La transition électrique des bâtiments et de l’industrie a également un rôle à apporter pour favoriser le développement des énergies renouvelables réparties.
Les usages électriques deviennent tous connectés et pilotables, du simple radiateur à la borne de recharge de véhicule électrique en passant par de plus en plus d’usages des produits blancs. Ils sont capables de proposer de nouvelles flexibilités au système électrique.
Le client d’EDF devient un consom’acteur disposant d’informations en quasi-temps réel sur sa consommation, des conseils avancés pour réaliser des économies, et des propositions d’actions d’efficacité énergétiques au travers d’interfaces digitales de plus en plus sophistiquées. Les box et stations connectées proposées par les filiales du groupe EDF disposent d’algorithmes développés par la R&D d’EDF qui savent piloter en dynamique tous les usages afin d’atteindre les objectifs fixés par le ménage : un budget, un niveau de confort, des émissions de CO2, un taux d’autoproduction.
La dynamique de la transition énergétique dans les territoires fait émerger de nouveaux usages de l’électricité et de nouvelles attentes. En effet, des communautés énergétiques apparaissent : des villes ont émis le souhait d’optimiser les infrastructures et leur gestion (transport, traitement des déchets, bâtiments, production d’énergie, réseaux) et ambitionnent de devenir des smart cities ou
« villes durables ».
Dans ce domaine la R&D d’EDF contribue à l’industrialisation et à la performance de ces éco-systèmes territoriaux. Au-delà de la structuration juridique et économique des communautés énergétiques qui se créent autour d’un projet d’autoconsommation collective, les chercheurs de la R&D contribuent à lever les verrous techniques liés au suivi en temps réel des flux d’électricité produits et consommés localement.
Les enjeux autour de la data se retrouvent également dans le domaine des réseaux de chaleur et de froid. La R&D d’EDF a ainsi contribué à concevoir des jumeaux numériques des réseaux capables d’optimiser notamment leur fonctionnement.
Enfin la R&D accompagne les territoires comme la dynamique collective qui anime les industriels de la plaque de Fos ou du grand port maritime de Dunkerque en menant des projets expérimentaux d’optimisation d’énergie et de matière à la maille du territoire.
En matière de mobilité électrique le sujet du stockage sur batterie est clé. L’action de la R&D en la matière consiste, d’une part, à caractériser en laboratoire les performances et la sécurité des batteries et, d’autre part, à innover sur les technologies de rupture susceptibles d’améliorer fortement leur autonomie ou de réduire leur coût. La R&D étudie également les applications stationnaires de la seconde vie des batteries de mobilité (couplage aux énergies renouvelables, services système, etc.). À plus long terme, la R&D mène une démarche similaire sur les technologies hydrogène appliquées à la mobilité tant sur les électrolyseurs, les stations de charge que sur les piles à combustibles (fuels cells) pour le transport lourd ainsi que les véhicules légers.
La transition énergétique vers une économie décarbonée en Europe repose également sur la décarbonation des systèmes électriques plus intelligents, ou smart grids. Les enjeux majeurs sont techniques, économiques et réglementaires et ceci implique de relever de nouveaux défis tels que :
Dans le domaine de la production centralisée, nucléaire, hydraulique et thermique, la R&D d’EDF développe des outils et méthodes pour améliorer la sûreté des moyens de production, optimiser leur durée de fonctionnement et accroître leurs performances de production et environnementales. Trois objectifs majeurs sont prioritaires : pérenniser l’atout nucléaire du Groupe, développer les énergies renouvelables en réduisant leurs coûts et en accroissant leur insertion dans les systèmes électriques et améliorer l’acceptabilité environnementale de nos ouvrages de production.
La R&D travaille à protéger le patrimoine d’EDF en inscrivant ses actions dans le cadre de la démarche d’amélioration de la sûreté des installations, en cherchant à développer ses performances et étendre sa durée de fonctionnement.
Plus globalement, le groupe EDF (EDF et Framatome) est associé au CEA dans l’Institut Tripartite pour mener des actions de R&D, partenariat renouvelé en 2020. Dans ce cadre, les 3 partenaires ont lancé dès 2017 la démarche « Initiatives pour l’Usine Nucléaire du Futur » structurée en briques technologiques qui servent à la fois le Parc en exploitation et le Nouveau Nucléaire. Cette démarche, qui, en 2020, compte déjà plus de 25 briques, est organisée autour de thématiques sur le numérique, la sûreté et la maîtrise des risques, ainsi que sur les matériaux, les structures et leur fabrication Plusieurs briques technologiques visent par exemple à acquérir et capitaliser la connaissance des mécanismes de vieillissement des composants ayant un impact sur la durée de fonctionnement des tranches nucléaires du groupe EDF. D’autres briques visent à modéliser plus finement les agressions impactant les centrales comme le séisme ou les incendies en milieu confiné en développant des approches phénoménologiques couplées à de la simulation numérique à grande échelle.
Pour soutenir ces programmes, la R&D développe des outils de simulation numériques et des moyens d’essais expérimentaux, ainsi que les outils capables de gérer les nouveaux défis posés par la croissance des masses de données numériques, la sécurité informatique et les nouvelles technologies de l’information et de la communication.
Fort de la réussite de l’expérience ConnexLab visant à tester de nouveaux concepts d’exploitation et de maintenance, la R&D a lancé en 2020 le projet
« Réacteur Numérique » qui est notable pour la Filière Nucléaire car il regroupe
9 partenaires clés (EDF, CEA, FRAMATOME, PME, ETI et académiques) pour bâtir une offre de produits et de services de simulation innovants dans le domaine de la physique des réacteurs.
Ce projet va permettre à tout exploitant de disposer d’un jumeau numérique représentatif de son installation pour pouvoir s’entraîner à la conduite des réacteurs. En outre, il permettra d’offrir aux ingénieries et aux bureaux d’études de la filière un environnement de calculs basés sur les meilleures techniques disponibles tant au niveau des puissances de calculs disponibles que des codes scientifiques à l’état de l’art.
Par ailleurs, la R&D contribue à l’avant-projet sommaire du réacteur SMR
(Small Modular Reactor) appelé Nuward.
En 2020, Les développements réalisés au sein de la Direction Technique et de l’Ingénierie, ont notamment porté sur :
Une partie de ces développements est faite en partenariat avec le CEA, EDF ou l’IRSN.
