Câbles sous-marins : le futur de l’électrification durable

L’électrification joue un rôle de premier plan dans la transition mondiale vers le zéro émission nette, notamment lorsqu’elle est alimentée par des énergies renouvelables. Tandis que nous cheminons vers un avenir toujours plus électrifié, il importe de nous intéresser aux aspects environnementaux des câbles qui irriguent notre quotidien en énergie.

La demande de câbles sous-marins est en plein essor, car ceux-ci sont essentiels afin de transporter la production croissante d’électricité de manière sûre et efficace. Grâce à d’incessantes innovations technologiques, les câbles sous-marins transmettent des volumes toujours plus importants d’énergies durables à des profondeurs et sur des distances jadis inenvisageables ; mais au-delà de leurs performances, il est également essentiel de veiller à leur durabilité tout au long de leur cycle de vie.

Voyons de plus près quelles sont les innovations à l’œuvre derrière cette mutation du transport d’électricité.

Câbles sous-marins : un impératif de durabilité

Soulignons tout d’abord les deux problématiques principales qui demandent examen :

1. Les composants des câbles

L’empreinte environnementale de la fabrication des câbles résulte en premier lieu des matériaux qui les composent. L’électrification de notre futur comporte en effet un coût environnemental, et ces matériaux en sont le premier facteur déterminant.

À commencer par le conducteur, constitué de cuivre ou d’aluminium, qui canalise le flux électrique. Cet élément représente une part significative des émissions totales de GES des câbles sous-marins, essentiellement due à la grande quantité d’énergie que requièrent l’extraction et l’affinage des métaux. Le recours aux énergies renouvelables dans la production de ces matières premières est primordial afin de maîtriser leur impact environnemental.

2. Des usages raisonnés pour répondre à la finitude des ressources

Saviez-vous que les câbles électriques peuvent contenir jusqu’à 80 % de cuivre ?

Métal par excellence de l’électrification, le cuivre est indissociable de la production de câbles. En effet, les remarquables propriétés de ce matériau en font un excellent conducteur électrique, et sa perméabilité au flux d’électrons permet de minimiser efficacement les pertes d’énergies le long des lignes de transport.

Les besoins croissants de l’électrification poussent mécaniquement la demande mondiale de cuivre à la hausse. Celle-ci devrait atteindre 39 millions de tonnes à l’horizon 2030, alors qu’elle ne s’élevait qu’à 13 millions de tonnes en 1995 et à 29 millions de tonnes en 2020, ce qui pourrait avoir à terme une incidence négative sur la disponibilité des ressources. Par ailleurs, l’extraction et la métallurgie du cuivre soulèvent aussi des enjeux sociaux et environnementaux : les conflits d’usage avec d’autres industries telles que la pêche, ou avec les communautés d’accueil affectées par ces activités, peuvent limiter l’accès aux gisements potentiels.

Tournons-nous maintenant vers les solutions innovantes qui joueront un rôle clé pour atténuer l’empreinte environnementale des câbles sous-marins.

Tracer l’avenir de la durabilité : une révolution des esprits

Nexans se positionne en chef de file de cette transition. C’est ainsi que les fonderies du Groupe implantées au Canada, en France et au Pérou ont réutilisé près de 19 700 tonnes de chutes de cuivre en 2022. Nexans s’est également associé à Suez en 2008 pour créer la joint-venture RecyCâbles, devenue depuis le leader européen du recyclage et de la valorisation de câbles.

Voici trois exemples concrets d’innovations qui ouvrent de nouvelles perspectives prometteuses :

Remplacement du SF₆ et terminaisons GIS

Le remplacement du SF₆ comme isolant dans les terminaisons de câbles par des gaz isolants alternatifs (comme le g³ de GE) ou par des solutions sèches est essentiel. Cela permettrait de réduire le potentiel de réchauffement global (PRG) de plus de 99 % en cas d’émission accidentelle de gaz. Les fabricants de convertisseurs développent également des appareillages de commutation utilisant un gaz alternatif au SF₆, de sorte que ce gaz puisse être remplacé dans l’ensemble des systèmes de câbles à courant continu haute tension (CCHT).

L’utilisation de terminaisons GIS présente un double avantage : elle permet d’une part de réduire considérablement l’espace nécessaire dans les stations de conversion offshore, ce qui se traduit par une diminution notable de la taille de la plateforme du convertisseur et, par conséquent, de l’acier utilisé pour sa construction.

Le projet OceanGrid

Les programmes de recherche et d’innovation façonnent aujourd’hui les interconnexions durables et économiquement viables de demain. Le projet OceanGrid travaille en particulier au développement d’un nouvel alliage d’aluminium pour l’exploitation rentable de parcs éoliens offshore en Norvège, à l’horizon 2030-2050.

La plateforme AluGreen

Au sein de la plateforme AluGreen, Nexans étudie des solutions innovantes pour valoriser les conducteurs en fin de vie en les intégrant dans la fabrication de câbles sous-marins neufs. AluGreen mobilise toute la chaîne de valeur de l’aluminium en Norvège pour faire émerger des modèles économiques pleinement circulaires.

Le monde poursuit son inexorable électrification, et les câbles qui canalisent cette énergie nouvelle nécessitent une mise à niveau de leur durabilité.

Les câbles sous-marins jouent un rôle critique dans le transport efficace des énergies renouvelables produites en mer. Cependant, leur propre empreinte environnementale ne doit pas être négligée.

Les méthodes de production et les matériaux traditionnels soulèvent d’importants défis, mais en améliorant les processus de recyclage et en développant des technologies novatrices, l’innovation technique nous montre la voie vers un avenir plus durable.

Imaginez un serpent géant d’acier et de cuivre à 3 000 mètres de profondeur sous la mer. Ce ne sont pas des créatures marines fantastiques, mais bien des câbles d’interconnexion !

Vous connaissez déjà sans doute les câbles de fibre optique sous-marins sans lesquels vous ne pourriez pas lire cet article. Des câbles bien plus imposants se trouvent aussi dans les profondeurs des mers et des océans : ceux qui permettent la transmission de l’électricité entre les pays.

Qu’est-ce qu’un câble d’interconnexion ?

Ces artères invisibles, véritables câbles à haute tension acheminés sous les mers, permettent l’échange d’électricité entre les pays.

Leur diamètre peut atteindre 300 mm et ils peuvent peser jusqu’à environ 140 kg par mètre… soit jusqu’à 9000 tonnes ! On parle bien là de colosses pesant l’équivalent de la Tour Eiffel.

Pour se figurer ce qui se trouve à l’intérieur, il suffit d’imaginer un gros sushi : leur corps, constitué de cuivre et parfois de fibres optiques, est protégé par une épaisse armure d’acier.

Ces câbles sous-marins sont fabriqués dans des usines ultra-modernes, où leurs différents éléments sont assemblés avec une précision millimétrique. Ils sont ensuite transportés sur des navires câbliers, qui les déroulent au fond de la mer.

Une véritable prouesse technologique qui permet d’acheminer l’énergie à travers les mers et les océans. Tout cela au service de la transition énergétique.

Les interconnexions sous-marines : quels avantages ?

Retour en arrière : ce sont deux décennies après la seconde guerre mondiale que les réseaux électriques, qui d’abord avaient été déployés sur leur base nationale, ont commencé à s’interconnecter.

Aujourd’hui l’Europe est le continent le plus avancé en matière d’interconnexions. Son réseau, extrêmement sophistiqué, s’appuie en partie sur ces câbles sous-marins.

Un marché de l’interconnexion en plein essor

Sans surprise, le marché de l’éolien offshore et de l’interconnexion se développent considérablement. D’importants investissements sont à prévoir pour renforcer les interconnexions là où elles sont encore insuffisantes.

