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Blockchain et transition énergétique : quelle pertinence pour l'Afrique ?

Décembre 2017. Le cours de la plus célèbre des crypto-monnaies, le bitcoin, s’envole et vient culminer à son sommet historique : une pièce virtuelle vaut alors la modique somme de 19 300 dollars américains. Au même rythme que les marchés financiers, c’est la machine médiatique qui s’emballe et s’empare du sujet réellement brûlant, et qui s’avère aller bien au-delà de cette seule monnaie spéculative : la blockchain, cette technologie méconnue qui se cache derrière le bitcoin.

« Ah bon, ça va plus loin que les crypto-monnaies ? ». Oui, et pas qu’un peu. En fait, la blockchain est tout simplement en train de s’inviter dans nombre de grands enjeux sociétaux du XXIème siècle. Dernier exemple en date : avec les élections de mars 2018, en Sierra Léone, dont le système de vote a été entièrement sécurisé par la blockchain afin d'éviter les fraudes politiques, ce mystérieux système informatique se révèle tout simplement être un potentiel outil pour la démocratie.

Le pdf auquel mène le bouton suivant est de la vulgarisation, et est donc abordable pour tout le monde. Il n'en reste pas moins un peu long, et vous pouvez très bien passer de suite aux parties suivantes si vous le préférez !

Pour résumer, la blockchain permet à tout-un-chacun de réaliser des transactions de pair-à-pair, sans passer par ce que l'on appelle classiquement "un tiers de confiance". Par des processus mathématiques, elle permet :

La décentralisation des transactions en fournissant un système d’authentification, sécurisation et stockage des données pérenne, infalsifiable et distribué

2) Limites et adaptations

Alors soyons clairs : ce que l’on vient de décrire, c’est le système blockchain tel qu’appliqué au bitcoin, sa première grande application historique. C’est donc en quelque sorte un idéal-type. Les propriétés recherchées de la blockchain sont maximisées … quel qu’en soit le prix. En effet, on a vu que la « preuve de travail », et donc le minage, sont deux notions centrales dans le fonctionnement du réseau bitcoin (cf.partie 1-). Chaque transaction nécessite, pour être sécurisée et authentifiée, la puissance de calcul commune de milliers d’ordinateurs … et donc d’une quantité monstrueuse d’énergie. Les chiffres parlent d’eux-mêmes : en 2017, 36 TWh de consommation énergétique. Si l’on considérait ce réseau comme un pays, alors il se placerait à la 41ème place des plus gros consommateurs d’électricité. Si on rapporte à la transaction, le système bitcoin consomme 32 000 fois plus d’énergie que le système de transaction bancaire VISA.

De suite, les aspirations au « Tout blockchain » en prennent un coup. C’est tout simplement un système insoutenable. Alors, doit-on laisser la blockchain de côté, la considérer comme un simple égarement de l’Histoire, et en revenir aux systèmes centralisés qui prévalent globalement aujourd’hui ? C’est impossible. En fait, il suffit juste de se défaire de l’idéologie liée à la blockchain, qui la veut sous sa forme la plus pure avec un contrôle total par tout-un-chacun de ses transactions et informations, pour au contraire retenir au cas-par-cas les propriétés qui sont utiles. À partir de là, on a de nouveaux moyens d’authentification et de sécurisation des transactions, bien moins énergivores, voire ayant les mêmes performances que les systèmes centralisés actuels, et le tout en ouvrant de nouvelles possibilités.

3) Pourquoi la blockchain aura-t-elle un rôle majeur, demain, dans l’énergie ?

Comme largement décrit dans plusieurs de nos précédents articles, les énergies renouvelables permettent une production décentralisée de l’électricité, notamment sur nos toits avec le photovoltaïque. C’est un changement majeur, mais qui fait apparaître une inéquation fondamentale : on a de la production décentralisée avec un réseau de distribution fonctionnant de manière centralisée. En d’autres termes, cela signifie que l’énergie que nous produisons sur notre propre toit et que nous ne consommons pas instantanément dans notre propre logement (ou stockons, mais les capacités individuelles sont limitées) doit être injecté sur le réseau pour arriver grosso modo à un centre de pilotage à partir duquel l’électricité sera envoyée là où quelqu’un en a besoin. C'est ce qui permet à Enedis et tout gestionnaire de réseau de dire qui a consommé quoi (et qui a fourni quoi, dans le cas d'une production photovoltaïque). Certes, mais ce transport, il implique des pertes.

