Les infrastructures vieillissantes aux États-Unis contribuent pour plus d'un tiers aux émissions de gaz à effet de serre et consomment 74% d'électricité. La décarbonisation de ces actifs est essentielle pour atteindre les objectifs de zéro émission nette d'ici 2050. Cependant, les systèmes obsolètes, les coûts élevés et les retards réglementaires rendent cette transition complexe. Les principaux défis à relever sont les suivants :
- Contraintes budgétaires60-90% des coûts du cycle de vie sont liés à l'exploitation et à la maintenance. Le financement des mises à niveau est difficile car les modèles de revenus traditionnels des services publics s'érodent.
- Obstacles réglementaires: La longueur des processus d'approbation et l'incohérence des politiques ralentissent les progrès.
- Systèmes dépassés: Les bâtiments et infrastructures anciens nécessitent des rénovations coûteuses et ne disposent pas de données précises sur les émissions.
Pour relever ces défis, les propriétaires d'infrastructures devraient adopter des stratégies telles que la planification basée sur les risques, les simulations de scénarios et les systèmes de données centralisés. Ces approches permettent de donner la priorité aux projets ayant un impact, de réduire les coûts et d'allonger la durée de vie des actifs. Par exemple, les services publics qui utilisent la maintenance prédictive ont réduit les temps d'arrêt de 30 à 50% et les coûts de maintenance de 25%. La décarbonisation n'est pas seulement nécessaire, elle est urgente. En agissant maintenant, on peut réduire les coûts à long terme et garantir un avenir plus propre.
Statistiques clés et défis liés à la décarbonisation des infrastructures américaines vieillissantes
Principaux défis liés à la décarbonisation des infrastructures vieillissantes
Gérer les objectifs en matière de carbone dans les limites du budget
En ce qui concerne les infrastructures, la majorité des coûts - environ 60-90% - sont liés à l'exploitation et à la maintenance, et non à la construction, qui ne représente que 10-40% du cycle de vie d'un actif. [2]. Malgré cela, de nombreux projets sont attribués sur la base d'offres initiales peu élevées, ce qui entraîne souvent des coûts cachés et la nécessité de renouvellements anticipés.
La pression financière est encore aggravée par l'évolution des modèles de revenus. Les services publics, par exemple, s'appuyaient traditionnellement sur les ventes volumétriques d'électricité (kWh) pour se financer. Mais avec la montée en puissance des mesures d'efficacité énergétique et de la production décentralisée, ce modèle est en train de s'effondrer. Il est donc de plus en plus difficile de financer les améliorations nécessaires à la décarbonisation [3]. Les tentatives de recouvrement de ces coûts par le biais d'augmentations des tarifs pour les clients se heurtent souvent à une réaction négative de la part du public et des milieux politiques [3].
De nombreuses solutions de décarbonisation, telles que le captage et le stockage du carbone (CSC) ou le tri avancé des déchets en énergie, sont soit trop coûteuses, soit pas encore tout à fait au point. [5]. Cependant, certaines organisations trouvent des moyens de réduire les coûts tout en atteignant les objectifs en matière de carbone. Par exemple, un opérateur de trains à grande vitesse a économisé environ $5 milliards de dollars en coûts de cycle de vie en adoptant une approche de coût total de possession (TCO), en optimisant la maintenance, l'utilisation de l'énergie et les calendriers de renouvellement. [2]. De même, une société minière internationale a mis en place un cadre de TCO pour des biens d'équipement d'une valeur de 1T4T800 millions, permettant d'économiser 1T4T100 millions par an grâce à une meilleure gestion des actifs et à la consolidation des fournisseurs. [2]. Ces exemples mettent en évidence les obstacles financiers qui doivent être surmontés pour rester sur la voie des objectifs de décarbonisation.
Gérer les retards en matière de réglementation et d'autorisation
Les retards réglementaires constituent un obstacle majeur aux projets de décarbonisation. La longueur des processus d'approbation, l'incohérence des politiques entre les régions et l'absence de codes énergétiques obligatoires pour les bâtiments peuvent faire traîner les projets pendant des années [7]. Un exemple flagrant est celui de la Usine Vogtle le projet nucléaire en Géorgie, qui a connu plus d'une décennie de retards et a fini par coûter plus de $35 milliards, soit le double de l'estimation initiale, en raison de problèmes juridiques et d'obtention d'autorisations [9].
"Les nouvelles entreprises énergétiques se développent souvent à un rythme glacial, s'étalant sur des décennies."