S’ils connaissent un essor certain en Amérique et en Europe, les câbles sous-marins se multiplient partout dans le monde. Par exemple, les gestionnaires des réseaux de transport d’électricité de la Grèce et de l’Arabie Saoudite ont scellé en septembre 2023 une alliance stratégique : la création de la “Saudi Greek Interconnection“, une co-entreprise dédiée à l’interconnexion de leurs réseaux électriques.

Alors, on résume ? Les géants invisibles que sont les câbles sous-marins d’interconnexion, enfouis au fond des océans, constituent de véritables autoroutes de l’énergie.

Ils jouent donc un rôle crucial dans la transition énergétique mondiale : ils permettent l’échange d’électricité entre les pays, favorisant l’intégration des énergies renouvelables, sécurisant les approvisionnements et contribuant à la baisse des prix.

Ces câbles représentent une prouesse technologique et un investissement colossal. Leur développement s’inscrit dans une dynamique continue. Ainsi, les câbles sous-marins d’interconnexion électrique sont des acteurs clés de la lutte contre le changement climatique et d’un avenir énergétique plus durable.

Les sources renouvelables d’électricité sont devenues un facteur déterminant de l’équation énergétique. Le rythme annuel de création de nouvelles capacités de renouvelables s’est pratiquement accru de moitié en 2023 pour atteindre près de 510 gigawatts (GW), soit le taux de croissance de plus élevé des deux dernières décennies, ce qui marque une étape importante dans la décrue des énergies fossiles. La transition vers les énergies renouvelables est cruciale pour réduire nos émissions de gaz à effet de serre, et pour limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C, conformément à l’accord de Paris.

Mais alors même que les énergies renouvelables ont représenté une part record de 30 % de l’électricité produite dans le monde en 2023, la poursuite de cet essor dépend toujours plus fortement des interconnexions entre réseaux.

Les interconnexions forment un dispositif optimal pour assurer notre sécurité énergétique à l’échelle des régions et des continents :

• Au sein des réseaux interconnectés, l’énergie est aisément transportée des régions où elle est excédentaire vers celles qui présentent un déficit de production. Ces échanges favorisent la sécurité énergétique globale, en diminuant la dépendance aux énergies fossiles dans les régions dont la production de renouvelables ne peut satisfaire la demande locale.
• En équilibrant la demande et la production dans l’ensemble des réseaux interconnectés et en redirigeant les surplus vers les régions où la demande est la plus élevée, les prix de l’énergie sont maintenus à un niveau stable, ce qui encourage aussi les investissements futurs dans la production de renouvelables.
• Les interconnexions ne relient pas seulement les réseaux de régions contiguës, mais aussi ceux de continents entiers, ainsi que les territoires insulaires et les sites offshore de production d’énergies renouvelables. Les zones d’eaux profondes ont longtemps constitué un obstacle à ces liaisons, ce qui n’est plus le cas aujourd’hui grâce aux progrès réalisés dans la conception des câbles, aux nouveaux matériaux et alliages mis en œuvre, et à la mise au point de méthodes innovantes d’installation et de maintenance.

1. Interconnexions en eaux profondes

L’interconnexion des réseaux atteint non seulement des profondeurs impressionnantes, mais leur capacité est également passée de centaines de mégawatts à des gigawatts.

À ce jour, le système de câbles haute tension le plus profond installé est l’interconnecteur SaPeI, qui s’étend sur 435 kilomètres, reliant la Sardaigne et l’Italie continentale, atteignant une profondeur de 1 640 mètres sous le niveau de la mer.

Un exemple révélateur de cette révolution est le projet Tyrrhenian Links, actuellement en construction. Il reliera la Sicile à la Sardaigne et à la péninsule italienne. Il sera installé à une profondeur record de 2 200 mètres, pour une capacité de transport de 1000 MW. Tout cela est rendu possible grâce aux progrès des systèmes à courant continu haute tension (CCHT), qui peuvent acheminer des quantités d’énergie plus importantes sur de longues distances.

Si cette technologie est déjà disponible pour les eaux peu profondes, des défis techniques se posent lorsque la profondeur de l’eau augmente.

2. Les câbles sous-marins à isolation au papier imprégné : une fiabilité remarquable à l’épreuve des décennies

La première utilisation commerciale des câbles CPI remonte à 1954, avec la liaison CCHT entre l’île de Gotland et la Suède continentale. Depuis cette date, les câbles CPI sont la solution préférentielle pour tous les projets d’interconnexion CCHT sous-marine de plus de 500 kV, couvrant de longues distances à des profondeurs extrêmes.

En deux mots, un câble CPI est un type de câble spécifiquement conçu pour des applications sous-marines. Pour simplifier :

• Composition : les câbles CPI sont constitués de multiples couches de ruban en papier de haute densité, enroulées autour du conducteur. Ces rubans sont ensuite imprégnés avec un composé d’une viscosité très élevée. Le composé revêt une importance cruciale, car ce liquide épais ne doit jamais migrer, même en cas de dégradation physique du câble.
• Application : ces câbles sont utilisés pour transporter de grandes quantités d’électricité sur de longues distances, en milieu sous-marin. Ils sont particulièrement précieux pour les applications dépassant les 500 kV CC, et pour couvrir de longues distances.

Les câbles CPI présentent trois avantages indéniables dans le cadre d’applications sous-marines :

1. Fiabilité : les composés à viscosité élevée empêchent toute fuite de courant, y compris lorsque le câble est endommagé, ce qui les rend plus fiables en milieu sous-marin par comparaison aux conceptions antérieures.
2. Durabilité : certains câbles installés il y a plusieurs décennies sont encore en service aujourd’hui, ce qui témoigne d’une durée de vie remarquable.
3. Tolérance aux grandes profondeurs : lorsque leur conception intègre les caractéristiques appropriées, ils peuvent être mis en œuvre à des profondeurs d’eau extrêmes.

En substance, le câble CPI est une technologie éprouvée et reconnue pour le transport efficace de grandes quantités d’énergie en milieu sous-marin, ce qui en fait aussi un gisement clé d’innovations dans ce domaine.

Le projet Great Sea Interconnector s’apprête à repousser encore les limites de profondeur des câbles sous-marins. Il reliera Israël, Chypre, et la Grèce en passant la Crète, à une profondeur atteignant 3000 m par endroits. La liaison de 900 km entre Chypre et la Crète sera réalisée par un câble bipolaire de 1000 MW qui facilitera les échanges d’électricité entre les deux pays et contribuera ainsi à leur sécurité énergétique.

3. De nouveaux principes de conception pour surmonter les inconvénients des câbles sous-marins

La principale difficulté de mise en œuvre de la technologie CPI réside dans le risque d’élongation du système d’isolation au cours de l’installation ou du relevage du câble.

Plusieurs approches permettent de pallier ce phénomène, que ce soit en se focalisant sur la conception des câbles, sur les conducteurs, sur les matériaux employés ou sur les méthodes d’installation.

Par ailleurs, des câbles extrudés d’une capacité de plus de 500 kV sont en cours de développement. L’extrusion présente l’avantage majeur d’une tolérance plus élevée à l’élongation que celle des câbles CPI, mais elle exige que le conducteur soit parfaitement étanchéisé en cas de dégradation du câble : à 3000 m de profondeur, la pression hydraulique est si importante que l’eau peut facilement s’infiltrer sur des dizaines de kilomètres le long du câble, entraînant des coûts de réparation très élevés.

Nexans est un acteur engagé de la révolution en cours dans le secteur du transport de l’électricité. De fait, le Groupe y joue un rôle de premier plan depuis de longues années : c’est en 1977 que Nexans a déployé pour la première fois des câbles CPI CCHT, afin de réaliser l’interconnexion sous-marine du Skagerrak entre le Danemark et la Norvège, et ce même câble est encore en service près de 50 ans plus tard. Nexans dispose aujourd’hui d’une solide expertise dans la fabrication, l’installation et la réparation de systèmes CCHT en eaux profondes, qui couvre à la fois les technologies CPI et extrudée.