Or, en rendant techniquement possible de se passer d’un tiers de confiance (comme Enedis) dans nos échanges économiques, la blockchain permet de décentraliser les transactions. Dans ce cas précis , toutes ces notions abstraites de décentralisation, ne pas passer par un tiers, etc, prennent sens. Et au sens littéral du terme. Elles se matérialisent dans la compression du chemin de l'électricité, et donc dans les gains énergétiques faits sur le transport. Prenons le cas de ce qu’expérimente la start-up Sunchain dans les Pyrénées-Orientales, avant de voir les possibles extensions.

À l’heure actuelle, deux objectifs majeurs sont poursuivis : d’une part l’autoconsommation collective à l’intérieur d’un même bâtiment, et d’autre part l’autoconsommation entre différents bâtiments.

Blockchain et transition énergétique sont indissociables avec Sunchain

Schéma provenant du site de Sunchain

Pour être le plus clair possible, rien de mieux que de reprendre en substance les mots du PDG de Tecsol (groupe auquel appartient Sunchain), Monsieur André Joffre. Le principe fondamental ici est de déployer sur le réseau physique en cuivre destiné à l’électricité un réseau virtuel, grâce à la blockchain, sur lequel circuleront des informations permettant de régler les échanges d’énergie entre les différents logements, qu’ils soient d’un même immeuble ou de plusieurs.

Prenons le cas le plus abouti, avec l’autoconsommation collective au sein d’un même bâtiment. Pour donner un exemple concret, tous les logements d’un immeuble jouissent de l’installation de panneaux photovoltaïques installés sur le toit par les propriétaires de l'immeuble. L’électricité venant de ces panneaux sera tarifée à un prix inférieur à celui du réseau central, et par le syndicat de copropriété (on extrapole). Lorsque l’énergie du toit ne suffit plus à pourvoir la demande de l’immeuble, le réseau prend le relais. Mais chaque logement ne va pas avoir la même part d’électricité du toit (photovoltaïque) et d’électricité réseau dans sa consommation. Les retraités vont consommer essentiellement en journée (quand l’énergie photovoltaïque est produite), alors que celles et ceux qui travaillent consommeront surtout le soir et prendront donc leur électricité essentiellement sur le réseau central.

Voilà comment Sunchain fait pour déterminer cette proportion. Chaque logement est équipé d’un compteur intelligent (Linky). En découpant le temps par tranches de quelques minutes pour analyser constamment la consommation électrique de chaque logement individuel, Sunchain permet d’analyser la proportion de solaire utilisée, et celle d’électricité réseau, et ce pour chaque logement. Cela génère une importante masse de données. Si l’on voulait certifier toutes ces données en passant par Enedis (comme on le fait aujourd'hui avec le relevé de compteur annuel), il faudrait dans cette situation mettre un agent d’Enedis devant tout ça, 24h/24. La blockchain agit ici comme un moyen d’authentification des données sans avoir l’intervention d’un tiers. Chaque compteur électrique est un nœud de la blockchain, qui a de l’intelligence et de la mémoire (capacité de stockage). Or, ce n'est pas dans notre seul compteur que seront stockées les informations liées à notre consommation, mais dans tous les nœuds de la chaîne, c'est-à-dire tous les compteurs reliés à la blockchain. Chaque tranche de temps, de quelques minutes seulement, le système Sunchain envoie donc notre relevé de consommation, avec la provenance de l'électricité, sur un réseau distribué, ce qui rend l'information infalsifiable. Toute modification depuis un compteur serait bloquée puisque non acceptée (automatiquement) par les autres noeuds du réseau, qui n'auraient pas les mêmes codes et clés dans leur registre.

Les données étant horo-datées, on peut faire le calcul pour chaque logement de sa consommation de solaire et de sa consommation sur réseau sur une période p. À la fin de chaque journée, Sunchain transmet les données de consommation à Enedis, qui se charge ensuite de les transmettre au fournisseur d'électricité de chaque client respectif.

Mais en quoi ce projet parvient-il à éviter le principal écueil du réseau bitcoin, à savoir sa consommation énergétique ?

Le bitcoin, nous l'avons déjà dit, s'est construit sur la blockchain historique, la plus pure. C'est une blockchain publique : tout le monde peut avoir accès au registre et participer au processus d'approbation. Ce dernier point, l'approbation publique, est la notion théorique dont l'aboutissement informatique n'est autre que la très sécurisée "preuve de travail", qui requiert elle-même le très énergivore minage.

Le système [Sunchain] ne semble pas consommer plus qu'un serveur centralisé, tout en créant un cadre technologique idéal pour les nouveaux modes de production d'énergie, décentralisés.