- Shelley Welton, Professeur, Faculté de droit Carey de l'Université de Pennsylvanie [9]
La mise en conformité ajoute encore à la complexité. Les nouvelles réglementations, telles que la directive européenne sur les rapports de durabilité des entreprises (CSRD) et le mécanisme d'ajustement aux frontières pour le carbone (CBAM), exigent des informations détaillées et vérifiées qui peuvent s'avérer particulièrement difficiles à obtenir pour les actifs obsolètes [8]. Aux États-Unis, la loi "Buy America, Build America Act" (BABA) impose la production nationale de matériaux pour les projets d'infrastructure, ce qui complique la passation des marchés. [11]. Par ailleurs, à Hong Kong, le Buildings Energy Efficiency (Amendment) Bill 2025 imposera des audits énergétiques réguliers pour la plupart des bâtiments publics à partir de 2026. [10].
Surmonter les systèmes obsolètes et les données manquantes
Au-delà des retards réglementaires, les systèmes obsolètes et les données incomplètes rendent la décarbonisation encore plus difficile. L'établissement d'une base de référence précise en matière de carbone nécessite une compréhension claire des émissions des champs d'application 1, 2 et 3. Pour les infrastructures telles que les aéroports et les ports, les émissions du champ d'application 3 - celles des fournisseurs tiers et des clients - peuvent représenter plus de 90% des émissions totales. [5]. Toutefois, il est difficile de suivre et de réduire ces émissions sans disposer de données fiables, qui font souvent défaut.
Les infrastructures plus anciennes n'ont jamais été conçues dans une optique d'efficacité carbone. Contrairement aux systèmes modernes, qui intègrent dès le départ des technologies efficaces en termes d'émissions de carbone, les actifs vieillissants nécessitent des rénovations coûteuses pour répondre aux normes d'aujourd'hui [5]. Par exemple, les réseaux de distribution d'électricité obsolètes peuvent avoir du mal à supporter l'adoption rapide des véhicules électriques (VE). Sans données précises pour gérer la capacité de distribution locale et la diversité des charges, ces limitations pourraient ralentir la transition vers les transports électrifiés [6]. De même, pour les "émetteurs cachés" tels que les centres de données et les réseaux de transmission et de distribution, les émissions du champ d'application 2 - provenant de l'achat d'électricité - représentent plus de 90% de leur empreinte carbone. [5]. Pourtant, de nombreuses organisations ne disposent pas des données nécessaires pour optimiser efficacement leur consommation d'énergie.
Ces obstacles soulignent l'importance d'investissements ciblés pour moderniser les infrastructures et construire un avenir décarboné.
Stratégies de décarbonisation et de réduction à zéro des émissions pour les grandes installations en 2025. Ingénieurs affiliés
Stratégies d'investissement pour la décarbonisation des infrastructures vieillissantes
Pour relever les défis posés par le vieillissement des infrastructures, les propriétaires doivent passer des solutions rapides à des investissements à long terme, conscients des risques, qui intègrent dès le départ la réduction des émissions de carbone. Les limitations budgétaires, les obstacles réglementaires et les systèmes obsolètes exigent une approche plus intégrée. Avec les bons outils et une base de données solide, les organisations peuvent prendre des décisions qui apportent des avantages financiers et environnementaux.
Planification pluriannuelle des dépenses d'investissement et d'exploitation en fonction des risques
La première étape consiste à établir une base de référence claire des émissions de carbone et de la consommation d'énergie. Cela implique d'analyser les données des services publics, d'évaluer les performances des systèmes des bâtiments et d'identifier les sources de carburant pour les opérations essentielles [13][14]. Étant donné que plus de 80% des bâtiments qui devraient exister en 2050 sont déjà en place, il est essentiel de comprendre l'état actuel de ces actifs [14].
Une fois qu'une base de référence est en place, il faut se concentrer sur les améliorations opérationnelles avant de se lancer dans de grands projets d'investissement. De petits changements, comme l'optimisation des horaires des équipements, peuvent immédiatement réduire les émissions de 5%-10% [13]. Ces économies peuvent ensuite financer des projets plus importants, tels que la modernisation des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation ou l'amélioration de l'enveloppe des bâtiments.
"L'optimisation énergétique est la première étape la moins coûteuse et la plus impactante vers la décarbonisation." - EH&E [13]
Un cadre fondé sur les risques permet de hiérarchiser les projets qui ont le plus d'impact. Des outils tels que Oxand Simeo™ permettent aux propriétaires d'infrastructures de simuler la détérioration de leurs actifs et d'évaluer les implications financières et en termes d'émissions de carbone des améliorations potentielles. Par exemple, le passage à des luminaires à LED peut réduire la consommation d'énergie de 75% par rapport aux systèmes d'éclairage traditionnels. [14].
