Recherche sur les technologies et les voies de normalisation pour atteindre les objectifs de « pic carbone et neutralité carbone » : l’exemple des mâts intelligents

1.1 Situation internationale

2015年12月12日巴黎召开的联合国气候峰会通过“巴黎协议”，并于2016年11月4日起生效，该协议目标是将全球平均气温上升幅度控制在2℃以内，力争控制在1.5℃以内，并在2050-2100年实现全球碳中和目标。目前各国实施情况是积极向好的，瑞典已通过立法规定在2045年实现碳中和，英国、法国、丹麦、新西兰和匈牙利等国也立法规定在2050年实现碳中和，目前已有50多个国家的碳排放实现达峰，约占全球碳排放总量的40%，其中大部分为发达国家，国际上主要国家碳达峰到碳中和时间跨度见表1。据经济合作与发展组织的数据显示，欧盟在1990年就已经实现碳达峰，峰值为48.54亿吨二氧化碳当量；美国碳达峰时间为2007年，峰值为74.16亿吨二氧化碳当量；日本碳达峰时间为2013年，峰值为14.08亿吨二氧化碳当量。[2]

Tableau 1 Période allant du pic de carbone à la neutralité carbone dans les principaux pays

1.2 Situation nationale

Dès le 18 décembre 2017, la Commission nationale du développement et de la réforme a publié l'« Avis sur la construction du marché national d'échange de quotas d'émission de carbone pour les industries (secteur de la production d'électricité) », lançant en premier lieu le système national d'échange de quotas d'émission de carbone dans le secteur de la production d'électricité, élargissant progressivement la portée de la participation au marché du carbone et augmentant les variétés négociables, et améliorant continuellement le marché du carbone pour établir de manière stable un marché national unifié d'échange de carbone. Le 31 décembre 2020, le Ministère de l'écologie et de l'environnement a publié les « Mesures de gestion de l'échange de quotas d'émission de carbone (essai) », réglementant l'échange national de quotas d'émission de carbone et les activités connexes. Le 2 février 2021, le Conseil des affaires d'État a publié les « Orientations du Conseil des affaires d'État sur l'accélération de l'établissement et de l'amélioration d'un système économique pour un développement vert, à faible émission de carbone et circulaire », exigeant l'établissement et l'amélioration d'un système économique pour un développement vert, à faible émission de carbone et circulaire, afin de garantir la réalisation des objectifs « double carbone » et de promouvoir le développement vert de la Chine vers un nouveau niveau.[3]Selon les statistiques de la Base de données chinoise de comptabilité carbone, la comparaison des émissions de carbone par unité de PIB/par habitant parmi les trois principales agglomérations urbaines est présentée à la Figure 1. La valeur de pointe prévue pour que la Chine atteigne le pic des émissions de carbone est d'environ 10,6 milliards de tonnes d'équivalent CO2. Bien que les émissions totales de carbone de la Chine restent les plus élevées au monde, le taux de croissance des émissions de carbone a commencé à diminuer. Actuellement, les principales sources d'émissions de carbone sont la production d'électricité, le chauffage, les transports et la construction, représentant plus de 80 % des émissions totales. En 2019, les émissions sociales de carbone de la Chine étaient d'environ 10,5 milliards de tonnes. Les industries à forte intensité énergétique sont les principales sources de carbone en Chine, la production d'électricité, la fabrication et la construction, ainsi que les transports étant les trois principales sources de carbone. Selon les statistiques de l'Agence internationale de l'énergie, les trois grands secteurs de la production d'électricité et du chauffage, de la fabrication et de la construction, et des transports représentent 89 % des émissions de CO2 de la Chine, la production d'électricité et le chauffage représentant 51 %, la fabrication et la construction 28 %, et les transports 10 %.

Fig. 1 Émissions de carbone par unité de PIB/émissions de carbone par habitant des trois principales agglomérations urbaines et comparaison des données