Le Groupe réalise actuellement le projet le plus monumental qu’il ait jamais entrepris avec le Great Sea Interconnector, qui sera l’interconnexion sous-marine la plus longue et la plus profonde du monde. Ce projet colossal symbolise le passage dans une nouvelle ère des interconnexions, au prix d’une gigantesque mobilisation de ressources et d’une maîtrise sans faille des processus logistiques.

Le succès de la transition vers un avenir durable dépendra de la force et de la portée des interconnexions, et donc de la capacité d’innovation qui est indissociable des réseaux en eaux profondes. Ceux-ci sont les fils invisibles qui forment l’étoffe de l’énergie mondiale. Si leur développement se heurte encore à certains obstacles, les solutions sont toujours à notre portée.

Les réseaux en eaux profondes sont bien plus que de simples câbles jetés sur les fonds marins : ils forment les lignes de force d’un paysage énergétique plus sûr. Ils sont aussi la manifestation tangible d’un engagement collectif en faveur d’un avenir durable, animé par le potentiel infini des énergies renouvelables.

Plus vite, plus haut, plus fort — ensemble : la devise olympique pourrait aisément s’appliquer aux profondes mutations en cours dans le secteur de la transmission et de la distribution de l’électricité.

Tandis que la décarbonation de l’énergie devient une priorité au niveau mondial, une approche unifiée s’impose pour atteindre l’objectif de zéro émission nette à l’horizon 2050. Cette ambition implique en effet d’abandonner la combustion des énergies fossiles, et de transformer les réseaux électriques afin d’y intégrer des énergies renouvelables et intermittentes.

Le monde décarboné et électrifié de demain exige un réseau rénové, bien différent des infrastructures bâties après la Seconde Guerre mondiale sur lesquelles nous comptons encore aujourd’hui, et dont la modernisation sera impérative pour la décarbonation de l’électricité. L’émergence de nouvelles technologies de stockage jouera également un rôle crucial ; mais les interconnexions entre réseaux électriques seront tout aussi essentielles pour la transition vers les énergies renouvelables, car elles conditionnent la fiabilité et la stabilité des systèmes.

Selon un récent rapport de l’Agence Internationale de l’Énergie, près de 80 millions de kilomètres de réseaux devront être créés ou rénovés d’ici 2040 — soit l’équivalent de la totalité des réseaux existants à ce jour — pour que les États soient en mesure d’atteindre leurs objectifs climatiques et d’assurer leur sécurité énergétique. En tenant compte uniquement de l’éolien offshore en Europe, il faudra ajouter entre 48 000 et 54 000 km de longueur de câbles haute tension d’ici 2050 pour atteindre les objectifs de l’éolien offshore des pays européens, selon le rapport TYNDP de l’ENTSO-E publié en janvier 2024.

Si les interconnexions mobilisent les experts depuis de longues décennies, deux paramètres majeurs les placent aujourd’hui au centre des débats : l’intensification du recours aux énergies renouvelables, et la vulnérabilité des réseaux existants face au changement climatique.

En substance, les interconnexions sont les liaisons établies entre différents réseaux dits synchrones, car ils opèrent sur une même fréquence électrique. Ces liaisons permettent les transferts d’énergie depuis les zones géographiques dont la production est excédentaire, vers celles dont la demande dépasse les capacités de production locales. La maîtrise de ces flux régionaux minimise les risques de panne de courant, et favorise la fiabilité et la stabilité des infrastructures.

En outre, les interconnexions raccordent les îles et les continents aux zones où les énergies renouvelables sont abondantes, réduisant progressivement notre dépendance aux énergies fossiles. Les liaisons entre la Crète et la Grèce, entre Majorque et l’Espagne ou entre la Tasmanie et l’Australie illustrent bien cet avantage des interconnexions, qui affranchissent ces régions insulaires des modes plus polluants de production électrique en y favorisant le développement des renouvelables.

Voici cinq innovations qui vont porter la transmission de l’électricité à des niveaux de performance inédits.

Les interconnexions mondiales sont essentielles pour la viabilité des énergies durables, et pour réduire notre dépendance aux énergies fossiles. Leur déploiement exigera de véritables tours de force pour concevoir, fabriquer et installer des câbles sous-marins en haute mer capables de transmettre des charges toujours plus élevées, et de traverser des zones géographiques inaccessibles jusqu’ici.

La surveillance de haute précision des câbles et leur conception extrêmement durable du point de vue environnemental sont deux autres facettes cruciales de l’innovation en matière de transmission de l’électricité.

Au-delà de la conception, de la fabrication et de l’installation des câbles CCHT pour les infrastructures de connexion, Nexans a également mené les premiers essais de type pour des câbles de 320 kV CCHT équipés d’extrémités isolées avec le gaz g3 mis au point par GE, et intègre une part toujours plus importante de métaux recyclés dans sa production de câbles. Le Groupe démontre ainsi qu’il est à la pointe de l’innovation dans son champ d’activité.

Dans les semaines à venir, nous vous inviterons à explorer dans le détail ces innovations qui s’apprêtent à révolutionner le secteur de la transmission d’électricité.

Les réseaux modernes de transport et de distribution électrique sont les machines les plus complexes jamais créées. Ils s’étendent sur des continents entiers, et rassemblent des myriades de composants et de sous-systèmes pour maintenir le délicat équilibre entre la demande et la production fluctuantes d’énergie.

Au-delà de leur complexité intrinsèque, les réseaux sont devenus prodigieux par le nombre de leurs composants et par leur extension géographique. Le monde compte aujourd’hui plus d’un milliard de compteurs intelligents en fonctionnement, et plus de 80 millions de kilomètres de câbles et de lignes électriques — soit l’équivalent de dix allers-retours entre la Terre et la lune !

Et cette complexité ne fera que s’accroître à l’avenir. Dans un rapport récemment publié, Transitions des réseaux électriques et de la sécurité énergétique (Electricity Grids and Secure Energy Transitions), l’AIE estime qu’il faudra rénover ou ajouter 80 millions de kilomètres de réseaux dans le monde d’ici à 2040 pour atteindre les objectifs climatiques et assurer la sécurité énergétique.

Afin de maîtriser un tel degré de complexité et des échelles si étourdissantes, les gestionnaires de réseau se tournent désormais vers les jumeaux numériques. Utilisés depuis plusieurs décennies dans de nombreux secteurs d’activité, les jumeaux numériques s’imposent chaque jour davantage pour assister les gestionnaires de réseau dans leurs décisions de planification stratégique, dans l’optimisation de la performance opérationnelle, et dans la gestion des risques au sein de systèmes d’une sophistication sans précédent.

3 facteurs de complexité des réseaux :

• Tandis que le monde se détourne des énergies fossiles au profit des énergies renouvelables, les réseaux doivent être mieux équipés pour gérer la variabilité des productions éolienne, photovoltaïque et hydroélectrique.
• La fréquence croissante des aléas dus au changement climatique fait peser un fardeau supplémentaire sur des infrastructures électriques vieillissantes au niveau mondial.
• 40 GW de toitures photovoltaïques ont été installés dans le monde en 2022. Cette injection dans les réseaux d’une énergie solaire massive, floue et intermittente soulève d’importantes difficultés en matière de qualité de courant et de prévisions de production.

Les gestionnaires de réseaux relèvent ces défis en mobilisant des outils numériques pour améliorer la gestion opérationnelle des infrastructures. En particulier, les compteurs intelligents et les capteurs IdO (Internet des Objets) leur fournissent des données précieuses ; mais ces équipements impliquent aussi un degré supplémentaire de sophistication.

