Activité

La recherche et les développements

La R&D un levier stratégique

Production, réseaux, commerce, usages de l'énergie : la R&D d’EDF élabore des solutions technologiques et des modèles d’affaires innovants pour améliorer la performance de tous les métiers du Groupe. Elle prépare l’avenir par des actions d’anticipation de moyen et long terme. Avec un objectif : accélérer le passage de l’innovation à l’industrie et au marché.

Un contexte en mutation

La part des ressources fossiles dans le mix énergétique du secteur électrique dans le monde doit diminuer, pour réserver ces ressources aux usages où elles sont irremplaçables et réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Le réchauffement climatique implique des questionnements et régulations sur le taux d’émission des gaz à effet de serre, les usages de l’eau, la gestion de l’environnement, etc.

Le développement rapide de pays émergents déplace les zones de consommation. L'essor important des technologies de l’information donne de nouvelles opportunités au métier d’électricien.

Les clients, consommateurs, deviennent aussi producteurs. Ils souhaitent mieux consommer, vivre dans des bâtiments, des quartiers ou des villes plus autonomes en énergie.

Trois priorités

Dans ce contexte, la R&D organise ses programmes autour de trois priorités :

  1. Consolider et développer un bouquet énergétique décarboné : nucléaire (durée de vie des centrales et nouvelles centrales), énergies renouvelables (développement), capture et stockage de carbone
  2. Adapter le système électrique : insertion de la production intermittente et décentralisée, amélioration de la gestion des actifs de réseau, développement des smart grids
  3. Piloter la demande énergétique : amélioration de la connaissance de la demande, promotion des nouveaux usages de l’électricité, développement de modèles d’affaires pour la ville durable
Protection de l'environnement : 21 % du budget R&D

Avec 543 M€ en 2013, le budget R&D d'EDF est l’un des plus élevés de ceux des grands électriciens. 70 % du budget est alloué à des programmes opérationnels au service des directions et filiales d’EDF, 30 % à des recherches de moyen et long terme.

  1. 21 % du budget global R&D consacrés à la protection de l’environnement

Principaux axes de travail 2013 sur le thème du développement durable

  1. Nucléaire : sûreté (risques d’inondation d’origine externe), durée de fonctionnement des centrales, baisse des consommations de combustible.
  2. Énergies renouvelables : baisse des coûts en particulier de l'éolien offshore et du photovoltaïque, énergies intermittentes en Europe et flexibilité des moyens de production centralisée, stockage de masse de l’électricité et développement des énergies renouvelables, insertion des productions renouvelables intermittentes et décentralisées dans les réseaux.
  3. Impact des ouvrages d’EDF sur la qualité des eaux de surface.
  4. Évaluation des débits futurs des fleuves à proximité des centrales d’EDF et évolution du changement climatique.
  5. Évaluation des risques de pénurie de 11 matériaux en risque de raréfaction (chrome, argent, indium, cadmium, lithium, bore…).
  6. Captage du carbone.
  7. Valorisation des pertes énergétiques industrielles par les pompes à chaleur haute température.
  8. Développement d’outils de planification pour les villes et territoires durables.
  9. Nouvelles architectures de comptage intelligent et pilotage direct des usages, en appui au développement du projet Linky, outil d’aide à la maîtrise des consommations.
    1. Convention de trois ans avec EDF Énergies Nouvelles : les principaux travaux de 2013 ont porté sur la baisse des nuisances sonores de l’éolien terrestre, la modélisation de centrales photovoltaïques et l’évaluation du rayonnement solaire, l’étude de nouvelles technologies (éolien offshore flottant, systèmes houlomoteurs) et le stockage d’électricité d'origine renouvelable
    2. Partenaire de quatre fonds de capital-risque dans le domaine des technologies propres, EDF est l'investisseur principal d'Electranova Capital créé avec Idinvest Partners et avec le soutien d'Allianz et de la Caisse de Dépôts et Consignations. En 2013, le fonds a réalisé deux nouveaux investissements, dans la société Forsee (développement de solutions de stockage d’énergie) et la start-up Enlighted (optimisation énergétique des bâtiments)
Dépenses nettes de recherche et de développement 2010– 2013 (En millions d’euros)
Dépenses nettes de R&D
Dépenses nettes de recherche et de développement 2011– 2013 dans le domaine de l’environnement (En millions d’euros)
Dépenses nettes de recherche et de développement 2010– 2012 dans le domaine de l’environnement
Ventilation des dépenses de R&D dans le domaine de l’environnement en 2013

Les dépenses de protection de l’environnement de la R&D, 112,5 M€, en 2013, portent notamment sur la recherche sur l’efficacité énergétique, les usages de l’électricité en substitution à des énergies fossiles, les énergies renouvelables et leur insertion dans le système électrique, la ville durable, les impacts locaux du changement climatique et d’autres problématiques environnementales telles que la biodiversité, la qualité de l’eau ou la réduction des nuisances.