1.3 Aperçu de la Grande Baie

Selon les données du « Livre blanc sur la normalisation de la neutralité carbone pour l'Internet industriel dans la Grande Baie Guangdong-Hong Kong-Macao », la tendance générale des émissions de CO2 liées à la consommation d'énergie dans la Grande Baie montre que les émissions absolues de Hong Kong ont continuellement diminué et ont déjà atteint leur pic, Macao se trouve dans une phase de plateau après avoir atteint son pic, tandis que les émissions de carbone du Guangdong sont encore en croissance. Parmi les villes de la Grande Baie, Macao présente les émissions de carbone par unité de PIB les plus faibles ; des villes comme Shenzhen, Hong Kong et Guangzhou ont également des émissions de carbone par unité de PIB relativement faibles, comparables aux niveaux d'émission de pays comme le Royaume-Uni et la Norvège, et légèrement inférieures à celles des États-Unis ; tandis que des villes comme Jiangmen et Huizhou ont des émissions de carbone par unité de PIB supérieures de 30 % à 50 % à la moyenne nationale. Le secteur tertiaire représente plus de 58 % dans des villes comme Hong Kong, Macao, Shenzhen et Guangzhou, avec une part importante des services modernes et de la fabrication de haute technologie, ce qui entraîne des émissions de carbone par unité de PIB relativement faibles. En 2020, la consommation d'énergie par unité de PIB de Shenzhen était d'un tiers de la moyenne nationale, et ses émissions de CO2 par unité de PIB étaient d'un cinquième de la moyenne nationale, ayant diminué respectivement de 19,3 % et 23,2 % sur cinq ans. Shenzhen a clairement fixé son objectif d'atteindre le pic des émissions de carbone entre 2020 et 2025. De plus, selon l'« Annuaire statistique de Huizhou 2020 », la consommation d'énergie par unité de PIB de Huizhou en 2019 était de 0,698 tonne de charbon standard pour 10 000 yuans, avec un taux de croissance En glissement annuel (YoY) de 1,7 %.

2.1 International Typique

Le Sous-comité de gestion des gaz à effet de serre et des activités connexes (ISO/TC207/SC7) du Comité technique de management environnemental de l'Organisation internationale de normalisation est le principal comité technique de l'ISO dans la normalisation pour lutter contre le changement climatique, chargé des activités liées à la normalisation des gaz à effet de serre. Actuellement, l'ISO/TC207/SC7 élabore un Projet de travail (WD) de la norme internationale très attendue sur la neutralité carbone (ISO 14068) intitulée « Exigences et principes pour atteindre la neutralité des gaz à effet de serre dans la neutralité carbone et les déclarations associées ». Le Comité technique de l'Organisation internationale de normalisation sur le captage, le transport et le stockage géologique du dioxyde de carbone (ISO/TC265) a établi des groupes de travail normatifs tels que le groupe de stockage du CO2, le groupe de transport et le groupe de captage, et a tenu quatre réunions de travail. À ce jour, quatre éléments de travail ont été approuvés. En juin 2021, le Conseil de stratégie de marché de la Commission électrotechnique internationale IEC/TC111 a proposé un livre blanc sur les systèmes électriques zéro carbone basés sur les énergies renouvelables.

2.2 Situation actuelle en Chine

全国环境管理标准化技术委员会（SAC/TC207）主要负责全国环境管理专业领域基础性、通用性、综合性标准化工作，包括环境管理体系、环境标志和声明、环境绩效评价、环境成本和效益、生命周期评价、生态系统评估等，同时对口国际标准化组织环境管理标准化技术委员会（ISO/TC207）相关工作。全国碳排放管理标准化技术委员会（SAC/TC548）于2014年成立，对口国际标准化组织环境管理技术委员会温室气体管理和相关活动分技术委员会（ISO/TC207/SC7），主要负责碳排放管理术语、统计、监测；区域碳排放清单编制方法；企业、项目层面的碳排放核算与报告；低碳产品、碳捕获与碳储存等低碳技术与装备；碳中和与碳汇等领域的标准化工作。截至目前为止，SAC/TC548标委会已发布16项国家标准，正在制修订的标准30余项。2019年国家生态环境部发布《大型活动碳中和实施指南（试行）》文件，规范了大型活动的碳中和实施，2021年9月15日国家工信部将申请立项的《石油和化工行业碳排放核查技术规范》等197项碳达峰相关行业标准予以公示。

2.3 大湾区先行

En tant que l'une des régions ayant le niveau d'ouverture le plus élevé et la vitalité économique la plus forte en Chine, la Grande Baie Guangdong-Hong Kong-Macao a vu le Conseil d'État publier le « Plan cadre de développement pour la Grande Baie Guangdong-Hong Kong-Macao » en février 2019. Ce plan établit le « développement vert et la protection écologique » comme principe de base guidant le développement de la région, exigeant que celle-ci se développe sur la base de l'innovation verte et bas carbone. Sous la direction et le soutien des autorités compétentes telles que l'Administration provinciale de régulation du marché du Guangdong, la Commission provinciale du développement et de la réforme et le Département provincial de l'écologie et de l'environnement, le premier Comité technique provincial de normalisation pour le pic de carbone et la neutralité carbone du pays (GD/TC73) a été créé. Les organismes concernés ont été organisés pour mener des recherches sur le « Cadre du système de normes pour le commerce des droits d'émission de carbone dans la province du Guangdong » et sa feuille de route de normalisation, en compilant les lois, règlements et normes relatifs au commerce des droits d'émission de carbone. Comme indiqué à la Figure 2, le système de normes pour le commerce des droits d'émission de carbone précise les sous-catégories de normes aux niveaux des fondamentaux, des organisations, des projets, des produits et des transactions. En ce qui concerne l'avancement des travaux de normalisation, des données statistiques pertinentes montrent que la province du Guangdong et la ville de Shenzhen ont successivement publié près de 20 normes locales et près de 20 normes de groupe liées aux objectifs « Double Carbone ». Ces efforts fournissent un soutien normatif de base important pour promouvoir l'innovation technologique verte et bas carbone et améliorer la capacité de puits de carbone dans la Grande Baie, tout en servant d'« usine de traitement » pour les normes « Double Carbone » et de « connecteur » pour les activités de normalisation dans la région.

