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Comment le rayonnement solaire est devenu un service en ligne

SoDa, pour SOlar radiation DAta, est un fournisseur de données et de services en ligne sur le rayonnement solaire. C’est à la fois une plateforme guidée par les besoins de ses utilisateurs, un élément-clé de plusieurs réseaux institutionnels internationaux, et l’aventure de deux générations de chercheurs, attentifs aux opportunités qui surgissent dans les interstices des grandes disciplines.

Paris Innovation Review – SoDa est une plateforme de services freemium qui compte une soixantaine de clients et des milliers d’utilisateurs. Mais à l’époque où tout a commencé, la notion de plateforme en ligne était encore dans les limbes.

Thierry Ranchin – Oui, et le web lui-même était encore dans sa préhistoire. Mais on avait déjà des données satellite. C’est ainsi que tout a commencé, quand, à la fin des années 1970, un jeune doctorant en océanographie se voit demander de compter les nuages sur la Corse à partir des images fournies par le satellite Meteosat. Pixel par pixel, un pourcentage d’ennuagement est établi et on peut mesurer son évolution image après image. Le doctorant, Lucien Wald, réussit à faire apparaître une corrélation précise entre ennuagement et rayonnement au sol.

Il y avait une piste, et son centre de recherche a décidé de la suivre. Une méthode de référence est développée en 1980-82, Heliosat 0. Son algorithme a été raffiné, une nouvelle génération de satellites a été lancée, mais la méthode utilisée aujourd’hui (Heliosat 2) reste assez proche de ce qui avait été esquissé il y a 35 ans : on détermine, tous les quarts d’heure, un taux d’ennuagement, et on en déduit un rayonnement au sol.

Ce qui a changé radicalement, c’est la dissémination de cette information, et c’est ce qui nous amène à SoDa, dont le nom a été choisi en 2000.

Dans les années 1980, la seule technologie disponible est l’impression. La disponibilité de supports informatiques plus légers et surtout l’essor du web ouvrent sur d’autres façons de faire. C’est dans ce contexte que l’équipe fait une proposition de recherche à la Commission européenne, non pas pour réaliser des bases de données de rayonnement solaire, mais un outil destiné aux utilisateurs, une sorte de « guichet unique » (one-stop-shop) des données relatives au rayonnement solaire. Ce sera SoDa.

L’initiative permet de réunir les données recueillies par une quinzaine de fournisseurs, et de produire en aval une centaine de services différents – typiquement, des informations sur la course du soleil, sur la moyenne mensuelle d’ensoleillement reçu par un territoire, sur l’ombrage (en fonction des reliefs) en un point donné…

Cet outil, dans le vocabulaire de l’époque, est un portail communautaire. Aujourd’hui, on le définirait plus simplement comme une plateforme de services, appuyée sur un ensemble de bases de données considérable. Au fil du temps, divers projets ont permis de développer de nouveaux services. Les compétences mobilisées sont diverses : il y a de la physique, bien sûr, mais aussi des mathématiques appliquées, et du traitement de l’image et du signal. Dans un premier temps, nous avons développé des logiciels dédiés, mais depuis 2005 nous utilisons des outils standard, intégrés dans une chaîne de traitement opérationnel, qui téléchargent les données tous les quarts d’heure et les traitent en un quart d’heure environ. On n’est pas très loin du temps réel, et une partie de notre effort consiste à simplifier et optimiser le temps de traitement.

Vous évoquiez la Commission européenne, mais votre travail a été utilisé par d’autres organisations internationales.

Oui, et d’une façon générale la communauté académique autour du rayonnement solaire travaille à l’échelle des continents et non des pays – ne serait-ce que parce que les données satellite le permettent.

Si SoDa a été rapidement intégré dans différents programmes internationaux, c’est sans doute qu’à la faveur de notre engagement dans des projets européens, nous avions appris à travailler dans ce cadre, et que par ailleurs notre outil était d’emblée configuré comme une plateforme, avec une approche collaborative.

C’est ainsi que depuis 2008 SoDa fait partie d’un système collaboratif d’information sur les ressources solaires et éoliennes, www.webservice-energy.org, associant ses services et ceux de DataForWind pour offrir un véritable catalogue de services exploitant plusieurs bases de données. Ce système a été mis en place sous l’égide de l’Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA, International Renewable Energy Agency) et du Global Earth Observation System of Systems (GEOSS). Il exploite les technologies récentes des services web interopérables, selon les standards W3C, OGC et INSPIRE.

