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Le nouveau système énergétique mondial sera électrifié, local et varié

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Le système énergétique mondial est basé sur l’énergie fossile (charbon, pétrole et gaz naturel) depuis deux siècles. Les combustibles fossiles sont les marchandises ultimes («?commodities?» en anglais) : faciles à transporter, faciles à stocker et standardisées. Le système énergétique fossile est ainsi une immense monoculture. Une pompe à essence pompe essentiellement le même produit, qu’elle soit à Québec, Dallas, Paris ou Nairobi. Les grandes pétrolières contribuent d’ailleurs à uniformiser les produits et à propager les meilleures façons de faire mondialement.

Les marchandises fossiles sont fortement exposées aux aléas géopolitiques. Si Poutine décide de fermer le robinet, l’Europe risque de geler. Si des révolutionnaires décident de fermer le golfe d’Aden, les pétroliers doivent emprunter des trajets plus longs et coûteux.

Le système énergétique mondial électrifié est différent. L’électricité ne peut être stockée efficacement pour être transportée : les lignes électriques ont au plus quelques milliers de kilomètres. S’il est possible de stocker l’électricité dans des batteries ou avec de l’hydroélectricité pompée, la période économique de stockage se mesure en heures ou en jours. La production est donc plus locale et rapidement consommée.

Cependant, les sources d’électricité et les besoins d’électrification varient beaucoup d’un endroit à l’autre. Si on peut se climatiser avec du solaire en Australie du Sud, on se chauffe à l’hydroélectricité au Québec. Puis, c’est l’éolien aux Pays-Bas et le nucléaire en France.

La géopolitique sera beaucoup moins importante. Si la Chine ne peut pas nous envoyer de nouveaux panneaux solaires, d’autres le feront et on peut toujours adopter les politiques industrielles pour en faire ici. De plus, les panneaux déjà livrés continueront de produire de l’électricité, alors qu’on serait immobilisé et gèlerait (ou suerait) sans un approvisionnement continu en énergie fossile.

Voici donc une autre caractéristique du système énergétique mondial électrifié : il sera local. Les choix d’électrification des sociétés dépendront des ressources disponibles localement et les solutions varieront en conséquence. Ce qui marche en Californie ne marche pas nécessairement ici.

Cependant, les outils seront les mêmes partout : production renouvelable (centralisée ou distribuée), stockage, transport, distribution, et utilisation efficace. La diffusion des connaissances techniques et des meilleures pratiques d’affaires devra être plus explicite que ce n’était nécessaire avec les grandes pétrolières. Chaque région devra développer une bonne vigie industrielle et technologique pour apprendre des autres, partager ses bons coups, et comparer régulièrement sa performance.

Donc, préparez-vous à votre avenir électrifié : produire et consommer localement tout en vous inspirant d’idées mondiales.

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The New Global Energy System Will Be Electrified, Local and Varied

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The world’s energy system has been based on fossil fuels (coal, oil, and natural gas) for two centuries. Fossil fuels are the ultimate commodities: easy to transport, easy to store and standardized. The fossil fuel energy system is thus a huge monoculture. A gas pump pumps the essentially same product, whether it’s in Québec City, Dallas, Paris or Nairobi. The big oil companies are also helping to standardize products and propagate best practices globally.

Fossil fuels are highly exposed to geopolitical uncertainties. If Putin decides to turn off the tap, Europe risks freezing. If revolutionaries decide to close the Gulf of Aden, oil tankers must take longer and more expensive routes.

The electrified global energy system is different. Electricity cannot be efficiently stored for transport: power lines have at most a few thousand kilometres. While it is possible to store electricity in batteries or with pumped hydroelectricity, the economic storage period is measured in hours or days. The production is therefore more local and quickly consumed.

However, the sources of electricity and the needs to electrify vary greatly from one place to another. If you can get solar power to stay cool in South Australia, you heat your home with hydroelectricity in Québec. Then there is wind power in the Netherlands and nuclear power in France.

Geopolitics will be much less important. If China can’t send us new solar panels, others will, and we can always adopt the industrial policies to make them here. In addition, the panels already delivered will continue to generate power, while we would be stuck and freezing (or sweating) without a continuous supply of fossil fuels.

So here’s another feature of the electrified global energy system: it will be local. Regional electrification choices will depend on locally available resources and solutions will vary accordingly. What works in California doesn’t necessarily work here.

However, the tools will be the same everywhere: renewable generation (centralized or distributed), storage, transmission, distribution, and efficient use. The dissemination of technical knowledge and business best practices will have to be more explicit than was necessary with the big oil companies. Each region will have to develop a good industrial and technological watch to learn from others, share its successes, and regularly compare its performance.

