Développement d'un modèle de prospective des ressources énergétiques mondiales FONDATION TELECOM Stage du 1er avril 2008 au 30 septembre 2008 Elève ingénieur : Pierre Buisson Tuteur entreprise : Jérôme Wirth Ingénieur-Chercheur Conseiller d'études : Gilles Coppin Enseignant-Chercheur
Table des matières 1 Contexte 2 1.1 Introduction................................... 2 1.2 Descriptif de la mission............................. 3 2 Méthodologie 3 2.1 Décomposition en tâches............................ 3 2.2 Planning..................................... 4 3 Dicultés et solutions apportées 5 3.1 Les dicultés rencontrées........................... 5 3.2 Les solutions apportées............................. 5 4 Résultats obtenus 6 4.1 Une application souple............................. 6 4.2 Une gestion autarcique des besoins énergétiques et un modèle d'échanges. 7 4.3 Une application facile à utiliser........................ 7 5 Environnement humain et managérial 9 5.1 Perception du monde de l'énergie....................... 9 5.2 Indépendance de mon stage.......................... 9 6 Conclusion 9 1 Contexte 1.1 Introduction Au l des siècles, l'homme a appris à maîtriser toutes sortes d'énergies et aujourd'hui celles-ci nous permettent de nous déplacer, de nous éclairer, de nous chauer,... Dans l'avenir face à cette profusion d'usages et une demande toujours croissante, l'homme devra faire face à une raréfaction des ressources disponibles. Ces ressources qui ont mis des millions d'années à se constituer sont inégalement réparties sur le globe, les échanges énergétiques entre pays producteurs et pays importateurs jouent donc un rôle prépondérant dans l'établissement des équilibres énergétiques mondiaux. La prévision et la compréhension de ces équilibres énergétiques est fondamental pour un groupe tel que EDF dont les cycles décisionnels débutent dans le très long terme (de 10 à 30 ans) an de tenir compte de la durée de vie importante des investissements. Le stage s'inscrivait dans un ensemble de réexions stratégiques menées par EDF R&D pour étudier les futurs équilibres énergétiques. Il se déroulait sur le site de Clamart, au sein du département OSIRIS (Optimisation, SImulation, RIsques et Statistiques) dans le groupe "Fondamentaux des Marchés d'energies". Ce groupe établit des modèles économiques d'analyse des marchés d'énergies adaptés aux décisions d'investissement, ma mission s'inscrivait donc parfaitement dans cette logique, et de part l'organisation de ce groupe ma mission devait répondre aux attentes d'ingénieurs et de chercheurs aux prols
très diverses (technique, économique, politique,...). 1.2 Descriptif de la mission Ce stage m'a oert la possibilité de contribuer au développement d'un modèle de prospective des ressources énergétiques mondiales prenant en compte les interactions entre les zones géographiques. Il présentait pour moi un intérêt double, tout d'abord la mise en pratique de compétence acquises pendant ma formation à TELECOM Bretagne, et la découverte du secteur de l'énergie où les enjeux économiques et géopolitiques me passionnent. L'objectif principal du stage était de faire évoluer le modèle existant (Mescalito) qui décrivait un équilibre énergétique global vers une description des équilibres zone par zone. Cette nouvelle modélisation devait être implémentée dans une application Excel pilotée par un code VBA, l'outil devait permettre à un utilisateur de dénir un système énergétique et d'étudier l'impact des politiques énergétiques, de l'état des réserves ou des relations internationales sur les équilibres énergétiques. 2 Méthodologie 2.1 Décomposition en tâches An de m'assurer du bon déroulement de mon stage, j'ai analysé dès le début les diérentes tâches qui m'étaient demandées an d'en dénir précisément les objectifs, de les dimensionner et d'établir un planning prévisionnel. Ce découpage en tâches, en plus de me donner une vision globale du travail à fournir, a facilité le suivi de mes travaux pour mes responsables. J'ai découpé la mission en quatre grandes parties : la gestion de projet, le développement de l'application, la rédaction des diérents documents et la participation au suivi de la réalisation par un prestataire extérieur d'une application Web à destination du grand public. Cette dernière tâche qui s'est déroulée en parallèle de ma mission principale m'a permis de voir comment se dérouler une prestation extérieure et j'ai aussi pu apporter mes connaissances en Java. La partie développement étant la plus importante du stage, je l'ai décomposé en soustâches : Prise en main du modèle et de l'environnement de travail Conception de l'architecture Implémentation de la modélisation uni-zone existante Passage au modèle multi-zones J'ai représenté ces diérentes tâches sous la forme d'un diagramme WBS (Work Breakdown Structure) qui donne une vision globale de mon stage. 3