L’interopérabilité est une condition essentielle pour favoriser la compatibilité d’un système et, le cas échéant, sa centralité. Elle atteste aussi la prise en compte des besoins des utilisateurs, dans la même logique de « guichet unique » que j’évoquais tout à l’heure. C’est un aspect essentiel de tous ces projets, qui visent fondamentalement à offrir des services réellement accessibles, que les utilisateurs potentiels puissent s’approprier sans peine.

En 2009, SoDa a été intégré dans le projet européen Monitoring Atmospheric Composition and Climate, un des éléments du Global Monitoring for Environment and Security (GMES, la contribution européenne au GEOSS), dont l’enjeu spécifique est la surveillance de la pollution et du changement climatique. Le GMES est devenu en 2016 Copernicus Atmosphere Monitoring Service.

L’aventure continue, puisque nous sommes engagés aujourd’hui dans un nouveau projet : développer des outils de mesure in-situ innovants et légers, avec des caméras de surveillance, de façon à compléter les données satellites et celles des trop rares stations météo par un matériel accessible à de nombreux acteurs. Le tout complété par une plateforme pour gérer et valider ces données.

Les données sont publiques, vous êtes attachés à leur partage et à leur dissémination, mais dans le même temps leur mise en forme et leur mise à disposition demandent un travail important. Les utilisateurs doivent-ils acquitter une cotisation pour accéder au service SoDa ?

On compte une centaine d’abonnés payants, qui utilisent des services personnalisés dont ils tirent une valeur ajoutée. Par exemple, un des tout premiers clients était un horticulteur cherchant à optimiser l’arrosage de ses plantes en serre, pour favoriser leur croissance. Un autre était une société envoyant des messages d’alerte en cas de pics d’ultraviolet pour les estivants sur les plages.

Certains jeux de données, par ailleurs, ne sont pas en accès libre. Mais une bonne partie de nos données et de nos services sont gratuits, et les dizaines de milliers d’utilisateurs réguliers qui se connectent au site (en excluant donc les simples curieux) montrent que cette couche gratuite répond elle aussi à une demande. Il y a aussi un enjeu social, ou de développement, à offrir en accès libre certaines informations. Début 2011, par exemple, nous avons complètement ouvert la base de données « HelioClim-1 » qui comprend 21 années, de 1985 à 2005, de données journalières sur l’Europe, l’Afrique et l’Océan Atlantique. Ces données, dont la résolution spatiale est de 30 km, complètent de manière appréciable les mesures réalisées au sol par les stations météorologiques existantes, souvent rares. Cela offre des séries statistiques qui peuvent informer de nombreux décideurs politiques ou économiques. C’est dans cet esprit que nous avons contribué en 2012 au développement de l’Atlas solaire et éolien mondial, sous l’égide de l’Irena.

Si nous sommes passés à une offre « freemium », associant une couche gratuite et des services payants, ce n’est pas dans le but de faire fortune, même si ce business model est celui de nombreuses start-up… Plus simplement, l’Agence spatiale européenne, qui était alors notre partenaire, nous a demandé en 2006 ce qui se passerait si nous fermions le service. Nous en avons fait l’expérience, et nous nous sommes aperçus que nos utilisateurs protestaient ! D’où une interrogation : ce besoin qui se manifestait avait-il un prix ? De notre côté, en tant que chercheurs, nous songions à nous recentrer sur notre cœur de métier. Bref, nous avons commencé à envisager de créer une spin-off, avec un modèle économique permettant de continuer à assurer le service au plus large nombre tout en le rendant autonome financièrement.

Un des avantages de cette réflexion, c’est qu’elle nous a amenés à mieux comprendre les besoins réels de nos utilisateurs. Et lorsque l’activité est vraiment sortie du laboratoire, en 2009, les deux personnes recrutées – elles sont cinq aujourd’hui – ont pris en charge, outre l’opérationnel, la commercialisation et les réponses aux utilisateurs. À côté de la réalisation et de la maintenance de la banque de données, elles cherchent donc à développer des services à haute valeur ajoutée, soit pour tous, soit pour des besoins spécifiques.

La communauté académique compte, au côté des décideurs économiques, parmi les utilisateurs cibles. Les climatologues, par exemple, ont besoin de ces données pour améliorer leurs modèles. Avec la mise à disposition de vastes séries statistiques parfaitement renseignées, ils feront des avancées significatives dans la connaissance du rayonnement et de ses variations spatiales et temporelles.

