Recherche et développement pour l'énergie

Le Lundi 5 décembre 2016
La France dispose d'une communauté de recherche dans le domaine de l'énergie reconnue mondialement. Elle est dotée d’un important dispositif de démonstration et de partenariats publics-privés visant les nouvelles technologies de l'énergie. Le soutien à la recherche et l’innovation constitue un des axes majeurs de la transition énergétique pour accompagner les filières correspondantes vers la maturité et la compétitivité.

Les principaux acteurs de la R&D française pour l'énergie

L’ANCRE (Alliance nationale de coordination de la recherche pour l’énergie) créée en 2009 par le CEA, le CNRS, la Conférence des présidents d’universités (CPU), et l’IFPEN, a pour objectif de renforcer l’efficacité, la valorisation et le rayonnement international de la recherche publique française, en assurant une meilleure coordination de la programmation scientifique. Elle rassemble les organismes de recherche publique français concernés par les problématiques de l’énergie

La recherche française est présente sur l’ensemble de la chaîne de valeur de la R&D :

  • la recherche fondamentale effectuée notamment par les laboratoires publics, par exemple ceux du CNRS, dans les universités et les écoles d’ingénieurs ;

  • la recherche industrielle et les démonstrations de recherche effectuées notamment par les établissements publics dont le CEA, le CSTB, le BRGM et l’IFPEN et par les entreprises elles mêmes ;

  • l’expérimentation pré-industrielle et les démonstrations technologiques effectuées notamment par les entreprises industrielles, en partenariat avec les laboratoires publics et les établissements publics à caractère industriel et commercial (EPIC).

Le programme des Investissements d’Avenir (PIA) a pour objectif de mobiliser tout particulièrement ce dernier maillon de la chaîne de valeur.

La stratégie nationale de recherche énergétique

La loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte (LTECV) prévoit (article 183, II) l’élaboration d’une stratégie nationale de la recherche énergétique (SNRE), arrêtée par les ministres de l’énergie et de la recherche. Elle doit prendre en compte la stratégie nationale bas carbone (SNBC) et la programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE). Cette stratégie, qui précise le volet énergie de la stratégie nationale de recherche (SNR), vise à identifier les enjeux de R&D et les verrous scientifiques à lever à différents horizons temporels et tout au long de la chaîne d’innovation dans le domaine de l’énergie pour permettre la bonne réalisation des objectifs de la loi, tout en s’inscrivant dans une perspective internationale plus large.

L’élaboration de cette stratégie, menée conjointement en 2016 par la Direction générale de l’énergie et du climat et la Direction générale de la recherche et de l’innovation, s’est appuyée sur un comité de suivi réunissant l’ensemble des parties prenantes de la recherche énergétique. Il regroupe notamment des représentants des organismes publics de R&D, des alliances, et plus généralement du monde scientifique, des représentants des entreprises actives dans la R&D et l’innovation dans l’énergie, et des représentants des organisations membres du Conseil National de la Transition Écologique – CNTE - (fédérations professionnelles, organisations syndicales, ONG et associations de protection de l’environnement, collectivités territoriales, élus) et des administrations concernées.

La SNRE a été validée par un arrêté conjoint des ministres chargés de l’énergie et de la recherche, publié au JO le 27 décembre 2016.

Après la SNBC et la PPE qui ont été adoptées respectivement en novembre 2015 et octobre 2016, la SNRE constitue un nouvel outil de stratégie pour les acteurs français de la recherche et de l’innovation afin de permettre l’émergence du système énergétique de demain. L’innovation a ainsi un rôle clé à jouer dans la réalisation des objectifs de l’Accord de Paris sur le changement climatique au plan mondial.

L'investissement public dans la R&D pour l’énergie

Un effort public dans la R&D maintenu à haut niveau

Les dépenses publiques dans la R&D pour l’énergie (financement par l’État en subventions directement auprès des organismes recherche du domaine ou via les agences – Source : MEEM/CGDD, données transmises à l'Agence internationale de l'énergie) ont été de 1,05 milliard d'euros (G€) en 2014, un niveau équivalent à celui des années précédentes dont:

  • 439 M€ sur les nouvelles technologies de l’énergie (42%),

  • 482 M€ sur l’énergie nucléaire (46%),

  • 75 M€ sur les énergies fossiles (7%),

  • et le reste sur des domaines de recherche transversaux (5%).

Evolution des financements publics de la recherche et développement (R&D) sur l'énergie en France de 2004 à 2014 (montants des subventions)

Nouvelles technologies de l'énergie: les renouvelables et l'efficacité énergétique en tête

Les nouvelles technologies de l'énergie incluent en particulier :

  • l'efficacité énergétique (industrielle, tertiaire, résidentielle et dans les transports) ;

  • les énergies renouvelables (solaires, éoliennes, marines, biomasse, géothermie, hydroélectricité…) ;

  • la capture, le stockage et la valorisation du CO2 ;

  • le stockage et la conversion de l'énergie, les réseaux intelligents, l'hydrogène et les piles à combustible.

Pour l'année 2014, en France, le financement (subventions à la R&D -Source : MEEM/CGDD, données transmises à l’AIE) des nouvelles technologies de l’énergie a concerné prioritairement la recherche et l'innovation sur les sources d'énergies renouvelables (près de 180M€) et l'efficacité énergétique (près de 160 M€).

Détail du financement (subventions à la R&D) des nouvelles technologies de l’énergie en 2014 en France

Le soutien à la R&D pour l'énergie en France

Au-delà du financement des établissements publics, l’État français soutient activement les projets de recherche collaborative entre acteurs publics et privés de la R&D, ainsi que les projets innovants des entreprises sur l'ensemble de la chaîne d'innovation via le Programme d'investissements d'avenir (PIA).