So, get ready for your electrified future: producing and consuming locally while being inspired by global ideas.

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Comment la chaîne de valeur de l’électricité au Québec se compare au reste du monde

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Dotée d’une hydroélectricité abondante, la chaîne de valeur de l’électricité du Québec s’est développée à sa façon. À titre de comparaison, la figure ci-dessous illustre les rôles communs des différents acteurs qui fournissent de l’électricité dans le monde.

En Europe, au Royaume-Uni, dans la plupart des États-Unis et en Ontario et en Alberta, des acteurs discrets remplissent chacune des cases du diagramme. Plus particulièrement, les producteurs vendent de l’électricité sur les marchés de l’énergie, achetée par des détaillants indépendants pour la revendre aux clients finaux. Les détaillants ne vendent que de l’énergie et ils ne sont pas propriétaires du réseau reliant les producteurs aux clients. Les détaillants peuvent être des entreprises privées concurrentielles ou des organismes publics sans but lucratif, selon les régions. Le flux d’électricité des producteurs aux clients est contrôlé par un opérateur de système indépendant. Les réseaux de transport et de distribution, qui sont des goulots, sont réglementés sur le prix, souvent avec des incitations à la fiabilité et aux coûts. Mais, dans l’ensemble, c’est la même chose que vous (le client) ayant un accès Internet filaire d’une société de téléphone ou de câblodistribution (c.-à-d. le réseau) pour ensuite acheter des services multimédias vendus par Netflix ou Apple (c.-à-d. les producteurs).

Au Québec, Hydro Québec est le producteur, le transporteur et le distributeur dominants. Elle a son propre opérateur de système interne et utilise des appels d’offres et des contrats gré à gré, et non un marché, pour acheter auprès de certains producteurs d’électricité indépendants. La vente au détail d’électricité est fournie avec la distribution d’électricité et il n’y a pas d’agrégateurs pour la gestion des pointes. Il y a très peu de stockage sur le réseau (autre que les vastes réservoirs) et peu de ressources énergétiques distribuées (RÉD). L’organisme de réglementation provincial n’approuve plus les dépenses du service public et les prix de l’électricité, maintenant rattachés à l’indice des prix à la consommation, jusqu’à concurrence de 3 %.

Le dégroupement de la chaîne de valeur de l’électricité du Québec, en partie ou autant qu’en Europe, ne peut se faire sans évaluer les avantages et les inconvénients de cette approche. Cependant, nous devons certainement regarder comment d’autres ont fait face à la rareté d’électricité alors que nous nous prélassions dans l’abondance. Parce que, après tout, il y aura plus de rareté que d’abondance à l’avenir.

How Québec’s Electricity Value Chain Compares to the World

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Endowed with abundant hydropower, Québec’s electricity value chain developed in its own way. For comparison, the figure below illustrates the common roles of the various players delivering electricity to the world.

In Europe, the UK, most of the US and in Ontario and Alberta, discrete actors fill each of the boxes in the diagram. Most notably, producers sell electricity on energy markets, bought by independent retailers for resale to end customers. Retailers only sell energy and they do not own the grid connecting producers to customers. Retailers can either be competitive private ventures or not-for-profit public agencies, depending on regions. The flow of electricity from producers to customers is controlled by an independent system operator. The transmission and distribution grids, which are bottleneck facilities, are regulated on price, often with reliability and cost incentives. But, overall, this is the same as you (the customer) having a wired Internet access from a phone or cable company (aka the grid) and then buying media services sold by Netflix or Apple (aka producers).

In Québec, Hydro Québec is the dominant producer, transmitter, and distributor. It has its own internal system operator and uses tenders and negotiated contracts, not a market, to buy from some independent power producers. Electricity retail is bundled with electricity distribution and there are no aggregators for peak management. There is very little grid storage (other than the vast reservoirs) and few Distributed Energy Resources (DER). The provincial regulator no longer approves spending by the utility and the electricity prices, now pegged to the consumer price index, up to 3%.

Unbundling Québec’s electricity value chain, partly or as much as it is in Europe, cannot be done without assessing the pros and cons of this approach. However, we certainly need to look how others have coped with electricity scarcity while we basked in abundance. Because, after all, there will be more scarcity than abundance in the future.