Maîtrise de la Demande en Énergie (MDE)

Dépenses quasi-stables (-1%) par rapport à 2012 : l’activité a notamment été marquée par une évolution des périmètres des différents démonstrateurs de réseaux de distribution (Millener, Pégase, VENTEA, MDE dans les îles, …) et la mise en œuvre d’un démonstrateur en Bretagne permettant d’analyser les comportements humains dans leur environnement (habitat, équipements domestiques, climat)

Hors MDE

Dépenses en très légère baisse, beaucoup d’investissements ayant été réalisés dans les années précédentes, avec par exemple, la construction d’une déchetterie aux Renardières en 2012

Sept centres dans le monde

La R&D d’EDF compte 2 100 collaborateurs, dont 80 % de cadres, et près de 150 doctorants. 200 chercheurs enseignent dans les universités et grandes écoles. Elle est organisée autour de sept centres.

  1. Trois centres en région parisienne (Chatou, Les Renardières, Clamart) qui abritent également deux unités mixtes de recherche avec le CNRS : Laboratoire de mécanique des structures industrielles durables et Institut de recherche et développement sur l’énergie photovoltaïque, ainsi que deux centres internationaux de R&D : le Materials Ageing Institute (MAI) et l’European Center Laboratories for Energy Efficiency Research (ECLEER).

    EDF a engagé en février 2013 la construction d'EDF Lab, futur centre de R&D et Campus Groupe, à Saclay, pôle de recherche scientifique, technique et universitaire de premier plan. A partir de 2015, ce centre accueillera 1 500 chercheurs et renforcera la coopération avec les établissements d’enseignement supérieur et les centres de recherche publics et privés voisins. Il jouxtera le nouveau Campus de formation d’EDF. En 2012 et 2013, plusieurs partenariats académiques ont été conclu avec les institutions présentes sur le plateau de Paris Saclay.
    1. Programme PGMO sur l'optimisation de la gestion et de la prévision de production avec la Fondation de mathématiques Hadamard à l'École Polytechnique
    2. Création de laboratoires communs avec Supelec sur les smart grids (RISEGRID), avec Telecom ParisTech sur l'internet des objets et la cybersécurité (SEIDO), avec l'Université Dauphine, l’ENSAE et l‘École Polytechnique sur la finance et les marchés de l’énergie (FiME), avec le CEA, l'ENS Cachan et l'École Centrale de Paris et l'École Polytechnique sur les risques sismiques (SEISM)
    3. Participation renforcée à l'Institut Photovoltaïque d'Ile de France (nouvelles technologies en couches minces), à Paris-Saclay Efficacité Énergétique (flexibilité et efficacité énergétique des installations industrielles couplées aux zones urbaines) et à VeDeCoM (véhicule décarboné et communiquant)
  2. Un centre en Allemagne : l’European Institute for Energy Research (EIfER), créé en 2002 avec l’université de Karlsruhe.
    1. EIFER contribuera, notamment dans le domaine de la production décentralisée, à la coopération engagée en 2013 par EDF Deutschland et le Stadtwerke de Leipzig pour développer des solutions innovantes favorables à la transition énergétique allemande
  3. Trois centres créés depuis 2010 : l'un avec EDF Energy à Londres, l'autre dédié à la R&D sur le charbon et la co-combustion biomasse avec EDF Polska à Cracovie, le troisième à Pékin avec la Direction Asie Pacifique du Groupe.
    1. Très impliqué dans les énergies éoliennes marines et le nucléaire, EDF Energy R&D UK compte 45 chercheurs et, dans le cadre des alliances avec cinq universités britanniques, 14 doctorants
Des partenariats

Via de nombreux partenariats dans le monde, la R&D d’EDF :

  1. maintient son expertise au meilleur niveau pour les disciplines au cœur des enjeux du Groupe
  2. complète ses champs de compétences internes.

En France

La R&D d’EDF participe, via 14 laboratoires créés avec des partenaires institutionnels, techniques ou industriels, à des projets nationaux (Agence Nationale de la Recherche, ADEME, Fonds Unique Interministériel via les pôles de compétitivité).

  1. Environ 30 projets financés par l’ANR, l’ADEME ou le Fonds Unique Interministériel, souvent labellisés par les pôles de compétitivité.