Sunchain a fait une blockchain privée. Et ça change tout. Concrètement, c'est Sunchain qui fait les clés (bouts de codes) pour sécuriser chaque nouveau bloc. Elle maîtrise l'approbation. Pour ce qui est de la lecture, les habitants d'un logement n'ayant pas à savoir ce que consomment leurs voisins, elle est également contrôlée : en fait, ce n'est rien d'autre que les factures (il n'y a plus un seul mais deux fournisseurs) que le foyer recevra en fin de mois. La start-up s'est servie de la blockchain pour décentraliser les échanges d'électricité, mais c'est bien elle (enfin, Enedis à qui elle transmet tout ça) qui tient les comptes. Et c'est tant mieux : le système ne semble pas consommer plus qu'un serveur centralisé, tout en créant un cadre technologique idéal pour les nouveaux modes de production d'énergie, décentralisés.

Si l'on veut imaginer au-delà du système décrit ci-haut, c'est tout simplement de l'électricité circulant de compteur à compteur, de logement prosumer (contraction de producer et consumer) excédentaire à maison de l'autre bout de la rue. Tant que l'on reste dans les bornes des antennes basses tension et que l'on n'atteint pas le transformateur moyenne tension, ça marche. Il faut juste maîtriser un peu mieux la technologie pour démultiplier le nombre d'acteurs qui produisent l'énergie dans le réseau. Le gestionnaire réseau pourrait alors servir d'interface financière, encaissant les consommateurs de l'énergie locale d'un côté, et transférant cet argent aux producteurs d'énergie locale d'autre part.

4) Pourquoi tient-on là un système pour l'Afrique ?

En Afrique, ce système semble hautement pertinent sur deux configurations distinctes : sur les zones non-desservies par le réseau national (nombreuses) et pour lesquelles on envisage le développement de micro-réseaux ; et sur les zones déjà desservies par le réseau, comme Sunchain le fait avec Enedis dans les Pyrénées-Orientales, mais avec beaucoup plus de pertinence dans les zones subsahariennes.

a) Les micro-réseaux dans les zones non-desservies : plus encore que dans n'importe quelle configuration, les micro-réseaux constituent un lieu d'échanges électriques complexes. On y trouve souvent des micro-producteurs d'énergie en plus de la centrale locale, et l'intermittence de l'énergie renouvelable conjuguée à la taille réduite du réseau (on ne peut pas rediriger un surplus de production à des centaines de kilomètres) fait que l'électricité ne circule pas toujours directement de la production au point de consommation mais doit parfois transiter par un système de stockage (batterie ou électrolyse). C'est cette complexité qui rend ici le modèle d'un opérateur central du micro-réseau caduque, et le modèle de la blockchain extrêmement pertinent. Cela ne signifie aucunement que le gestionnaire de réseau perd tout rôle. Il se réinvente. Désormais, il doit agréger les données recueillies par le système blockchain et gérer un système financier de plus en plus complexe.

b) La blockchain dans les zones subsahariennes électrifiées : le PDG de Tecsol lui-même affirme que la France est un pays extrêmement mauvais pour développer Sunchain. La raison ? L'hexagone dispose du réseau électrique le plus performant du monde. De loin. Donc malgré tout ce que l'on peut dire sur le manque de logique à envoyer une énergie produite sur un toit au "poste de pilotage" le plus proche alors même que le voisin a besoin de courant ... et bien en France, les gains qu'apporte Sunchain par rapport à ce système sont là, mais sans sauter aux yeux. Ce serait loin d'être le cas pour des pays d'Afrique subsaharienne, dont les réseaux respectifs enregistrent des pertes bien plus élevées. Les facteurs techniques, d'une part, seraient amortis par la relocalisation d'une partie de l'électricité. D'autre part, un déploiement bien spécifique de compteurs intelligents sur un système blockchain pourrait permettre de lutter efficacement contre le vol d'électricité, une tare qui coûte par exemple l'équivalent de plus de 30 millions d'euros annuels à la SENELEC.

Là aussi, le système ne marche qu'à la condition d'une étroite collaboration entre le gestionnaire de réseau (disons la SENELEC), qui fournit l'infrastructure réseau et détermine les périmètres où il est le plus pertinent d'implanter la blockchain, et l'entreprise indépendante qui fournit le système blockchain.

La collaboration Enedis-Sunchain en témoigne : on peut créer des échanges électriques locaux minimisant les pertes, grâce à des systèmes de blockchain économes en énergie. Si ces deux éléments ont pu converger, c'est parce que des ingénieurs ont décidé de saisir la formidable opportunité qu'ouvrait la blockchain de décentraliser les transactions, sans pour autant supprimer tous les tiers de confiance de la chaîne de valeur (ce qu'une blockchain pure aurait fait).

La blockchain est donc loin d'augurer la fin des gestionnaires réseau, dont le monde de l'énergie a aujourd'hui, et probablement demain encore, un besoin vital .Elle les confronte en revanche au défi de l'adaptation.

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