Jumeaux numériques : De la connaissance à la compréhension du réseau

Dans ce contexte de complexité croissante et de volumes colossaux de données recueillies en temps réel, les jumeaux numériques sont devenus essentiels pour l’exploitation des réseaux intelligents. Ils sont mobilisés pour :

• Effectuer des simulations hypothétiques, afin par exemple de mieux appréhender les conséquences opérationnelles de différentes décisions ;
• Gérer et anticiper les besoins de maintenance ;
• Prévenir ou atténuer les pannes de réseau ;
• Aider les gestionnaires à dresser des programmes d’investissement d’infrastructures étayés par des données.

Toute la puissance des jumeaux numériques réside dans leur capacité à reproduire virtuellement les innombrables interactions et corrélations entre des organisations multiples, à différentes échelles, et de les synthétiser dans une vision globale afin de décloisonner les prises de décision. Les équipes chargées de l’ingénierie, de la planification ou de l’exploitation d’un réseau peuvent ainsi simuler de multiples options d’intervention, et en visualiser les conséquences pour l’ensemble de l’organisation. Dès lors, leurs décisions ne s’appuient plus simplement sur leur propre expérience ou sur les comportements passés du système : elles sont pondérées en intégrant toutes leurs incidences, les résultats attendus et les arbitrages nécessaires.

Les jumeaux numériques révolutionnent la gestion des réseaux, comme en témoigne l’ambitieux projet de bâtir un jumeau numérique du réseau électrique européen. En accélérant l’innovation technologique, cette initiative cherche à renforcer l’adaptabilité du réseau face à l’essor annoncé des énergies renouvelables, et à le rendre plus résilient à des chocs tels que les aléas climatiques ou les cyberattaques.

6 domaines de rupture pour les jumeaux numériques

Aux yeux des gestionnaires de réseau, la mise en œuvre conjointe de capteurs connectés à l’IdO et de jumeaux numériques s’avère particulièrement bénéfique dans six domaines d’activité.

Les jumeaux numériques amènent une profonde mutation dans la gestion des réseaux électriques. En facilitant toutes les tâches de gestion et les missions opérationnelles des gestionnaires de réseau, ils donnent naissance à des infrastructures plus fiables, plus résilientes, plus efficaces et plus durables. Ils placent le secteur de l’énergie aux avant-postes de la transition vers une électricité propre et décarbonée.

Les énergies renouvelables sont le point de mire de la sortie des énergies fossiles et de la réduction des émissions massives de CO2 qui leur sont associées ; elles sont à ce titre une composante essentielle de notre avenir énergétique. Tandis qu’une course contre la montre est engagée dans la lutte contre le changement climatique, la décarbonation de l’électricité s’impose comme une démarche prioritaire.

La transition à grande échelle vers les énergies renouvelables est intrinsèquement liée aux technologies de stockage de l’énergie, véritable clé de voûte des énergies propres et socle incontournable de la décarbonation des réseaux. Les énergies renouvelables — essentiellement éolienne et photovoltaïque — étant intermittentes par nature, leur intégration exige la mise en œuvre de systèmes de stockage d’énergie afin d’ajuster en permanence l’offre et la demande d’électricité. Le stockage revêt donc une importance critique pour la résilience et la fiabilité des réseaux.

Selon les dernières prévisions de l’institut de recherche BloombergNEF, l’ensemble des installations de stockage d’énergie dans le monde devrait atteindre une capacité cumulée de 411 gigawatts (GW) à l’horizon 2030, soit quinze fois plus qu’en 2021.

Parmi les nombreux facteurs qui favorisent la montée en puissance du stockage d’énergie, on peut également citer les politiques publiques qui visent à maîtriser les prix de l’énergie, à satisfaire les pics de demande ou encore à assurer une souveraineté énergétique. À titre d’exemple, la loi sur la réduction de l’inflation (Inflation Reduction Act, ou IRA) promulguée en 2022 marque le plus grand effort d’investissement jamais engagé par les États-Unis dans la lutte contre le changement climatique.

Relever le défi d’une adoption massive des technologies de stockage à l’échelle des réseaux

Le secteur est aujourd’hui entravé par la faible diffusion de technologies de stockage adaptées à l’échelle des réseaux. La solution la plus viable demeure le pompage-turbinage, dans lequel de l’eau est d’abord pompée vers un réservoir situé en altitude, puis relâchée en temps utile pour produire de l’électricité. Mais cette technologie est malheureusement limitée à des localisations très spécifiques, et les gestionnaires de réseau doivent habituellement recourir à des énergies fossiles pour répondre aux pics de demande.

Les progrès réalisés ces dernières années par les technologies de stockage sont cependant prometteurs, et permettent d’envisager une gestion des fluctuations de demande d’énergie qui ne fasse plus appel aux énergies fossiles. En offrant aux gestionnaires de réseau la possibilité de stocker les excédents d’énergies renouvelables, elles facilitent l’ajustement en temps réel de l’offre et de la demande et atténuent les effets de pointe.

Cinq technologies de stockage de renouvelables pour une fourniture d’électricité fiable

Tandis que les réseaux électriques intègrent une part croissante d’énergies renouvelables variables, les systèmes de stockage doivent également assurer une fourniture d’électricité d’une grande fiabilité. Ces technologies sont fréquemment caractérisées selon leur capacité de stockage, leur réactivité, leur échelle de déploiement et leurs contraintes d’exploitation.

 Le stockage thermique : une solution viable pour les bâtiments à usage commercial

La nouvelle génération de technologies de stockage thermique offre une solution parfaitement adaptée aux bâtiments commerciaux. Trois procédés distincts permettent de conserver la chaleur ou le froid pour une utilisation ultérieure : le stockage par chaleur sensible, par chaleur latente ou thermochimique. Les bâtiments équipés de ces systèmes fonctionnent de fait comme des batteries thermiques, accumulant une énergie renouvelable dans des cuves ou des réservoirs avant de la restituer au moment voulu.

Le stockage électromagnétique : une restitution efficace et instantanée de l’énergie

Le procédé de stockage électromagnétique (Superconducting Magnetic Energy Storage ou SMES) conserve l’énergie au sein d’un champ magnétique. Par sa capacité à restituer l’énergie emmagasinée de manière instantanée, il est particulièrement adapté pour équiper les réseaux qui nécessitent un temps de réaction rapide, et de surcroît les pertes d’énergie du dispositif sont négligeables. Plusieurs prototypes sont actuellement en service, essentiellement dans le cadre de programmes de recherche, mais l’application à grande échelle de ce principe de stockage suscite un grand intérêt et pourrait constituer une solution peu coûteuse.

Quel avenir pour le stockage de l’énergie ?

L’arrivée à maturité des besoins s’accompagne d’évolutions rapides dans le développement de nouveaux matériaux, et dans la production de batteries de stockage destinées aux surplus de production d’énergies renouvelables. De nos jours, l’électronique de puissance réalise une conversion efficace de l’énergie stockée en électricité dans des dispositifs à empreinte carbone faible, voire nulle.

Nexans contribue de plusieurs manières à la transition énergétique, dont le stockage de l’électricité est un élément clé, à commencer par la fourniture de réseaux de transmission et de distribution pour la collecte à la source des énergies renouvelables. Il est crucial de récupérer l’électricité là où elle est produite (par exemple, dans les parcs éoliens offshore) à un coût maîtrisé. L’intégration des sites de stockage repose sur la même capacité de connexion, qu’elle soit à grande échelle ou plus largement répartie sur un territoire.

Pour que les réseaux intelligents puissent intégrer pleinement les énergies renouvelables variables, ils devront se doter d’outils toujours plus performants de suivi de la consommation en temps réel, ainsi que de systèmes automatisés d’ajustement de l’offre et de la demande. Face aux besoins grandissant en termes de flexibilité, Nexans a développé de nouveaux services.