Elle est aussi impliquée dans sept Instituts d’excellence dans les énergies décarbonées (IEED), renommés Instituts de la transition énergétique (ITE), retenus par le gouvernement français dans le cadre des Investissements d’Avenir, en particulier :

  1. l'institut Photovoltaïque Ile de France (IPVF), sur les ruptures technologiques dans le photovoltaïque
  2. France Énergies Marines, sur les énergies de la mer et l’éolien en mer
  3. SuperGrid sur les grands réseaux de transports pour raccorder les sites de production renouvelable éloignés
  4. Efficacity sur la ville durable
  5. Vedecom sur la mobilité électrique.
    1. Dans le cadre des investissements d'avenir, EDF contribue aussi au projet Paris Saclay Efficacité Énergétique dans l'industrie (PS2E) et est à l'initiative en 2012 du projet Connexion sur les systèmes futurs de contrôle commande nucléaire numérique

Dans le domaine de la R&D nucléaire, l'accord tripartite entre le CEA, EDF et Areva venant à terme fin 2012 a été prolongé en 2013. Les discussions sur les suites de l'accord ont été finalisées fin 2013. Un nouvel accord instaurant un institut tripartite sur la R&D doit entrer en vigueur début 2014 : il vise à accroître la coordination des programmes de R&D entre les partenaires.

Le Groupe possède des moyens expérimentaux uniques : boucles analytiques spécifiques (chimie-corrosion, rupture, aéroacoustique, etc.), boucles centrées sur des composants ou des process, moyens d’interventions d’essais sur site, moyens dédiés à la caractérisation des matériaux et de leur vieillissement. En 2013, EDF a inauguré de nouveaux moyens d’essais :

  1. le laboratoire LEMEDES pour l'étude des mécanismes de dégradation des solvants utilisés pour le captage du CO2
  2. la plate-forme PERICLES pour reproduire à échelle réduite l'environnement des circuits de refroidissement des centrales nucléaires
  3. Concept Grid, réseau électrique à échelle réduite pour tester l’insertion des matériels et systèmes d’un smart grid avant leur installation sur le réseau. Concept Grid est le maillon manquant entre un laboratoire de recherche classique et le réseau réel où le respect de la qualité de service limite les expérimentations

Les travaux de réalisation d'une maquette de bâtiment réacteur pour étudier les enceintes à double paroi ont été engagés en 2013.

En Europe

La R&D d’EDF participe à une cinquantaine de projets, notamment au sein du 7e Programme Cadre avec par exemple les projets ADDRESS sur les smart grids ou PERFORM 60 sur la durée de vie des centrales nucléaires

Elle a établi des liens étroits avec le Joint Research Center, centre de recherche dans le domaine de l’énergie et des transports de la Commission Européenne, avec pour objectif d’engager des collaborations dans le domaine des technologies bas carbone, stockage électrique en particulier.

Elle participe à deux Knowledge and Innovation Communities (KIC3) : KIC Climat centrée sur le changement climatique, les villes intelligentes, le management de l’eau et une production zéro carbone ainsi que KIC InnoEnergy axée sur les réseaux intelligents et le stockage, les biocarburants, les énergies renouvelables, le captage et le stockage du CO2, le nucléaire

  1. La R&D d'EDF est, avec d'autres acteurs européens du nucléaire, à l'initiative de la création en 2012 de Nugenia. Une association qui vise à devenir le cadre de coopération pour les réacteurs de génération 2 et 3, au sein de la plateforme européenne Sustainable Nuclear Energy Technology Platform
  2. Projets avec le centre de recherche norvégien SINTEF sur l’éolien offshore et les réseaux sous-marins.
  3. Au Royaume-Uni, renforcement des collaborations avec l’Energy Technology Institute, l’Engineering and Physical Sciences Research Council et plusieurs universités.

Aux États-Unis

Une équipe de chercheurs détachée travaille avec l’EPRI et EDF Inc (énergie nucléaire, énergies renouvelables, réseaux intelligents, efficacité énergétique, captage-stockage de CO2) et développe des partenariats avec des experts institutionnels industriels.

  1. Projets communs avec le Massachusetts Institute of Technology sur le nucléaire et la prospective énergétique.

3KIC : initiatives européennes visant à mettre en place des formations universitaires européennes et des projets de recherche/innovation répondant aux besoins du marché tant en compétences qu’en innovation via le dépôt de brevets et la création de start-up

Les perspectives de la R&D d’EDF

Accelerated change in electricity systems linked to regulatory and technological changes (digitalisation) has boosted calls for research from EDF businesses and R&D activities in such areas as:

  1. nuclear generation (in connection with the EDF Generation and Engineering Department's post-Fukushima action plan) and the operating life of nuclear power plants (in connection with issues relating to future energy scenarios)
  2. support for the development of the renewable energies industrial strategy (in connection with the integration of d’EDF Énergies Nouvelles)
  3. smart grids (in connection with stepped-up experimental trials)
  4. the sustainable city (new activities)
  5. improving the efficiency of the different sectors through advanced simulation technologies