2.3 Perspectives générales

Sur la base de l'engagement de la Chine à atteindre les objectifs du « Double Carbone », il est urgent d'accélérer la cartographie des différentes industries, de saisir les orientations clés du développement futur de la neutralité carbone, d'identifier les lacunes et les opportunités dans les normes pertinentes, et de promouvoir de manière ordonnée le développement d'un plan de normalisation systématique. Établir et améliorer le système de normes liées au « Double Carbone » est impératif. Conformément au déploiement national global pour le « Double Carbone », nous devons affiner et organiser les besoins de normalisation dans toutes les industries, combler les lacunes dans les normes de base telles que les technologies de réduction des émissions, la comptabilité et l'évaluation, répondre aux besoins stratégiques majeurs du travail du « Double Carbone » et stimuler le développement vert dans toutes les industries grâce au benchmarking et à la conformité par les parties prenantes de la normalisation. Parallèlement, nous devons accélérer la mise à jour et l'amélioration des normes d'économie d'énergie, réviser d'urgence les normes nationales sur les limites de consommation d'énergie et l'efficacité énergétique obligatoire des produits en tant que lignes directrices de base, renforcer les exigences relatives aux limites de consommation d'énergie des produits, élargir la portée des normes sur les limites de consommation d'énergie et perfectionner les normes complémentaires pour la comptabilité énergétique, les essais et la certification, l'évaluation et l'audit. Cela fournira un soutien normalisé pour atteindre les objectifs du « Double Carbone » de la Chine et améliorera les progrès de la vérification et de la comptabilisation des émissions de carbone aux niveaux régional, sectoriel et des produits grâce à l'amélioration et au raffinement de la normalisation.

3.1 环境监测

基于我国交通运输CO₂排放量处于增长的背景之下，相关行业都在研究及制定“双碳”达标规划，实施碳减排措施及进行碳抵消等工作。[4]城市中现有的各监测点是应用气体传感器较为单一地测得二氧化碳含量，未能结合该路段的交通流量、车速、周边绿植数量以及吸收二氧化碳的能力等进行综合监测。智慧城市物联网架构下的智慧杆搭载环境监测模组，有效实现收集和监测所在场景区域中的PM2.5浓度、PM10浓度、二氧化碳含量、二氧化硫含量、扬尘浓度和噪声分贝等气象及环境信息，系统管理平台通过对收集到的各类数据进行综合分析与对比，系统发出优化及调整指令，有效控制该区域的相关指标达到预定目标值，发挥智慧杆搭载环境监测模组在减碳达标过程的重要作用。

3.2 L'énergie propre alimente les poteaux intelligents

Sous la tendance majeure de haute efficacité et d'économie d'énergie, l'application des énergies propres est inévitable. Les poteaux intelligents équipés de génération d'énergie solaire et éolienne sont promus et appliqués. L'électricité collectée par les modules photovoltaïques solaires est utilisée via la gestion du stockage d'énergie ou directement pour le fonctionnement de divers appareils compatibles montés sur les poteaux intelligents, réduisant le dioxyde de carbone produit par la production d'énergie à base de combustibles, atteignant la compensation carbone et l'équilibre carbone.[5]La plateforme de gestion des poteaux intelligents complète sa propre demande électrique en fonction de la collecte d'énergie éolienne et solaire pour réduire les émissions de carbone, et est équipée de dispositifs de stockage d'énergie lui conférant un plus grand potentiel de profit, créant plus de valeur commerciale pour les opérateurs et atteignant les objectifs de neutralité carbone. L'énergie éolienne et solaire obtenue est effectivement moins chère que la production d'énergie thermique, mais les environnements géographiques correspondants et les méthodes de gestion affecteront les taux d'utilisation du système, comme les périodes sans soleil ni vent. Les problèmes de stockage d'énergie et d'alimentation électrique instable doivent être résolus grâce à l'application de nouvelles technologies, favorisant l'utilisation efficace de l'énergie propre pour atteindre les objectifs de « double carbone » de la ville.