Pour les applications de mobilité électrique, fortement dépendantes des performances techniques et économiques du stockage d’électricité, Nexans fournit des connexions et des protections de câbles adaptées, ainsi que pour les bornes de recharge des véhicules électriques, à l’aide de fonctionnalités de sécurité spécifiques pour assurer un stockage d’énergie en toute sécurité.

Nexans a également acquis une expertise et un leadership mondial en matière de sécurité électrique et incendie, qui peuvent être étendus aux nouvelles applications en termes de stockage, comme les batteries de véhicules.

Le Groupe innove depuis de nombreuses années dans les systèmes industriels cryogéniques et supraconducteurs, notamment avec le développement d’un système de transfert cryogénique de gaz naturel et d’hydrogène liquides. L’hydrogène liquide étant appelé à jouer un rôle clé dans le stockage, Nexans continuera à innover avec des technologies de rupture pour concevoir le réseau électrique de demain.

La transition vers des énergies propres et une électricité décarbonée est intimement liée aux avancées technologiques en matière de stockage. En débouchant à l’avenir sur des applications à grande échelle, celles-ci libéreront tout le potentiel des réseaux intelligents.

Diversifier et renforcer la chaîne d’approvisionnement des nouveaux équipements en vue d’un déploiement massif constitue un enjeu majeur, notamment au regard de l’accès aux matières premières dans un contexte géopolitique tendu. Innover en recyclant les matériaux utilisés dans les produits en fin de vie est déjà un levier clé, pour lequel Nexans s’est particulièrement bien préparé et positionné.

La souplesse des réseaux électriques est un paramètre de plus en plus critique à mesure que la part des énergies renouvelables intermittentes s’accroît dans la production mondiale. D’après le Centre commun de recherche de la Commission européenne, cette marge de flexibilité des réseaux devra encore être multipliée par deux d’ici à 2030, et par sept à l’horizon 2050.

La numérisation du réseau et la gestion de sa flexibilité sont deux clés de voûte de la transition en cours vers une énergie propre. Ces dernières années, l’investissement dédié à la numérisation a sensiblement augmenté pour passer de 12 % de l’investissement total dans les réseaux en 2016 à 20 % en 2022. Cette hausse témoigne du vif intérêt des opérateurs pour des solutions numériques de veille et de contrôle en temps réel susceptibles d’améliorer la gestion des réseaux de transport et de distribution électriques.

La croissance prévue de l’électrification ne pourra être assimilée sans une profonde modernisation des infrastructures. La réorientation de la production au détriment des énergies fossiles implique que les réseaux existants prennent en charge des volumes considérables d’énergies renouvelables, ce qui impose de véritables défis techniques.

Centrales électriques virtuelles : un moment charnière pour la production énergétique

Une nouvelle génération de Ressources électriques distribuées (Distributed Energy Resources  ou DER) prend aujourd’hui son essor pour répondre à la demande croissante d’énergies propres et renouvelables. 

Les technologies des batteries de stockage, des véhicules électriques et de la production photovoltaïque affichent des progrès remarquables, encourageant les gestionnaires de réseaux dans leur volonté de développer les énergies renouvelables. Dans ce contexte, les centrales électriques virtuelles (Virtual Power Plants ou VPP) font valoir leurs atouts pour satisfaire la croissance de la demande énergétique tout en améliorant la résilience des réseaux électriques.

Les VPP sont à la fois des plateformes techniques et des nœuds transactionnels. Capables de coordonner un grand nombre et une grande variété de ressources, et de les mobiliser en une poignée de secondes pour répondre à une instruction à l’échelle du mégawatt, elles offrent aux gestionnaires de réseaux un formidable outil de gestion de la complexité. Au-delà des aspects techniques, les VPP prennent en charge les flux transactionnels et rémunèrent chaque ressource à hauteur de sa contribution, en prenant en compte les prix de l’énergie au moment de celle-ci ainsi que les versements effectués par les gestionnaires des réseaux de transport et de distribution. Cette consolidation des transactions constitue une valeur ajoutée importante pour les propriétaires des DER.

Les DER sont en quelque sorte les éléments constitutifs des VPP, qui peuvent puiser dans ces ressources pour fournir de l’énergie à tout instant. Ainsi les VPP peuvent ajuster rapidement la production et la demande, ce qui minimise les risques de délestage et réduit la facture pour l’utilisateur final. Ces dernières années, de nombreuses VPP ont été intégrées dans des projets immobiliers résidentiels ou commerciaux, car la perspective d’une électricité fiable à des tarifs raisonnables est un argument de vente séduisant. Il est également possible de rejoindre une VPP en tant que consommateur : l’année dernière, Tesla a lancé au Texas un nouveau service de fourniture d’énergie qui permet aux propriétaires de batteries Powerwall de revendre leurs excédents au réseau.

DER : un changement de paradigme pour la distribution électrique

Parallèlement à la montée en puissance des DER, les réseaux de distribution connaissent une transformation profonde qui fait émerger de nouvelles couches de gestion et de contrôle. Le Système avancé de gestion de la distribution (Advanced Distribution Management System, ou ADMS) est un élément essentiel de toute salle de contrôle moderne : il intègre la numérisation des flux observables, la détection, l’isolation et la réparation des défaillances, la reconfiguration du réseau et les systèmes de gestion des coupures de courant.

Mais c’est au niveau des installations basse tension que le réseau de distribution est confronté à ses plus grands défis, car leur gestion exige une observabilité plus fine et une certaine souplesse de la part des DER. C’est ici que les Systèmes de gestion des ressources énergétiques distribuées (Distributed Energy Resources Management System ou DERMS) sont associés aux ADMS afin d’orchestrer la flexibilité des DER, et leur régulation en fonction des besoins du réseau basse tension.

Numérisation du réseau électrique : les jalons du parcours

Pour remédier aux défauts d’observabilité du réseau, Nexans travaille en partenariat avec Sensewaves à l’élaboration d’une topologie réseau calculable pour les GRD. Le logiciel analytique de Sensewaves recourt à l’Intelligence Artificielle (IA) pour analyser les données issues de compteurs intelligents ou d’autres dispositifs, afin d’améliorer la planification et la fiabilité des actifs. Cette association sans équivalent de l’IA et de l’analyse de données offre aux GRD un degré de compréhension systémique qui va bien au-delà de la gestion de l’exploitation proposée par les plateformes ADMS et DERMS.

La modernisation des réseaux électriques s’impose comme une adaptation inéluctable à la croissance prévue de l’électrification. Le recul des énergies fossiles dans la production d’électricité exige que les réseaux s’ouvrent aux interconnexions avec les énergies renouvelables ; de ce fait, les technologies émergentes dans les domaines de la distribution, du transport et de la gestion des énergies propres sont incontournables dans nos efforts de réduction des émissions de carbone.

Dans un contexte de transition mondiale vers les énergies renouvelables et de demande croissante pour une électricité décarbonée, l’inéluctable transformation des réseaux nécessite plus que jamais le concours de l’intelligence numérique.

Les capteurs revêtent ici une importance cruciale. Ils sont « les yeux et les oreilles » du réseau électrique moderne : les données qu’ils recueillent sont indispensables à une gestion fiable, efficace et adaptable des réseaux de demain.

Cinq technologies notables de capteurs de données révolutionnent aujourd’hui les réseaux électriques.

