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[Avis d'expert] Ce que la 5G va changer dans le secteur de l'énergie

Pour Imad Boukrit, consultant chez Colombus Consulting, si le débat autour de l’efficacité énergétique du réseau télécom n’est pas totalement tranché, la technologie 5G pourrait jouer un rôle essentiel dans le développement de l'Internet de l'énergie (IoE), la mise à niveau et l'automatisation des infrastructures électriques.

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[Avis d'expert] Ce que la 5G va changer dans le secteur de l'énergie
Malgré les nombreuses questions sur la réelle utilité de la 5G, la plupart des experts y voient une technologie utile et viable, d'ici cinq à dix ans, pour le secteur de l'énergie et la transition énergétique.

Les politiques climatiques et numériques sont au sommet de l'agenda européen. Dans le cadre du Clean Energy Package à l’horizon 2030, l’objectif de l’UE est d’atteindre 32%[1] d'énergies renouvelables dans son mix énergétique. A l’horizon 2050, la Commission se veut encore plus ambitieuse : devenir le premier continent neutre en carbone[2].

Dans le même temps, la Commission travaille sur le dossier numérique, avec une volonté de retrouver la souveraineté numérique européenne – en témoigne les débats autour du poids des GAFAM et la crainte des autorités européennes en matière de sécurité, marquée par une volonté de limiter la présence du chinois Huawei du réseau 5G européen.

Ces deux dossiers sont-ils intimement liés ? Le numérique peut être un formidable accélérateur de la transition énergétique, mais il peut également être perçu comme une source importante de pollution et d’accentuation des usages gourmands en énergie.

Une sobriété énergétique à effet rebond

Alors que les enchères permettant aux différents opérateurs télécom français de lancer le déploiement de la 5G viennent de se clôturer[3], le sujet n’aura jamais été autant d’actualité qu’à cette date !

D’un point de vue technique, la pyramide des usages de la 5G met en avant 3 grands axes d’amélioration par rapport à la 4G : une faible latence, réduite à 1 ms (50 ms pour la 4G), une grande capacité d’interconnexion, jusqu’à 1 million d’objets connectés au km² et une bande passante dépassant les 10 Gbps.

D’un point de vue environnemental, d’ici 2030, à maturité des technologies 5G, pour un gigabit transporté, les antennes 5G seraient en théorie capables, à trafic égal, de consommer jusqu’à 20 fois moins d’électricité par rapport à la 4G[4]. Le débat autour de l’efficacité énergétique du réseau télécom n’est pas totalement tranché et d’autres acteurs estiment que la démultiplication des antennes 5G et la hausse du trafic internet mobile augmentera la consommation énergétique[5]. La 5G pourrait ainsi souffrir de ses apports, en créant de nouveaux usages et en rendant certains terminaux obsolètes la consommation d’énergie augmenterait.

Planification du réseau et Internet de l’énergie

Une des conditions de réussite de la transition énergétique sera d’être en capacité d’intégrer la production décentralisée des énergies renouvelables de manière massive, l’autoconsommation et de faire face à l’émergence de nouveaux usages tels que la mobilité électrique, en lien avec les objectifs nationaux et européens. La question de la résilience du réseau électrique n’a jamais été autant d’actualité[6], sur fond de délestage en Californie et de tensions sur le réseau français pendant les prochains hivers.

Les Smart Grids, ou réseaux intelligents, offrent des réponses à ces enjeux. Ces solutions, expérimentées et déployées depuis plusieurs années par les gestionnaires de réseaux, reposent sur des équipements matériels, des infrastructures télécoms et des outils informatiques. De nombreux experts[7] voient ainsi en la 5G un des moyens pour accroître les opportunités offertes par les Smart Grids et ainsi parvenir à un réseau électrique « décentralisé » encore plus efficient.

Gestion de la production décentralisée

La technologie 5G pourrait jouer un rôle essentiel dans le développement de l'Internet de l'énergie (IoE)[8], la mise à niveau et l'automatisation des infrastructures électriques. Pour exemple une connectivité améliorée (grâce à de petites antennes : smart cells) associée à des temps de latence faibles permettront une gestion efficace de l'offre et la demande énergétique du réseau. Cela sera possible grâce à des routeurs d'énergie capables d’ajuster en temps réel, selon le besoin, la distribution d’énergie venant de sources multiples. Grace à une convergence énergie numérique aboutie, le problème actuel de la limitation des systèmes d'énergie renouvelable peut être atténué.