3.3 Optimisation du trafic pour la réduction du carbone

Les émissions de dioxyde de carbone du secteur des transports représentent près de 9 % du total national de la Chine, et les émissions de CO₂ dans l'industrie des transports sont encore en phase de croissance. Les dispositifs de gestion du trafic montés sur des poteaux intelligents utiliseront des technologies de l'information telles que le big data, le cloud computing et la 5G pour collecter des données pertinentes dans leur zone de couverture. Lorsqu'il est détecté que les niveaux de dioxyde de carbone ne peuvent pas atteindre la neutralité carbone grâce à la végétation routière, l'attention est portée sur les données concernant la proportion d'utilisation d'énergie propre dans les véhicules et les déplacements verts. La plateforme de gestion du système réalise un ajustement en temps réel du contrôle du trafic sur les routes actuelles, et la plateforme de contrôle ajuste et guide la circulation routière grâce à la coordination véhicule-infrastructure, optimisant les itinéraires de passage pour réduire le dioxyde de carbone généré par la congestion routière, réduisant les temps d'immobilisation prolongés des véhicules dus aux blocages, et surveillant les niveaux de dioxyde de carbone dans la zone en temps réel. Les données sont envoyées à la plateforme de contrôle du système pour comparaison avec les seuils originaux de dioxyde de carbone, émettant des commandes d'optimisation pour assurer la fluidité du trafic et réduire les émissions de carbone.[6]

En tant qu'infrastructure des villes intelligentes et industrie émergente caractérisée par une intégration technologique interdisciplinaire, les mâts intelligents doivent adopter des indicateurs quantitatifs pour évaluer les émissions de carbone des mâts et de leurs systèmes, évaluant ainsi leur niveau d'émissions, dans le contexte plus large de la réalisation des objectifs du « Double Carbone ».[7]Pour atteindre les objectifs du « Double Carbone », il est essentiel de tirer parti de technologies telles que l'énergie sans carbone, les applications d'énergie à faible carbone et les nouvelles énergies, l'innovation technologique et la réutilisation. En combinant cela avec les structures industrielles locales et les caractéristiques du développement socio-économique, nous devons renforcer la coopération approfondie entre les fabricants et les institutions de recherche pertinentes pour capitaliser sur les avantages complémentaires. Cela inclut la création de centres de recherche technologique « industrie-université-recherche-application », l'intégration des objectifs du « Double Carbone » dans la planification globale des infrastructures urbaines, l'établissement et l'amélioration des normes d'Économie d'énergie et d'évaluation de l'Industrie dans le cadre du « Double Carbone », la mise à jour et l'amélioration de ces normes, le relèvement des exigences limites de consommation d'énergie des produits et le perfectionnement des normes connexes de comptabilité énergétique, d'essais de Certification, d'évaluation et d'audit. Nous devons innover dans les méthodes de travail en matière de planification des mâts intelligents, de gestion de la construction, de systèmes d'évaluation, d'innovation technologique et de numérisation urbaine, en intégrant le concept de développement vert tout au long du cycle de vie des solutions de systèmes de mâts intelligents, et en garantissant que l'économie d'énergie et la réduction du carbone soient effectivement mises en œuvre dans toute la Chaîne d'approvisionnement.

Références
[1] Cao Xiaobing, Wang Hailong, Zhao Jingwen, et al. Focus sur la construction et la démonstration de poteaux intelligents dans le cadre de l'architecture IoT urbaine[J]. China Lighting & Electrical Apparatus, 2020(05):22-25.
[2] Xue Liang. Objectifs et progrès des pays dans la réalisation de la neutralité carbone[J]. Shanghai People's Congress Monthly, 2021(07):53-54.
[3] Le Comité central du PCC et le Conseil d'État ont publié les « Opinions sur la mise en œuvre complète, précise et globale de la nouvelle conception du développement pour bien mener le travail de pic carbone et de neutralité carbone »[J]. Shanghai Energy Conservation, 2021(10):1054.
[4] Xu Jie. Analyse des stratégies de contrôle qualité de l'information pour les systèmes automatisés de surveillance de la qualité de l'air ambiant[J]. Sci-Tech Innovation and Application, 2021,11(31):133-136.
[5] Zhu Gang, Li Yanhe, Zhang Zhen, et al. Technologie de contrôle opérationnel et application des réseaux électriques provinciaux avec une alimentation totale en énergie propre[J]. Electric Power, 2021, 54(05):195-205.
[6] Zhang Jin, Yuan Jiting, Zi Fengjun. L'amélioration de l'efficacité des transports réduit-elle les émissions de carbone dans le secteur des transports ? —Une étude empirique basée sur des données de panel interprovinciales[J]. Ecological Economy, 2021,37(11):18-24.
[7] Wang Hailong, Zhao Jingwen, Wang Heru, Cao Xiaobing. Brève analyse de la construction et du développement de poteaux intelligents multifonctionnels dans le cadre de l'architecture de ville intelligente[J]. China Lighting & Electrical Apparatus, 2020,No.426(09):1-5.