1. Les compteurs intelligents : pour une mesure efficace de l’énergie

Il existe trois types de compteurs intelligents, qui présentent des fonctionnalités distinctes :

• Outre qu’ils mesurent avec précision les consommations électriques, les compteurs intelligents les plus simples sont équipés pour la télémétrie et éliminent le recours aux relevés manuels. Grâce à leur prise en charge des tarifications dynamiques, les consommateurs peuvent faire des économies en reportant certaines consommations sur les heures creuses.
• Les compteurs intelligents intermédiaires comportent des fonctions de communication bidirectionnelle entre consommateurs et gestionnaires réseau. Ils sont capables d’établir des courbes de charge, et de transmettre des données détaillées d’une grande utilité pour une gestion et une exploitation optimale du réseau. Certains modèles peuvent détecter les coupures de courant et alerter les opérateurs afin de minimiser les délais d’intervention. Il existe également des mécanismes de détection et de signalement des manipulations, qui prémunissent les opérateurs contre les fraudes et leur évitent des pertes non techniques potentiellement importantes.
• Les compteurs intelligents avancés prennent en charge des programmes de réponse à la demande, grâce auxquels les gestionnaires de réseau contrôlent et ajustent la demande électrique à distance pendant les pics de consommation. D’usage devenu courant, les dispositifs embarqués de contrôle de la qualité de l’énergie simplifient la détection des variations ou des creux d’intensité. Enfin, ces compteurs sont dotés de capacités de diagnostic de santé et de performance des réseaux de distribution qui peuvent identifier certains dysfonctionnements des installations à basse tension, tels que les arcs électriques ou les courts-circuits, facilitant les mesures de maintenance préventive.

2. Les capteurs de courant pour câbles simples et multiconducteurs

Pour satisfaire les objectifs ambitieux de neutralité carbone, et pour mitiger la hausse et la volatilité des prix de l’électricité, les réseaux doivent impérativement minimiser les déperditions inutiles d’énergie.

D’après Sarah Marie Jordaan, maître de conférences en Énergie, ressources et environnement à l’Université Johns Hopkins, une plus grande efficacité des réseaux à l’échelle mondiale pourrait réduire de 500 millions de tonnes nos émissions de CO2 — soit plus de 1 % des émissions annuelles dans le monde. Mais pour citer le physicien britannique William Thomson, mieux connu sous le nom de Lord Kelvin, « Si vous ne pouvez pas le mesurer, vous ne pouvez pas l’améliorer ».

Des innovations comme les capteurs de courant pour câbles simples et multiconducteurs changent la donne pour les gestionnaires de processus et d’équipements. Ces dispositifs éprouvés peuvent être directement positionnés autour des conducteurs et des feeders, sans interruption du circuit à mesurer. Ils permettent ainsi de mener rapidement des audits sélectifs, et d’élaborer des stratégies concrètes de réduction des consommations pour réaliser jusqu’à 20 % d’économies d’énergie.

3. La récolte d’énergie : puiser de faibles quantités dans l’environnement

La mise en œuvre de capteurs sur des sites isolés ou d’accès difficile peut s’avérer problématique, notamment du fait de la gestion peu durable des batteries et des coûts d’exploitation associés.

Alors que l’Internet des Objets devrait compter 25 milliards d’appareils en 2025, la récolte d’énergie émerge comme une technologie cruciale pour la diffusion de capteurs durables et de solutions connectées.

Le concept de récolte d’énergie repose sur le captage et la conversion de petites quantités d’énergie disponibles dans l’environnement immédiat d’un dispositif, ou dans des sources électriques proches telles que des câbles. La méthode la plus répandue mobilise l’effet photovoltaïque, qui produit de l’électricité à partir de la lumière. Peu coûteuse et aisément adaptable aux applications d’éclairage intérieur, elle répond parfaitement aux besoins des solutions IdO.

L’induction est une autre technologie de récolte d’énergie, fréquemment employée pour les systèmes câblés. Elle assure un fonctionnement autonome des appareils en utilisant l’énergie des câbles ou de leurs terminaisons. Cette approche intéressante du point de vue écologique simplifie la maintenance des capteurs, et prolonge la durée de vie des systèmes.

Avec les dernières avancées de l’électronique embarquée, notamment des processeurs et de la connectivité sans fil basse consommation, ces systèmes ont gagné en efficacité et fermement établi la récolte d’énergie comme une source fiable d’alimentation électrique.

4. L’Edge-to-cloud : une révolution dans les pratiques de maintenance

L’intégration Edge-to-cloud ouvre une nouvelle ère pour la maintenance avec des pratiques plus intelligentes et plus efficaces, tout particulièrement dans le domaine des réseaux électriques.

5. La fibre optique : minimiser les perturbations de service

Lorsque les techniques traditionnelles s’avèrent impraticables ou trop chères, la fibre optique peut être mise en œuvre comme solution d’acquisition de données à distance ou comme réseau de capteurs distribués.

Par comparaison aux capteurs ponctuels, les technologies de détection par fibre optique proposent aux opérateurs réseau une méthode plus précise et plus économique d’acquisition de données.

Les capteurs à fibre optique distribués mesurent en continu l’activité de l’ensemble du réseau électrique, permettant aux opérateurs de localiser rapidement les perturbations réelles ou potentielles et donc de minimiser, voire de prévenir de coûteuses coupures de courant.

Très sensibles aux variations de température et de contraintes mécaniques, les fibres optiques se prêtent à toutes les applications de détection distribuée :

• La Détection de température distribuée (Distributed Temperature Sensing ou DTS) concerne la détection précoce d’anomalies telles que les points chauds ou les goulets d’étranglement thermiques dus à des modifications de l’environnement des câbles. Associée à un algorithme de contrôle thermique, la DTS permet d’évaluer l’état des câbles et l’intensité maximale admissible, et donc de déterminer les plages d’utilisation compatibles avec une exploitation sûre du réseau.
• La Détection acoustique distribuée (Distributed Acoustic Sensing ou DAS) porte sur la détection et la localisation précise des anomalies, mais aussi des interférences de tiers, que celles-ci aient lieu à terre (vols de câbles, fouilles, forages…) ou en mer (lâchers ou dérives d’ancres). Cette écoute permanente des signatures acoustiques est une méthode efficace de contrôle de l’état des câbles.
• La Détection de contraintes distribuée (Distributed Strain Sensing ou DSS) mesure en continu les contraintes mécaniques et les déformations sur toute la longueur du câble. Ceci permet d’évaluer l’état structurel du câble et de s’assurer que celui-ci n’est pas soumis à des contraintes trop importantes (telles que des coudes ou des étirements).

Depuis le début des années 90, Nexans est un pionnier des technologies de détection et de mesure distribuées pour les câbles à haute tension. Notre parcours dans ce domaine a débuté par l’installation du système de détection des températures distribuée (DTS) pour la liaison Skagerrak 3 entre le Danemark et la Norvège ; depuis lors, ces technologies n’ont jamais cessé d’évoluer et de repousser les limites de distance, de précision, d’efficacité et de réduction des coûts.

Avec l’irruption de technologies novatrices, les capteurs jouent un rôle de premier plan dans la révolution des réseaux électriques intelligents. Nous disposons grâce à eux des données indispensables pour assurer la fiabilité, l’efficacité et l’adaptabilité des réseaux électriques de demain.

Nexans réussit le mariage des données et des métiers

Après le modèle d’une économie sans usine qui a été la marque des trente dernières années, de nombreux pays, tels que les Etats-Unis ou la France, redécouvrent les vertus de la production sur son sol. Une occasion unique pour favoriser le développement d’usines de nouvelle génération, adaptées aux nouveaux enjeux économiques, sociaux et environnementaux. Pour Nexans, qui a toujours fait le choix du local for local, c’est l’opportunité de franchir une nouvelle étape en intégrant son modèle de management exigeant à son outil industriel international qui sera en mode 4.0 dès 2026.

Quand on parle de révolution numérique, on pense d’abord à toutes ces informations qui envahissent notre quotidien, semaine après semaine, pour annoncer la sortie d’un smartphone révolutionnaire, d’un nouveau robot domestique ou les progrès fulgurants de l’intelligence artificielle (IA). Ce n’est que récemment que le sujet s’est invité dans le monde professionnel à travers des débats passionnés sur les effets de l’IA sur les métiers et les tâches susceptibles d’être rapidement automatisées, du programmeur au comptable, du médecin à l’avocat.

