnin, G., Schafer, T., Couty, P. and Niederhauser, E.-L., “Integrating hourly life-cycle energy and carbon emissions of energy supply in buildings,” Sustainable Cities and Society, 29 August 2018.

Contact

Didier Vuarnoz

Building2050 Group
Scientist- EPFL
-low carbon
-modelling, simulations and algorithms
-performance indicators

Thomas Jusselme

Building2050 Group
Project Manager- EPFL
-design and construction processes
-efficient energy strategies and regulation
-low carbon

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