2.2 Planning Ce découpage en tâches facilite le suivi du projet, et pour s'assurer de la bonne avancée du stage, mon tuteur et moi avons déni un planning prévisionnel. Ce planning reprend les diérentes tâches dénies précédemment et assigne à chacune d'elles une durée dans le temps. L'analyse de la problématique et l'établissement du planning m'a permis d'anticiper 4
les dicultés potentielles liées au sujet et j'ai aussi pu me réserver des créneaux pour la rédaction des diérents livrables. 3 Dicultés et solutions apportées 3.1 Les dicultés rencontrées Lors de mon stage, j'ai pu rencontrer plusieurs dicultés, ces dicultés avaient été pour la plupart anticipées et prévues dans le planning. Découverte du secteur de l'énergie Dès l'obtention de ce stage, je m'attendais à intégrer un secteur d'activité qui n'est pas le coeur d'activité de mon école d'origine. Cette immersion dans le domaine de l'énergie a demandé l'acquisition d'un vocabulaire an d'être capable de comprendre précisément ce que l'entreprise attendait de moi et surtout de faciliter la communication avec mes encadrants. Prise en main d'un nouveau langage Ce stage était aussi l'occasion pour moi de travailler en VBA, langage que je n'avais que peu manipulé pendant ma formation. Ce langage possède des caractéristiques qui lui sont propres, notamment au point de vue de sa gestion des objets, ce qui m'a posé quelques dicultés dans la conception de l'architecture. Les données L'absence de base de données m'a contraint à utiliser directement les rapports des grands instituts pour tester l'outil. Certains rapports ne présentant pas toujours les données sous une forme complète et leur format (pdf) a nécéssité un travail important pour obtenir des données utilisables sous format Excel. 3.2 Les solutions apportées Découverte du secteur de l'énergie An d'améliorer ma connaissance du secteur de l'énergie, je me suis penché dès le début du stage sur la littérature an de mieux comprendre les distinctions entre les usages, les technologies, les diérents types d'énergie. J'ai ainsi pu acquérir une vision globale de la chaîne de transformation, depuis l'énergie primaire jusqu'à l'usage nal. Ce panorama m'a permis de voir les multiples possibilités qu'il existait pour décrire notre système énergétique, ce qui m'a aidé pour la conception de l'architecture de l'outil. Prise en main d'un nouveau langage Etant conscient, dès l'entame du stage, de ma méconnaissance du langage VBA, je me suis réservé une plage dans le planning pour la découverte et la prise en main de ce langage. Cette étape m'a permis de découvrir des particularités au niveau de la gestion des objets et des modules, que j'ai pris en compte dans la conception puis l'implémentation de l'architecture. 5
Les données L'absence de base de données pour tester l'outil m'a incité à utiliser des rapports de grands instituts. J'ai principalement utilisé les données fournies dans le rapport de l'aie (Energy Information Administration) : International Energy Outlook 2007. Ce rapport est utilisé comme référence par de nombreux experts et il contient des données détaillées sur le secteur de l'énergie. J'ai aussi utilisé des rapports de BP pour les échanges énergétiques et des rapports du Federal Institute for Geosciences and Natural Resources pour les réserves. Ces documents m'ont permis de constituer une base de données an de tester des scénarios énergétiques. 4 Résultats obtenus 4.1 Une application souple L'outil nalement développé repose sur une architecture souple, ce qui permet à l'utilisateur de dénir intégralement le système énergétique qu'il souhaite étudier. Il peut ainsi choisir les énergies primaires, les technologies, les usages, les zones, les réserves énergétiques et les contraintes associées. Cette liberté permet non seulement à l'utilisateur de tester facilement toutes les projections publiées par les grands instituts, mais il permet aussi de détailler avec précision les énergies utilisées. An de simplier l'utilisation de l'outil et ne pas être trop dépendant de la structure des feuilles Excel, les réglages par le biais de fenêtres d'interface (lançables à partir d'un nouvel onglet intégré à la barre d'outil), ce qui facilite le travail pour l'utilisateur. La gure ci-dessous montre un exemple de fenêtre. Malgré le fait que l'utilisateur soit considéré comme expert, j'ai choisi d'intégrer une interface conviviale dans l'application. Ainsi, l'utilisateur peut se concentrer uniquement sur le système énergétique qu'il souhaite décrire et non sur la manière de la faire dans l'application (la mise en page des feuilles de calcul se faisant automatiquement). 6