Ce processus de planification devrait s'aligner sur les cycles existants de planification du capital et échelonner les actions dans le temps. Une approche progressive offre la souplesse nécessaire pour s'adapter à l'évolution des technologies et des réglementations. [13][14]. Étant donné qu'une part importante des coûts de la durée de vie d'un actif - 60% à 90% - est liée aux opérations, à la maintenance et aux renouvellements, il est essentiel de se concentrer sur les coûts du cycle de vie. [2]. Cette approche structurée prépare également le terrain pour une analyse plus approfondie à l'aide de simulations de scénarios.
Utiliser la simulation de scénarios pour prendre de meilleures décisions
La simulation de scénarios s'appuie sur la planification par étapes en offrant une vision plus claire des compromis. Avant d'engager des fonds, les propriétaires d'infrastructures peuvent évaluer différentes voies d'investissement. Ces simulations permettent d'équilibrer les initiatives immédiates et rentables - telles que les améliorations de l'efficacité énergétique - et les projets à coût élevé tels que les installations de pompes à chaleur ou les systèmes de captage du carbone [13][5]. En testant différents scénarios de budget, de risque et de durabilité, les propriétaires peuvent identifier les combinaisons de projets qui permettent d'atteindre les objectifs en matière de carbone sans dépasser les limites financières.
Les modèles de simulation encouragent également réflexion transversale, En aidant les organisations à comprendre comment les secteurs interconnectés influencent les investissements à long terme. Par exemple, l'agrandissement d'un centre de données nécessite une coordination avec la modernisation du réseau électrique et des systèmes de refroidissement de l'eau [12]. Entre la mi-2023 et la mi-2024, 75% du capital infrastructurel levé a été orienté vers ces stratégies trans-verticales [12].
Une planification avancée des investissements en actifs permet de réduire considérablement les coûts et d'améliorer la disponibilité des actifs. Les organisations qui adoptent cette approche constatent souvent une réduction de 30% des coûts de propriété et une augmentation de 10% de la disponibilité des actifs. [15]. Effectuer des simulations avant de prendre des décisions minimise les risques et renforce la confiance dans la voie choisie. Ces simulations soulignent également la nécessité de disposer d'une base de données solide pour guider la prise de décision.
Création d'une base de données centralisée sur les actifs
Une base de données fiable est essentielle à la mise en œuvre de ces stratégies. Des données fragmentées conduisent souvent à des solutions à court terme et masquent les responsabilités à long terme, ce qui rend plus difficile la prise en compte des coûts de décarbonisation et d'entretien. [2]. Pour une planification efficace, il est essentiel de disposer d'un référentiel centralisé pour les données relatives au coût du cycle de vie et à l'état de l'équipement.
Des outils tels que Inventaire Simeo peut saisir des données détaillées sur l'état et les risques au niveau des composants, ce qui permet d'alimenter des plates-formes de planification plus larges [15]. Cela crée une "source unique de vérité" qui permet une optimisation continue du portefeuille. [2].
"Nous avions besoin d'un outil qui nous permettrait de consolider les données fragmentées dont nous disposions et de les projeter d'une manière qui puisse être clairement présentée à nos élus, qui sont les décideurs." - Directeur général (Directeur général des services), Oxand [15]
La base de données doit également tenir compte de l""âge effectif" à l'aide d'indicateurs tels que les vibrations, l'analyse de l'huile, la température et les taux d'inspection. [16]. Cette approche permet d'obtenir une image plus précise de l'état d'un bien et de soutenir les modèles prédictifs de prévision de la détérioration et de l'impact du carbone.
Pour améliorer efficacement la qualité des données, appliquez la règle des 80/20. Concentrez-vous sur les facteurs qui déterminent 80% des résultats. Par exemple, si l'environnement de fonctionnement a un impact plus important sur l'état que l'âge, donnez la priorité à la collecte de données environnementales plutôt qu'aux dates d'installation [16]. En faisant du coût total de possession un paramètre central, les planificateurs peuvent réduire les coûts du cycle de vie de 20% à 40%. [2].
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Études de cas : Stratégies de décarbonisation en pratique
Ces exemples montrent comment la planification basée sur le risque et la maintenance prédictive peuvent entraîner des réductions mesurables des émissions de carbone. Examinons de plus près deux cas où des stratégies d'investissement sur mesure ont permis de prolonger la durée de vie des actifs et de réduire les émissions.