The Impact of Industrial Policies on Québec’s Electricity Industry

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With the energy transition, Québec is currently at a turning point reminiscent of the period following the Quiet Revolution, in the 1960s and 1970s, when successive Unionist, Liberal and PQ governments initiated the development of the Manic-Outardes project, which doubled Québec’s electricity generation capacity, and then Churchill Falls (Labrador) and James Bay, which doubled it again. Today, there is again talk of doubling by 2050. But increasing Hydro Québec’s generation capacity was not the only highlight of the 1960s and 1970s.

In the 1960s and 1970s, governments also used the construction of major hydro plants to enable French-speaking Quebecers to take control of the province’s economic development. This economic development occurred both in the secondary sector (electrical equipment manufacturing and aluminum smelters) and in the tertiary sector (large consulting engineering firms and, a little later, in information technology).

We can still hear the echoes of this decision because there are about 65,000 jobs related to the electricity industry, only a third of which are at Hydro-Québec.

Québec is now Canada’s electrical manufacturing hub: we have 36.3% of Canadian electrical manufacturing jobs, but only 22.7% of total Canadian manufacturing jobs. In other words, we have proportionally twice as many jobs in electrical equipment manufacturing as Canada outside Québec. This includes the manufacture of electrical power generation and systems, as well as appliances used by residential and commercial customers, such as heaters and advanced control systems.

Obviously, the impact of these industrial policies on the aluminum smelting industry is well known: it has experienced considerable growth, with 30,000 jobs.

And that’s not all: this period also saw the emergence of world-class Québec consulting engineering firms, some of which reached the top-10 in the world, such as SNC-Lavalin (AtkinsRéalis). Our consulting engineering firms are present throughout the value chain, from large dams to residential energy efficiency assessments.

In the 1970s, the industry’s need for control and management systems propelled the information technology sector — CGI, LGS, an IBM Company and DMR come to mind. In a way, it’s safe to say that even the artificial intelligence sector that Québec is now known for was driven by the electrification decisions made by our grandparents.

L’impact des politiques industrielles dans l’industrie de l’électricité au Québec.

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Avec la transition énergétique, le Québec se trouve actuellement à un tournant qui rappelle la période qui a suivi la Révolution tranquille, dans les années 60 et 70, alors que les gouvernements successifs, unionistes, libéraux ou péquistes, ont alors enclenché le développement des grands ouvrages de Manic-Outardes, qui ont doublé la capacité de production du Québec, de Churchill Falls (au Labrador) et de la Baie-James, qui l’ont encore doublé. Aujourd’hui, on parle à nouveau de doubler à l’horizon 2050. Mais augmenter la capacité de production d’Hydro Québec ne fut pas le seul point marquant des années 60 et 70.

Dans les années 60 et 70, les gouvernements ont aussi utilisé la construction des grands ouvrages pour permettre aux Québécois francophones de prendre en main le développement économique de la province. Ce développement économique fut à la fois dans le secteur secondaire (fabrication d’équipement électrique et alumineries) et dans le secteur tertiaire (grandes firmes de génie-conseil et, un peu plus tard, en technologies de l’information).

On entend encore les échos de cette décision d’avenir, car il y a environ 65?000 emplois liés à l’industrie de l’électricité, dont un tiers seulement à Hydro-Québec.

Le Québec est aujourd’hui le pôle canadien de fabrication de matériel électrique : nous avons 36,3 % des emplois canadiens de fabrication de matériel électrique, mais seulement 22,7 % des emplois manufacturiers totaux canadiens. Dits autrement, nous avons proportionnellement 2 fois plus d’emplois en fabrication de matériel électrique que le Canada hors Québec. On parle ici de fabrication d’appareils de production et de réseaux électriques, mais aussi d’appareils utilisés chez les clients résidentiels et commerciaux, comme les appareils de chauffage et les systèmes de contrôle de la pointe.
Évidemment, l’impact de ces politiques industrielles sur l’industrie de la transformation de l’aluminium est bien connu : elle a connu un essor considérable, avec 30?000 emplois.

Ce n’est pas tout : cette période a aussi vu l’émergence de firmes québécoises de génie-conseil de calibre international dont certaines sont parvenues au top-10 mondial, comme SNC-Lavalin (AtkinsRéalis). Nos firmes de génie-conseil sont présentes tout au long de la chaîne de valeur, des grands barrages jusqu’aux évaluations d’efficacité énergétique des résidences.

Dans les années 70, les besoins de systèmes de contrôle et de gestion du secteur ont propulsé le secteur des technologies de l’information — on pense à CGI, LGS, an IBM Company et DMR. D’une certaine façon, on peut dire que mêmele secteur de l’intelligence artificielle qui fait maintenant la renommée du Québec a été poussé par les décisions d’électrification prises par nos grands-parents.