La mise en place d’un modèle « freemium » doit donc se lire dans une logique de partage, destinée fondamentalement à diffuser l’information.

C’est ainsi que nous avons décidé de donner les codes d’Heliosat (la méthode qui permet de produire les bases de données de rayonnement), ce qui a permis à notre méthode d’essaimer dans le reste du monde. Nous en tirons en retour la reconnaissance et la légitimité d’un « standard ». C’est ce qui nous a valu d’être invité aux discussions sur le développement de Copernicus : nous étions identifiés comme un acteur de référence.

C’est dans cette optique, aussi, que nous avons mis en place il y a cinq ans une formation gratuite destinée aux professionnels. Chaque année, une trentaine de personnes venues d’un peu partout (Canada, Corée du sud, Qatar, Maroc) et exerçant des responsabilités dans des domaines divers (PME, grands groupes, recherche) viennent passer trois jours pour se familiariser avec les outils et les données. Nous leur présentons un cas d’étude, et un banquier participe à la formation pour donner aussi une idée des aspects financiers liés à un bon usage de SoDa.

Parlons des débouchés, justement. Vous en avez cité quelques-uns, mais plus largement quels sont les usages possibles de ces bases de données et des services qui les exploitent ?

Les plus évidents concernent les énergies renouvelables, ce qui est au demeurant le cœur de métier de notre centre de recherche (le centre Observation, impacts, énergie a pour mission de contribuer à l’accroissement de l’usage des renouvelables par la production de connaissances, de données et d’applications, et leur diffusion). Les gestionnaires de parcs solaires, typiquement, ont un intérêt immédiat à accéder à des données fiables et directement utilisables sur le rayonnement au sol. Il faut savoir que les simples données météo fournissent, en matière de rayonnement, une information assez grossière, en tout cas insuffisante. Alors que les séries de données satellite sur l’ennuagement et l’algorithme qui en déduit le rayonnement solaire sont beaucoup plus précis.

L’agribusiness, avec l’essor général de l’agriculture connectée et l’explosion des usages de données numériques, est un autre utilisateur majeur, soit de séries statistiques, soit de services actualisés permettant d’optimiser la distribution d’eau – notamment en cas de rareté de la ressource, mais aussi pour optimiser la croissance des plantes, bien gérer la consommation, ou encore convaincre une compagnie d’assurances que l’absence d’ensoleillement a sérieusement nui à l’activité d’une exploitation. À terme, ce n’est pas seulement le gestionnaire technophile d’un grand domaine agricole, mais des paysans pourvus d’un simple smartphone qui ont vocation à utiliser des services s’appuyant sur ces bases de données. Reste, bien sûr, à travailler l’interface, à pointer les besoins, à identifier les pratiques. Mais voilà plus de quinze ans que l’utilisateur est au centre de notre démarche, et cette vision guidée par les usages est dans l’ADN d’une plateforme comme SoDa.

Enfin, le rayonnement solaire concerne aussi deux domaines essentiels : le climat, que j’ai cité, et la santé humaine. Nous avons ainsi travaillé avec des médecins, dans le cadre d’études épidémiologiques sur les mélanomes ou d’autres pathologies associées aux UV, comme la sclérose en plaque.

Une bonne partie de ces utilisations correspondent à des innovations, soit des activités émergentes (le solaire), soit de nouvelles façons de faire (épidémiologie, agriculture connectée). Les fondateurs du service étaient-ils des visionnaires ?

Pour le dire autrement, ils ont eu du flair. Mais derrière ce flair se trouve un état d’esprit particulier, que l’on rencontre dans une bonne partie des recherches menées à Mines ParisTech. Souvent, on explore des espaces connexes, parce qu’on cherche la réponse à un problème ; et on tombe sur un filon. Les recherches menées aux Mines portent souvent sur des espaces interstitiels, au croisement de plusieurs disciplines, ou domaines d’activité. Et l’innovation surgit presque toujours dans ces interstices. Le rayonnement solaire, thème marginal dans les années 1980, ouvre sur l’énergie, le climat, qui sont des sujets majeurs. Les données ouvrent sur une économie de l’information, avec de nouveaux services. Traiter de données sur le rayonnement solaire dans les années 1980 vous amène ainsi naturellement, si vous êtes fidèle à ce thème et que vous savez vous saisir des opportunités successives, vers des territoires très féconds.

Auteur : Thierry Ranchin / Professeur à Mines ParisTech PSL Research University, Directeur du Centre Observation, Impacts, Energie / May 10th, 2017



[ Article sous licence CC 3.0 ]

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