Prolonger la durée de vie des infrastructures énergétiques vieillissantes
La combinaison de la maintenance prédictive et de la planification des dépenses d'investissement et d'exploitation en fonction des risques permet aux services publics de réduire les émissions de carbone tout en protégeant les infrastructures contre les risques liés au climat. Le passage d'un calendrier de maintenance fixe à une maintenance prédictive basée sur l'état a permis de prolonger la durée de vie des actifs de 20 à 40%, de réduire les coûts de maintenance de 18 à 25% et de diminuer les temps d'arrêt non planifiés de 30 à 50%. [17]. Par exemple, les pompes bien entretenues consomment 5-10% d'énergie en moins, tandis que celles qui sont mal alignées peuvent utiliser 10-15% d'énergie en plus [17].
Les enjeux sont importants : pour 29 grandes entreprises de services publics, les risques liés au carbone pourraient menacer des bénéfices équivalant à 71% de leur EBIT 2021. [1]. Comme Deloitte l'a dit avec justesse :
"L'imperméabilisation au carbone de la production, du transport et de la distribution a deux objectifs en miroir : éliminer le carbone du réseau tout en protégeant le réseau du carbone déjà emprisonné dans l'atmosphère. - Deloitte [1]
C'est en se concentrant sur les actifs hautement critiques - pour lesquels le coût des temps d'arrêt est trois fois supérieur à celui de la surveillance - que l'on obtient les meilleurs résultats. En commençant par un programme pilote portant sur 15 à 25 actifs critiques, il est possible de démontrer le retour sur investissement et d'instaurer la confiance entre les techniciens avant d'étendre les opérations. [17].
De même, les stratégies basées sur le risque ont un impact significatif sur les efforts de décarbonisation des logements publics.
Décarbonisation des logements publics et sociaux
Les logements publics sont confrontés à des défis uniques, tels que des infrastructures vieillissantes, des budgets serrés et des règles plus strictes en matière de conformité au carbone. Les REALIZE Californie (REALIZE-CA), qui s'étend de 2017 à 2025, offre un modèle pour surmonter ces obstacles. En rénovant plus de 350 unités dans quatre complexes d'appartements à Corona, Richgrove, Fresno et East Palo Alto - couvrant plus de 300 000 pieds carrés - le programme a permis une réduction de 43% des émissions de carbone et une baisse de 21% de la consommation d'électricité pour les applications électrifiées. [18].
Cette approche progressive a permis d'aborder la décarbonisation étape par étape : d'abord en réduisant les charges énergétiques grâce à des améliorations de l'enveloppe, puis en récupérant la chaleur perdue, et enfin en progressant vers l'électrification. L'alignement de ces améliorations sur les cycles d'investissement, tels que le remplacement ou le refinancement des équipements, a permis de réduire les coûts et de renforcer l'analyse de rentabilité. [18][20].
Au Roosevelt Village Senior Affordable Housing, un projet 2024 a poussé la décarbonisation un peu plus loin grâce à une conception interactive du réseau. Cette approche a permis de maintenir les charges critiques pendant les pannes de courant et d'éliminer la consommation d'électricité du réseau pendant les heures de pointe (de 16 à 21 heures tous les jours). Bien que cela ait ajouté une prime de coût de 5%, cela a démontré que des objectifs de durabilité avancés sont réalisables avec une planification minutieuse et des investissements échelonnés. [19]. Ce cas témoigne du potentiel des stratégies réfléchies pour atteindre des objectifs ambitieux de réduction des émissions de carbone.
Conclusion : Planifier un avenir moins pollué par le carbone
Une voie claire se dessine lorsque l'on considère les stratégies discutées précédemment. La décarbonisation des infrastructures vieillissantes nécessite de concilier des objectifs ambitieux de réduction des émissions de carbone avec des budgets serrés et des défis réglementaires. La clé est de s'éloigner des solutions à court terme et d'adopter une planification proactive, fondée sur des données, qui traite la réduction des émissions de carbone et l'efficacité opérationnelle comme des priorités interconnectées.
Les stratégies d'investissement mises en évidence - telles que la planification pluriannuelle des dépenses d'investissement et d'exploitation basée sur le risque, la simulation de scénarios et la gestion centralisée des données sur les actifs - ont montré des avantages mesurables. Les organisations qui adoptent ces méthodes réalisent souvent des économies de 20% à 40% sur le cycle de vie en se concentrant sur la valeur à long terme plutôt que sur la recherche des coûts initiaux les plus bas. [2].
"Les infrastructures sont construites pour servir plusieurs générations. Il est temps que les pratiques de planification, de construction et de gestion incarnent cette même vision à long terme". - Boston Consulting Group [2]
Cette perspective à long terme exige une action immédiate et décisive.