Paradoxalement, on parle moins de l’industrie, plus rarement sous le feu des projecteurs, alors même que c’est un sujet majeur en termes d’emplois, d’innovation et de création de valeur, mais aussi de souveraineté depuis que les pays européens ont pris conscience de leur dépendance économique et stratégique à l’occasion de la pandémie de Covid-19 et de la confrontation directe entre la Chine et les Etats-Unis. C’est pourtant dans les usines que se joue une partie importante de l’adaptation de nos économies à la nouvelle donne technologique.

Industrie 4.0, comment l’industrie se réinvente

Ce n’est bien sûr pas une surprise puisque l’évolution des ateliers a toujours été associée à un saut technologique. Un cycle ouvert par deux révolutions industrielles, entamé par la machine à vapeur et les premières usines, amplifié par l’électricité, la machine-outil et la production de masse, et qui s’est poursuivi, dans les années cinquante, par l’électronique et l’automatisation grâce à la programmation, les machines à commande numérique, les robots industriels et les premiers logiciels de supervision.

La quatrième révolution, qui se développe sous nos yeux, s’inscrit directement dans la poursuite d’une informatisation déjà fortement engagée, mais se distingue par son ampleur. Il s’agit tout d’abord de s’appuyer sur un nouveau socle énergétique avec l’ambition de s’émanciper des énergies fossiles qui ont permis les trois précédentes étapes. Il s’agit ensuite d’utiliser au maximum cette nouvelle ressource que constitue les données de l’entreprise en tirant parti du formidable cocktail technologique arrivé à maturité qui combine des infrastructures à très haut débit (fixe avec la fibre et mobile avec la 5G), l’hébergement et le traitement massif des données (Cloud, Big data, IA), la décentralisation de l’intelligence au niveau des objets (IoT) et la disponibilité de nouveaux modes d’interaction homme-machine (réalité mixte, jumeau numérique, avatar).

Cette avalanche d’innovations permet de repenser de manière globale l’ensemble des activités de l’entreprise en intégrant tous les process des activités de production. A tel point que ceci est devenu une priorité pour de nombreuses puissances industrielles. Ce n’est pas un hasard si c’est l’Allemagne qui dès 2011 a lancé le plan Industry 4.0, premier du genre destiné à maintenir l’excellence de son outil industriel. C’est une préoccupation identique qui pousse la Chine à investir dans des usines du futur à forte valeur ajoutée pour conserver sa puissance industrielle et faire face à une pénurie de main-d’œuvre croissante. Une stratégie que la France a adoptée en 2015, avec l’Alliance Industrie du Futur, qui regroupe 32 000 entreprises rassemblées chaque année à l’occasion du salon Global industrie (Lyon, Mars 2023) au cours duquel les équipes de Nexans se sont distinguées en remportant 2 Golden Tech dans les catégories Concepteur et Maker.

Nexans 4.0 à l’horizon 2025

C’est l’expression d’un engagement qui concerne l’ensemble des équipes du groupe Nexans, avec la perspective d’une intégration numérique globale de toutes les dimensions de l’entreprise et de son écosystème pour simplifier les processus, améliorer la performance et être plus réactif, gagner en productivité et en sécurité, limiter les interventions inutiles, anticiper et prévoir les événements (maintenance prédictive, gestion des stocks, satisfaction clients…).

Pour le groupe Nexans, le changement a commencé fin 2020 à l’occasion d’un partenariat avec Schneider Electric qui dispose d’une solide expérience dans la transformation de son propre parc industriel en privilégiant la fiabilité, la productivité, l’amélioration de la disponibilité grâce à la maintenance prédictive, l’efficacité énergétique et la protection contre les cyberattaques. Cela a débuté par des investissements importants sur les sites pilotes d’Autun en France et de Grimsås en Suède, pour être ensuite déployés à huit usines supplémentaires d’ici fin 2023 avec l’objectif de mettre à niveau l’ensemble des 45 usines du groupe sur quatre continents à fin 2025, au rythme de 12 à 15 sites par an.

Ces changements profonds se traduisent par la mobilisation des données du groupe, devenues la véritable matière première de cette nouvelle révolution industrielle. Alors que la part des données utilisées est passée de 5% à 10% entre 2019 et 2023, l’objectif est d’atteindre les 70% d’ici 2026.

Une mise en œuvre qui assure la connexion des outils de production en utilisant les ressources de l’IoT et de l’IA tout en permettant une prise en main par les collaborateurs grâce au développement de tableaux de bord et d’indicateurs d’aide à la décision, au suivi de la qualité et de la sécurité, en favorisant la réduction des délais d’intervention et de commercialisation.

Une révolution pour quoi faire ou ce qui change sur le terrain

Au quotidien, c’est bien la manière de travailler qui est amenée à changer. Car les changements ne sont pas que techniques même si les usines font désormais une place de plus en plus grande aux machines connectées et aux robots dopés à l’IA, ainsi qu’aux chariots élévateurs à conduite autonome qui parcourent jour et nuit les centres logistiques. Mais c’est sans doute pour les femmes et les hommes que les changements sont les plus spectaculaires, maintenant qu’ils travaillent dans des ateliers envahis par les écrans, les tablettes et les lunettes connectées.

Un sujet sensible, car une grande partie du succès repose sur l’intégration bien comprise entre les hommes et les machines. C’est justement l’objet de ce que certains appellent l’industrie 5.0, qui consiste à compléter et renforcer cette transformation numérique par une collaboration plus efficace entre les humains et les machines pour que la créativité et le bien-être ne soient pas oubliés.

Une dimension prise en compte dès l’origine dans le projet de Nexans :

• Des tableaux de bord en temps réel permettent de suivre le bon fonctionnement des lignes de production, usine par usine et bientôt pour l’ensemble de l’outil industriel du groupe au niveau mondial. La supervision en temps réel de données permet d’augmenter rapidement les performances industrielles, de renforcer le contrôle de la qualité, mais aussi de réduire les consommations d’énergie et de matières premières, avec une réduction 15% des coûts énergétiques.

• Un réseau social d’entreprise permet aux opérateurs d’accéder à des modules vidéo et des tutoriels complétés par un forum de discussion. Un atout lorsqu’il s’agit d’échanger de bonnes pratiques et aller rapidement à la solution en adressant directement une question à la communauté en ligne.

• Les lunettes connectées sont utilisées pour réduire le stress au travail en mettant en relation directe, et à tout moment, experts et opérateurs afin d’aider ces derniers lors de phases de production délicates ou pour résoudre des problèmes urgents de production grâce à la réalité augmentée

C’est tout l’enjeu de cette étape si importante de s’assurer que la numérisation libère les opérateurs des actions répétitives, pour leur permettre de se consacrer à des tâches à plus forte valeur ajoutée. C’est bien sûr un attrait supplémentaire pour convaincre les jeunes générations, digital native, à s’intéresser à ces métiers et l’occasion d’enrichir le poste de travail, de gagner du temps passé sur les machines, en assurant l’évolution des compétences par des programmes de formation adaptés.

Pour tirer toute la puissance de ce nouveau modèle de gestion des outils de production, il s’agit également d’en assurer l’intégration avec les objectifs stratégiques de l’entreprise. Un effort que Nexans entend pousser le plus loin possible en assurant la cohérence entre le plan industrie 4.0 et le modèle de management, E3, qui sert de socle à la transformation du groupe en alimentant les objectifs de performance économique, de vertu environnementale et d’engagement des équipes.