Les essais industriels menés par Nokia et ABB dans le cadre du projet de recherche WIVE ont permis de démontrer la nécessité d’une technologie de pointe comme la 5G pour la protection, le contrôle et la surveillance du réseau électrique. Entre autres, la 5G a répondu aux exigences de latence et de bande passante imposées par les applications testés de protection et de traitement immédiat des défaillances, avec un niveau de fiabilité similaire aux réseaux fibre[9].

Meilleur Pilotage du réseau

La 5G rendrait plus simple et viable le déploiement massif de capteurs, pour une exploitation de tous les potentiels d’utilisation. Par exemple, des détecteurs de fuites sur une ligne électrique et de surchauffe des transformateurs pourraient permettre une surveillance continue et une maintenance prédictive, améliorant ainsi considérablement la sécurité et la durabilité du matériel.

Dans la pratique, l’entreprise irlandaise ESB (Electricity Supply Board) a mis en place une solution de surveillance vidéo thermique des transformateurs[10], couplée à la 5G pour aider à identifier les points chauds avant la panne. Cet usage nécessite une bande passante importante, qu’aujourd’hui seul le réseau filaire fibre permet. En plus de cet usage, la 5G pourra permettre le déploiement de capteurs supplémentaires (ex. météorologiques) qui ajusteront en temps réel la charge des transformateurs de manière optimisée (augmentation de la charge en cas d’épisodes de froid et inversement en période de fortes chaleurs).

En résumé, de nombreuses questions sur la réelle utilité de la 5G restent en suspens, comme lors de l’avènement de la 4G. La plupart des experts voient en la 5G une alternative viable d’ici 5 à 10 ans, soutenant la prochaine vague de fonctionnalités. Ces dernières apparaîront dans le temps et seront majoritairement orientées vers les usages professionnels. Pour s’y préparer, il faut considérer la 5G comme une technologie utile et viable pour le secteur de l'énergie et planifier les usages qui seront favorables à la transition énergétique, dès aujourd’hui[11].

Par Imad Boukrit, Consultant chez Colombus Consulting

Les avis d'expert et tribunes sont publiés sous la responsabilité de leurs auteurs et n'engagent en rien la rédaction de L'Usine Nouvelle.



[1] https://ec.europa.eu/energy/topics/energy-strategy/clean-energy-all-europeans_en

[2] https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/european-green-deal_fr

[3] https://www.lemonde.fr/economie/article/2020/06/11/5g-le-lancement-des-encheres-en-france-fixe-a-la-fin-septembre_6042535_3234.html

[4] https://hellofuture.orange.com/fr/la-5g-lefficacite-energetique-by-design/

[5] Rapport de Gauthier Roussilhe, La controverse de la 5G, comprendre, réfléchir, décider ensemble publié en juillet 2020

[6] Selon Thierry Lepercq, directeur recherche, technologie et innovation d'Engie dans l’Usine Nouvelle du 21/06/2017

[7] H. C. Leligou, T. Zahariadis, L. Sarakis, E. Tsampasis, A. Voulkidis and T. E. Velivassaki, "Smart Grid: a demanding use case for 5G technologies," 2018 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops (PerCom Workshops), Athens, 2018, pp. 215-220, doi: 10.1109/PERCOMW.2018.8480296.

[8] B. Dai, "Prospect of 5G Communication Mode for Energy Internet," 2018 2nd IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2), Beijing, 2018, pp. 1-5, doi: 10.1109/EI2.2018.8582321.

[9] Nokia, ABB and Kalmar conduct industry’s first trial with ultra-reliable low-latency 5G technology for electricity grid and harbor automation

https://new.abb.com/news/detail/10496/nokia-abb-and-kalmar-conduct-industrys-first-trial-with-ultra-reliable-low-latency-5g-technology-for-electricity-grid-and-harbor-automation

[10] Rapport Innovation In ESB Networks – Août 2019

[11] Etude « Ten 5G Challenges for Engineers to Overcome » réalisée par Anritsu

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