Les enjeux ne pourraient être plus élevés. Les dommages causés aux infrastructures par le climat devraient coûter des milliards de dollars, mais le coût de la résilience du réseau face aux défis du carbone est bien inférieur au coût de l'inaction dans toutes les régions. [4][21]. Des outils comme Oxand Simeo™ jouent un rôle essentiel dans la réalisation de ces objectifs. En s'appuyant sur plus de 10 000 modèles de vieillissement exclusifs et 30 000 lois de maintenance élaborées au cours de deux décennies, Oxand permet aux organisations de réduire les coûts de maintenance ciblés de 10-25% tout en adhérant à... ISO 55001 et les réglementations européennes en matière d'énergie et de décarbonisation.
C'est maintenant qu'il faut agir. Commencez par établir une base de données solide, donnez la priorité aux initiatives ayant la plus grande valeur et utilisez des simulations de scénarios pour guider les investissements en capital. Avec les bons outils et les bonnes stratégies, les propriétaires d'infrastructures peuvent prolonger la durée de vie de leurs actifs, réduire les émissions et laisser aux générations futures un monde plus propre et plus durable.
FAQ
Quels sont les plus grands défis financiers à relever pour réduire les émissions de carbone des infrastructures vieillissantes ?
La décarbonisation des infrastructures anciennes se heurte à des obstacles financiers considérables, en grande partie à cause du coût de l'énergie. des coûts initiaux élevés et les incertitudes au fil du temps. Les propriétaires d'infrastructures doivent consacrer des ressources considérables à la modernisation ou à l'adaptation d'actifs tels que les réseaux de transport, les réseaux énergétiques et les bâtiments, tout en veillant à ce que ces efforts soient conformes aux objectifs de développement durable.
La demande financière est stupéfiante. Les estimations indiquent que la réalisation des objectifs de réduction du carbone au niveau mondial nécessitera des milliers de milliards de dollars. Les risques tels que actifs échoués, changement de réglementationet l'imprévisibilité du marché, Il est donc difficile de justifier les dépenses actuelles pour des avantages qui ne se matérialiseront que dans plusieurs années. Trouver un équilibre entre ces coûts, les budgets opérationnels et les priorités en matière de développement durable reste un défi majeur pour les entités publiques et privées.
Quels sont les défis posés par la réglementation à la décarbonisation des infrastructures vieillissantes ?
Les réglementations peuvent souvent compliquer les efforts de décarbonisation des infrastructures anciennes, en créant des obstacles qui ralentissent les progrès. De nombreux cadres réglementaires existants sont obsolètes ou rigides, ce qui complique la mise en œuvre de solutions énergétiques plus propres telles que l'électrification ou les technologies renouvelables. Par exemple, les réglementations traditionnelles des services publics peuvent ne pas tenir compte de l'intégration de technologies à faible teneur en carbone ou d'approches modernes telles que la maintenance prédictive et l'amélioration de l'efficacité énergétique.
En outre, l'évolution des réglementations sur le carbone introduit des incertitudes et des défis administratifs supplémentaires pour les propriétaires d'infrastructures. Ces politiques en constante évolution s'accompagnent souvent d'exigences de conformité changeantes, ce qui peut faire grimper les coûts et rendre la planification à long terme plus difficile. Il est essentiel de relever ces défis réglementaires pour encourager l'innovation, attirer les investissements et permettre une transition plus harmonieuse vers des infrastructures durables.
Pourquoi est-il important de disposer d'un système de données centralisé pour décarboniser les infrastructures vieillissantes ?
Un système de données centralisé joue un rôle crucial dans la réduction des émissions de carbone des infrastructures vieillissantes. Il offre une vue unifiée et détaillée de l'état des actifs et des sources d'émission, aidant les propriétaires d'infrastructures à identifier les domaines qui nécessitent une attention particulière. Grâce à cette clarté, ils peuvent élaborer des stratégies précises de réduction des émissions de carbone, prendre des décisions plus judicieuses et prolonger la durée de vie de leurs actifs, tout en s'efforçant d'atteindre leurs objectifs en matière de développement durable.
Le regroupement de données provenant de différents types d'actifs et d'étapes opérationnelles permet aux organisations de rester à la pointe de l'évolution des réglementations, d'adopter des pratiques de maintenance prédictive et d'identifier des moyens d'améliorer l'efficacité énergétique. Ce type de système assure la transparence, garantit l'exactitude des données et fournit des informations exploitables, ce qui permet de mieux cibler les efforts de décarbonisation et de mieux répondre aux demandes d'infrastructure à long terme.
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