4.2 Une gestion autarcique des besoins énergétiques et un modèle d'échanges Une fois le système énergétique décrit, l'utilisateur peut simuler les futurs équilibres énergétiques mondiaux. Pour cela, l'outil établit dans un premier temps et pour chaque zone un équilibre local. Ce procédé permet d'identier les zones aptes à satisfaire leur propre demande ou au contraire celle qui sont dépendantes des autres régions du globe, nous pouvons ainsi repérer les dates à partir desquels des pays en plein développement économique tels que la Chine ou l'inde ne pourront plus satisfaire leur propre consommation. Une fois ces équilibres locaux établis, l'application parcourt les routes commerciales qui ont été dénies par l'utilisateur an de satisfaire les demandes des importateurs (ces demandes tiennent compte des désirs de diversication des zones). Nous obtenons alors les volumes échangés par zone et par énergie et les éventuels décits énergétiques qui peuvent apparaître (d'ailleurs en cas de décit, des mécanismes de substitution permettent de transférer celui-ci vers une autre énergie). Les mécanismes mis en place sont résumés sur la gure ci-dessous : Au niveau de chaque boîte, un équilibre est établi, tout d'abord au niveau de chaque zone, puis après les échanges et enn après substitution entre les énergies. 4.3 Une application facile à utiliser L'utilisation d'un classeur Excel piloté par VBA facilite l'utilisation de l'outil, en eet, les feuilles de calcul permettent à l'utilisateur d'eectuer ses propres calculs en parallèle des paramètres à fournir, de plus, il peut utiliser les fonctionnalités incluses dans Excel 7
pour éditer ses résultats sous forme graphique. L'utilisateur peut ainsi représenter l'évolution de la production globale ou étudier l'impact des exportations d'une zone sur la production maximale. Ces graphiques permettent à l'utilisateur de représenter les résultats qu'il a obtenus. Ils s'inscrivent dans l'objectif de visualiser grâce à l'outil des grandes tendances pour les équilibres énergétiques sur le long terme. 8
5 Environnement humain et managérial 5.1 Perception du monde de l'énergie Rapport complémentaire Ce stage m'a oert la possibilité de découvrir le monde de l'énergie en étant entouré d'experts spécialisés dans l'économie de l'énergie. J'ai ainsi pu apprendre à leurs côtés les particularités de ce secteur, tout en leur apportant une vision nouvelle liée à ma formation. Nos discussions ont ainsi pu aboutir à la conception d'une architecture décrivant avec la souplesse un système énergétique. J'ai ainsi découvert pendant ce stage un domaine me passionant et vers lequel j'oriente mon projet professionel. Le soutien et les précieux conseils que j'ai pu recevoir pendant le stage m'ont permis d'avancer de manière constante et d'aboutir à des résultats concrets. 5.2 Indépendance de mon stage Mon stage se déroulant dans le service Recherche et Développement, et n'ayant pas à travailler en parallèle avec d'autres personnes, mais plutôt dans la continuité d'un projet, j'ai pu xer (en collaboration) avec mon tuteur mon propre planning. Cette indépendance m'a permis d'eectuer un travail important de documentation et m'a aussi inciter à mettre en place des outils de suivi de projet. Ces outils (découpage en tâches, planning, réunions hebdomadaires,...) m'ont permis d'entrevoir les problématiques liées à la gestion de projet et l'intérêt de celle-ci, et je pense que cette expérience me sera très utile pour la suite de ma carrière profesionnelle. 6 Conclusion Cette mission a été très intéressante pour moi car elle s'inscrivait dans la continuité de ma formation et correspondait à un intérêt personnel pour la géopolitique. Ce stage m'a donné l'occasion d'avoir une vision globale du secteur de l'énergie et des enjeux relatifs à ce dernier (économiques, énergétiques et politiques). En eet, pour les entreprises, les changements structurels de notre futur énergétique nécessiteront de forts investissements et dont l'anticipation sera primordiale. En ce qui concerne l'objet de mon stage, l'outil conçu et développé permet à l'utilisateur de bénécier de toute la souplesse d'une application basée sur une programmation objet pour modéliser un système énergétique. Cet outil permettra donc à EDF dans les mois qui viennent de tester diérents scénarios pour notre avenir énergétique et ainsi prévoir les futurs investissements de EDF. Aujourd'hui l'outil est aux mains des experts d'edf qui le testeront en élaborant des scenarios de référence. Ces scénarios seront réalisés par des ingenieurs et des chercheurs ayant des connaissances économiques et politiques sur le secteur de l'énergie. Ils modéliseront notamment les accords qui seront trouvés à Copenhague en 2009 et qui succèderont aux accords de Kyoto an de tester leur viabilité et leur impact sur le long terme. 9