L'Agence nationale de la recherche soutient les projets amont

L'action relative aux Instituts pour la Transition Énergétique (ITE), opérée par l’ANR, vise la constitution de campus d'innovation technologique de référence dans les nouvelles technologies de l'énergie, regroupant des entreprises et des laboratoires, avec une triple ambition de définir et mener des programmes de recherche, de valoriser les résultats de cette recherche sur le plan économique, et de participer à l’effort de formation des professionnels pour la transition énergétique.

Ces centres de recherche publics-privés constituent un socle structurant pour les activités de recherche et innovation dans les domaines suivants :

En parallèle du PIA, l’ANR opère également un programme de financement de la recherché fondamentale basé sur des appels à projets annuels ciblés sur les priorités définies par la stratégie nationale de recherche, qui a notamment identifié un défi intitulé « une énergie propre, sûre et efficace », avec 5 axes :

  • Gestion dynamique des systèmes énergétiques ;

  • Gouvernance multi échelles des systèmes énergétiques ;

  • Efficacité énergétique dans tous les secteurs de l’économie ;

  • Réduction des besoins en matériaux stratégiques ;

  • Décarbonation de l’énergie et de la chimie.

L'Ademe soutient l'étape de démonstration

L'Ademe intervient comme opérateur du PIA sur des thématiques stratégiques et vise à soutenir, notamment en aides d’État (subventions et avances remboursables), des démonstrateurs de recherche et d’innovation en matière d’énergies décarbonées et de transition énergétique et écologique dans les domaines suivants :

  • les énergies renouvelables ;

  • la décarbonation des usages de l’énergie, l’efficacité énergétique ;

  • le stockage, la conversion de l’énergie et les réseaux intelligents ;

  • le bâtiment durable et notamment la rénovation énergétique ;

  • l’eau et la biodiversité ;

  • l’économie circulaire ;

  • les nouvelles solutions de mobilité, les technologies et les infrastructures de transport plus sobres en énergies fossiles et de moindre impact sur l’environnement.

BpiFrance soutient les entreprises innovantes

BpiFrance opère notamment pour l’État l'action PIAVE qui vise à développer depuis 2015 une politique industrielle s’appuyant sur :

  • l’amélioration de la compétitivité ;

  • l’instauration de politiques sectorielles par filière ;

  • la mise en œuvre de la transition écologique et énergétique.

Destinée notamment aux projets dont la thématique correspond à l’une des neuf solutions de la nouvelle France industrielle (NFI), cette action vise à soutenir ceux qui ne bénéficient pas de fonds dédiés dans le cadre des autres actions du PIA.

BpiFrance opère également pour l’État le Fonds unique interministériel (FUI) soutenant, en lien avec les régions, des projets collaboratifs identifiés par les pôles de compétitivité.

La recherche coopérative en Europe et dans le monde

Le programme européen Horizon 2020

Pour la période 2014-2020, le programme européen de recherche et d'innovation Horizon 2020 centre ses financements sur trois priorités :

  • excellence scientifique

  • compétitivité industrielle

  • défis sociétaux.

Il a regroupé le programme-cadre de recherche et développement technologique (PCRDT), Euratom, le programme-cadre pour la compétitivité et l'innovation (CIP), et l'Institut européen d’innovation et de technologie (IET). Ce programme européen finance des projets interdisciplinaires susceptibles de répondre aux grands défis économiques et sociaux.

Le budget d’Horizon 2020 est de 74,3 milliards d’euros pour la période 2014-2020 dont 1,6 G€ pour Euratom et 5,67 G€ pour le défi "Énergies sûres, propres et efficaces " qui vise notamment à :

  • réduire la consommation d'énergie et l'empreinte carbone en utilisant l'énergie de manière intelligente et durable,

  • s'approvisionner en électricité à faible coût et à faibles émissions de carbone.

L’initiative Mission innovation

Lancée en 2015 lors de l’ouverture de la COP 21 à Paris, l'initiative Mission Innovation vise à renforcer le financement de la recherche et développement pour les technologies décarbonées dans le domaine de l’énergie. Fin 2016, elle regroupe 23 membres (22 états et la Commission européenne) qui représentent ensemble plus de 80% des efforts de R&D en énergie au niveau mondial. L'initiative a concrétisé en 2016 les engagements de doublement du financement public dans ce domaine à l'occasion d'une réunion ministérielle à San Francisco en juin 2016 : augmentation globale de 15 à 30 milliards de dollars annuels d’ici 2021. Dans ce cadre, la France concentre son effort sur les énergies renouvelables et l’efficacité énergétique, en s’appuyant en particulier sur la montée en puissance du programme des investissements d’avenir (lancement du PIA3 notamment).

Au-delà des engagements nationaux, l’initiative vise également le renforcement de la coopération internationale sur l’innovation bas carbone avec l’annonce à la COP22 du lancement de 7 « innovation challenges » pour une action collective renforcée: accès à l'électricité hors réseau, réseaux intelligents, biocarburants avancés, captage/stockage et valorisation du carbone, matériaux pour l'énergie, chaleur et froid renouvelables, conversion directe de l'énergie solaire en composés chimiques. Ces challenges pourront donner lieu à une variété d'activités, telles que des conférences scientifiques, la publication de feuilles de routes technologiques, l'organisation de concours internationaux d'innovation, etc.

L'initiative Mission Innovation est en outre complémentaire avec des initiatives issues du secteur privé, et notamment la Breakthrough Energy Coalition, une action d’investisseurs privés de divers pays, coordonnés par Bill Gates, et qui souhaitent favoriser l’innovation dans les technologies de l’énergie bas carbone par des investissements accompagnant la prise de risque sur le long terme.