Transformer la pénurie de ressource en avantage concurrentiel

Le cuivre, premier métal travaillé par l’homme à l’aube de la révolution néolithique et qui a été au cœur de la seconde révolution industrielle de l’énergie au début du XXe siècle, est aujourd’hui l’un des piliers de la transition énergétique en cours. Dopé par la généralisation des véhicules électriques, la multiplication des projets de parcs d’éoliennes, la modernisation des réseaux électriques, la rénovation des bâtiments ou les investissements dans les usines du futur, le cuivre est partout. Mais entre la raréfaction de la ressource, les tensions géopolitiques et la préservation de la planète, l’industrie du câble électrique doit se réinventer autour de nouveaux modèles économiques durables.

Nexans se positionne aux avant-postes de cette transformation, par son histoire, son investissement précoce dans le domaine et sa vision stratégique d’un modèle alliant responsabilité et performance.

Le cuivre, de la pénurie annoncée au laboratoire de l’économie circulaire à venir

L’industrie des câbles électriques, qui a déjà connu de nombreuses phases de transformation au cours de sa longue histoire, doit s’adapter à un nouveau défi. La multiplication des projets d’électrification exigés par la transition énergétique entraîne une explosion de la demande en électricité, et donc une augmentation attendue de la consommation de cuivre mondiale qui devrait atteindre les 39 millions de tonnes en 2030 (contre 13 millions en 1995 et 29 millions en 2020). A cela, nous devons simultanément faire face à la raréfaction annoncée de la ressource minière, limitée par une production annuelle de 24 millions de tonnes pour les 5 prochaines années.

Un avant-goût de la pression qui attend les producteurs de câbles a d’ailleurs déjà eu lieu à l’occasion de la pandémie de Covid-19, lorsqu’ils ont dû faire face à une multiplication du prix du cuivre par deux. Une équation qui dépend de l’accès à une ressource de plus en plus disputée et d’un ajustement par les prix qui pèse lourd dans leurs modèles économiques alors que le cuivre peut représenter jusqu’à 70% du coût des câbles.

Nous sommes en fait au début d’un mouvement qui va s’accélérer, car même si moins du tiers des industriels ont engagé une transformation de leurs chaînes de valeur au-delà des cœurs d’usine, ce sont plus de 80% des entreprises françaises qui ont déjà travaillé sur des modèles économiques circulaires (Enquête INEC, « Pivoter vers une industrie circulaire », Dunod, 2022).

Pivoter vers l’économie circulaire pour allier soutenabilité et profitabilité

Recycler et mieux contrôler ses approvisionnements ne suffissent déjà plus à définir une stratégie à la hauteur des enjeux. Car basculer d’une économie linéaire vers une économie circulaire implique un changement profond concernant tous les métiers de l’entreprise afin que le changement de modèle devienne vertueux.

Un bon exemple de l’application de l’approche holistique nécessaire à la mise en place d’une stratégie circulaire profitable est la nouvelle gamme de câbles de réseau de distribution bas carbone en France que vient de lancer Nexans. La prise en compte de chaque étape de la chaîne de valeur et de l’ensemble du cycle de vie d’un câble permettent de réduire les émissions de gaz à effet de serre des câbles basse et moyenne tension de 35% à 50%, selon les produits. Cela demande par exemple, au-delà du cuivre, d’utiliser un aluminium bas carbone et des plastiques recyclés, et de garantir l’utilisation d’énergies renouvelables ou décarbonées lors de la production des câbles.

Pour arriver à un tel résultat, tous les métiers doivent être impliqués comme le souligne Christophe Allain, Global Portfolio Director Non Ferrous Metals de Nexans : « Cette offre inédite illustre l’engagement de nos équipes pour le développement durable, depuis notre centre mondial de R&D Ampacity à Lyon jusque dans nos usines, en passant par les équipes marketing et achats sous oublier bien entendu nos fournisseurs partenaires. »

Une offre indispensable au moment où les clients de Nexans sont eux même en train de pivoter vers une économie durable comme c’est le cas de Schneider qui fait figure de pionnier en la matière en mettant la circularité et plus globalement l’environnement au cœur d’une stratégie déclinée à travers de nombreux programmes : écoconception, recours à des matériaux de meilleure qualité́, produits plus modulaires, connectés et réparables, émergence des modèles « Energy as a Service », décarbonation des chaînes de valeur, usines sans déchets ou encore offres de leasing.

Enfin, au-delà des bénéfices économiques et de la confiance renouvelée des clients clés, le fait de pivoter vers une économie circulaire est également un atout pour le réengagement des équipes de l’entreprise. Car plus le changement est réel et assis sur des objectifs concrets et des résultats mesurés, plus les équipes retrouvent un sens et une motivation à leur engagement.

Exploiter les « mines urbaines » pour transformer la rareté de la ressource en avantage concurrentiel

Nexans, premier fabricant mondial de câbles verticalement intégré, dispose d’un atout lui offrant un accès direct aux cathodes de cuivre des mines. Il s’agit en effet pour le Groupe de maitriser ses approvisionnements en conservant une avance prise, il y a de nombreuses années, par l’intégration de sa propre activité de métallurgie : l’unique fonderie de cuivre restant en France située à Lens, deux en Amérique du Sud au Chili et au Pérou et une méga fonderie à Montréal.

Miser sur les mines urbaines pour transformer notre industrie et entrer dans l’économie circulaire, voilà l’engagement de Nexans. Il est indispensable de mieux récupérer le cuivre et l’aluminium des réseaux électriques des véritables « mines urbaines » que sont nos villes et nos infrastructures où le niveau de collecte peut être amélioré. Pour cela le Groupe s’appuie depuis 2008 sur RecyCâbles, joint-venture entre Nexans et SUEZ.

Au cours de l’année 2022, 14 000 tonnes de câbles usagés ont été transformés à cette occasion au sein des usines du groupe. Une collaboration qui pourrait dans le futur être étendue à d’autres acteurs du recyclage afin de développer une filière circulaire spécifique à l’industrie du câble. A titre d’exemple, les lignes historiques d’Orange vont techniquement être supprimées en 2030. Il sera donc essentiel d’assurer la récupération de l’ensemble de ce réseau de cuivre, afin d’en assurer un recyclage et une réutilisation. D’autres initiatives peuvent être également imaginées auprès de ferrailleurs et de déchetteries, qui sont des éléments essentiels du puzzle, et donc au cœur des enjeux de l’économie circulaire.

Ainsi, maîtriser la chaine de valeur de bout en bout permet d’agir également sur de nombreux paramètres qui, au-delà des délais et des prix de revient, deviennent de véritables gages de qualité et d’engagements environnementaux auxquels sont désormais très sensibles les clients et partenaires de Nexans.

Cela passe aussi par la gestion à long terme des contrats d’approvisionnement comme celui qui vient d’être signé pour cinq ans avec le groupe polonais KGHM pour la fourniture de cathodes de cuivre qui prend désormais en compte le niveau d’émission de carbone abaissé grâce à un transport par voie ferroviaire entre la Pologne et la France, et complété par l’adhésion conjointe au Copper Mark afin de promouvoir une production de cuivre responsable au niveau mondial. Une politique qui a permis aux sites de Lens et de Montréal d’obtenir, en août 2023, le label certifiant d’une production de cuivre responsable.

Mais il reste que pour que l’ensemble de notre économie bascule dans ce nouveau modèle, des pionniers doivent ouvrir la voie en montrant les bénéfices pour la planète ainsi que les avantages pour une nouvelle croissance durable. Si le cuivre est souvent cité comme exemple d’une économie circulaire bien maîtrisée, alors l’industrie des câbles d’énergie se trouve aux avant-postes d’un « Green deal » que l’Union Européenne a commencé à déployer depuis 2019 avec des rendez-vous ambitieux dès 2030 pour l’atteinte de la neutralité carbone des pays de l’Union d’ici 2050.