Quelles technologies vont façonner la centrale électrique du futur ?

Ce retour en force à l’échelle européenne pourrait s’inscrire dans la durée, pour faire face à une demande mondiale d'électricité en constante hausse. Les centrales conventionnelles ont certainement un rôle à jouer, à condition de démontrer leur capacité à fonctionner de façon optimale, tout en limitant les risques et les émissions. Cette double exigence entraîne aujourd’hui l’émergence de plusieurs technologies qui dessinent ce que pourrait être la centrale de demain. 

L'Internet des Objets et l'EAM pour rendre les centrales plus sûres et plus fiables 

L'utilisation de capteurs et de l'Internet Industriel des Objets (IIoT) dans les centrales électriques n'a rien de nouveau. Alors que les équipements volumineux – comme les turbines à gaz, peuvent embarquer des centaines de capteurs, leur nombre peut atteindre la dizaine de milliers à l’échelle d’une centrale. Ceux-ci accomplissent des missions multiples – détection d’écarts de température, de pression ou de vibration, et jouent un rôle clé dans la sécurité des installations. Les données qu'ils produisent alimentent également des algorithmes de Machine Learning et des analyses prédictives qui peuvent aider les opérateurs à détecter les signes avant-coureurs de défaillance d’une machine, pour optimiser les interventions de maintenance et éviter des pannes coûteuses.  

Mettre à profit ces capteurs demande néanmoins de relever deux défis. Tout d'abord, l’installation dans des centrales existantes, parfois en service depuis plusieurs décennies, peut être difficile. Elle requiert souvent une approche progressive, étape par étape, et l’assistance d’une entreprise spécialisée ayant l’expérience de ce genre d’installations. Deuxièmement, les flux de données provenant de ces capteurs doivent être collectés et analysés dans une interface unique - comme une plateforme de gestion des actifs (EAM) ou un jumeau numérique, et pouvoir les corréler à d'autres sources : relevés des équipes de quart et de sécurité, documentations des équipements ou encore données des systèmes de contrôle industriel (ICS), pour n’en citer que quelques-unes.  

La data pour une meilleure prédiction et une plus grande sobriété 

Unifier ces données va aussi permettre de prouver, par les chiffres, le respect des normes de sécurité et l’atteinte des objectifs environnementaux des opérateurs. Pour les centrales électriques qui dépendent des combustibles fossiles, l’objectif principal sera de démontrer qu’elles peuvent réduire leurs émissions de manière fiable et durable. Une trentaine d’installations à grande échelle sont actuellement en opération à travers le monde pour décarboner la production d’électricité (centrale charbon, centrale gaz) et l’industrie (aciérie, cimenterie, chimie), permettant ainsi de capter et stocker 35 à 40 millions de tonnes par an de dioxyde de carbone. Pour ce faire, la technologie de capture et de stockage du carbone (CCS) vise à stocker le dioxyde de carbone dans des puits de gaz et de pétrole précédemment épuisés sous l'océan, plutôt que de le rejeter dans l’atmosphère. 

Pour les centrales nucléaires, la problématique porte autant sur les déchets que sur la capacité à opérer en toute sécurité et conformément aux normes. Plusieurs pays, dont la France et le Royaume-Uni, ont entrepris de prolonger la durée de vie de certaines de leurs installations les plus anciennes. En 2025, la majorité d'entre elles auront plus de 40 ans. L'été 2022, les opérations de maintenance ont été planifiées dans 24 des 56 réacteurs nucléaires français.  

C'est là un domaine où l’usage des données peut faire la différence. Leur analyse permet de passer d’une maintenance réactive - suite à une défaillance, à une maintenance prédictive qui aide à réparer les équipements avant qu'ils ne tombent en panne. Cette approche peut augmenter la disponibilité de ces équipements de 10 à 20 %, selon le cabinet Deloitte. Certaines plateformes de pointe ajoutent à cela une dimension supplémentaire en menant une analyse des causes racines (RCA) visant à identifier l’origine des défaillances et à suggérer les meilleures actions correctrices. 

La cybersécurité en ligne de mire 

Mais, alors que les données jouent un rôle croissant dans la prise de décision et l’automatisation au sein des centrales, la cybersécurité est appelée à devenir une préoccupation croissante. Ces dernières années, les infrastructures énergétiques font partie des cibles privilégiées pour les cybercriminels. Selon le rapport X-Force Threat Intelligence Index 2022, en 2021, le secteur de l’énergie s’est classé comme le quatrième secteur le plus touché, avec 8,2% des attaques observées, derrière l’industrie manufacturière, le secteur de la finance et le secteur des services professionnels. Les réseaux électriques, qui représentent plus d'un quart des attaques, sont particulièrement vulnérables. Ces menaces poussent aujourd’hui les opérateurs à renforcer la cybersécurité de leur technologie opérationnelle (OT) pour réduire les vulnérabilités et risques potentiels. 

Pour les opérateurs d’importances vitales, telles que les centrales électriques conventionnelles, l'un des principaux sujets est en effet l’inventaire des points d’entrée. Les centrales électriques sont de plus en plus à l’intersection de l’informatique (IT) et de l’exploitation, et impliquent une grande diversité de matériel, logiciels et protocoles de communication. Le premier défi est donc de disposer d'un inventaire complet et à jour de tous leurs équipements et terminaux OT et IT afin d’appréhender les surfaces d'attaque potentielles, d’identifier les vulnérabilités et d’améliorer les capacités de détection et de gestion des incidents. 

Certaines plateformes permettent de fournir un inventaire complet couvrant tous les contrôles de systèmes contre les cybermenaces (niveau L0 à L3.5) pour une large gamme d'appareils, tels que les ordinateurs, commutateurs, routeurs, et les systèmes de contrôle industriels. Elles peuvent s'appuyer sur la base de données française des vulnérabilités du CERT-FR, qui dépend de l’ANSSI, pour être informée au plus vite des vulnérabilités. Un module intégré de gestion des vulnérabilités peut également aider les entreprises à obtenir un aperçu immédiat de leur exposition aux risques, en croisant leur inventaire à la base des vulnérabilités connues. Ils peuvent ainsi connaître les domaines de vulnérabilités de leurs opérations et les installations à risque. 

Alors que les lignes énergétiques bougent, la sureté et la durabilité des infrastructures dédiées à l’énergie seront plus que jamais scrutés à la loupe. Avec le parc nucléaire le plus important d’Europe, la France doit non seulement gérer efficacement sa maintenance et sa modernisation, mais aussi appréhender les risques, qu’ils soient cyber, climatiques ou opérationnels, au cours des prochaines années. Reste donc à intégrer au mieux ces différentes ressources technologies pour optimiser, en profondeur et sur le long terme, l’activité de la centrale électrique du futur.