Transitionner la fabrication vers des technologies à faible émission de carbone
Explorer le chemin pour réduire les émissions de carbone dans la fabrication grâce à des technologies alternatives.
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Table des matières
- Importance des Technologies Alternatives
- Obstacles à l'Adoption
- Besoin d'Interventions Politiques
- Adoption des Technologies par les Consommateurs
- Modèles Existants
- La Complexité de la Fabrication
- Besoin de Nouveaux Modèles
- Aperçu du Modèle Proposé
- Évaluation des Incertitudes d'Investissement
- Le Rôle de la Modélisation Stochastique
- Communiquer l'Incertitude
- Solutions Robustes Sous Incertitude
- Formulation du Problème
- Étude de Cas sur la Capture de Carbone
- Analyse des Impacts de l'Incertitude
- Étude de Cas sur l'Adoption de l'Hydrogène
- Sensibilité à l'Incertitude
- Résultats et Informations
- Conclusion
- Directions Futures
- Source originale
- Liens de référence
Les industries manufacturières sont responsables d'une part importante des émissions mondiales de carbone. Pour atteindre les objectifs climatiques, il est essentiel de réduire ces émissions en adoptant des technologies et des combustibles alternatifs. Ça inclut des méthodes comme la Capture du carbone, l'utilisation de l'Hydrogène et l'exploitation des énergies renouvelables. Cependant, le passage à ces technologies rencontre plein de défis, surtout à cause des coûts élevés et des incertitudes sur leurs performances.
Importance des Technologies Alternatives
Les technologies alternatives peuvent aider les industries manufacturières à réduire leur empreinte carbone. Des technologies comme la capture et le stockage du carbone, les piles à hydrogène et les pompes à chaleur sont essentielles. En plus, des sources d'énergie alternatives comme l'hydrogène et les biocarburants peuvent fournir une énergie plus propre. Certains secteurs, comme la production de fer et d'acier, sont des contributeurs majeurs aux émissions et nécessitent une action urgente.
Obstacles à l'Adoption
Les coûts d'investissement élevés sont l'un des principaux obstacles à l'adoption de ces nouvelles technologies. Beaucoup d'entreprises hésitent à investir dans des alternatives quand les risques financiers ne sont pas clairs. Cela crée une situation qu'on appelle la "vallée de la mort", où des technologies prometteuses ont du mal à se faire une place sur le marché. Le soutien politique peut jouer un rôle crucial pour aborder ces problèmes.
Besoin d'Interventions Politiques
Pour augmenter l'adoption des alternatives à faibles émissions de carbone, il y a un fort besoin d'interventions politiques ciblées. Plusieurs études ont montré que des politiques de soutien peuvent aider à réduire les coûts et à stimuler la demande pour des technologies plus propres. Identifier le bon mélange de politiques est encore à l'étude, mais il y a un consensus clair sur leur importance.
Adoption des Technologies par les Consommateurs
Bien qu'on comprenne souvent comment les consommateurs adoptent de nouvelles technologies, l'appliquer aux organisations du secteur manufacturier est moins direct. Les organisations sont généralement plus averses au risque et utilisent des processus de décision différents. Cette différence nécessite de nouveaux modèles qui tiennent compte de la façon dont les entreprises décident d'adopter de nouvelles technologies.
Modèles Existants
Divers modèles existent pour analyser l'adoption des technologies par les consommateurs, mais ces modèles échouent souvent à se traduire dans les contextes organisationnels. Par exemple, des méthodes comme les modèles de choix discrets ou les modèles basés sur des agents se concentrent sur les consommateurs individuels, pas sur la prise de décision structurée qu'on trouve dans les entreprises.
La Complexité de la Fabrication
La fabrication est complexe, et intégrer de nouvelles technologies implique souvent de gérer des incertitudes. Les organisations font face à des facteurs imprévisibles, comme la performance technologique et les conditions du marché. Les modèles existants ne tiennent pas suffisamment compte de la façon dont la demande croissante peut réduire les coûts, ce qui est crucial pour atteindre des taux d'adoption efficaces.
Besoin de Nouveaux Modèles
Il manque des modèles complets qui prennent en compte à la fois les incertitudes technologiques et le processus décisionnel organisationnel. Un modèle robuste d'évaluation du potentiel du marché est nécessaire pour analyser et soutenir l'adoption de technologies alternatives dans la fabrication.
Aperçu du Modèle Proposé
Le modèle proposé se concentre sur la compréhension de la façon dont la demande du marché peut aider à réduire les coûts technologiques. En appliquant des politiques appropriées, il vise à stimuler la demande, conduisant à des technologies plus abordables. Ce modèle est conçu pour gérer les incertitudes liées aux investissements technologiques.
Évaluation des Incertitudes d'Investissement
Les investissements dans des technologies alternatives viennent avec diverses incertitudes. Comprendre ces incertitudes est crucial pour prendre des décisions éclairées. Les données des études d'ingénierie sur diverses technologies montrent une variabilité significative dans les coûts et les performances. Cette imprévisibilité cause des retards dans l'adoption de technologies plus propres.
Le Rôle de la Modélisation Stochastique
Les méthodes d'optimisation traditionnelles sous-estiment souvent l'impact des incertitudes, conduisant à des prévisions trop optimistes. De nouvelles méthodes, comme l'optimisation stochastique, offrent un moyen de prendre en compte ces incertitudes. Ces méthodes peuvent fournir des pistes sur la façon dont différentes politiques pourraient fonctionner sous diverses conditions incertaines.
Communiquer l'Incertitude
Pour une décision efficace, il est crucial de communiquer les impacts des incertitudes aux décideurs. Tant les incertitudes macro que micro peuvent influencer les systèmes énergétiques et l'efficacité des politiques. Une conception politique efficace devrait prendre en compte tous les aspects de l'incertitude pour éviter les pièges potentiels.
Solutions Robustes Sous Incertitude
Combler le fossé entre la conception de politique et l'implémentation nécessite des solutions robustes qui peuvent résister à des résultats incertains. L'optimisation stochastique peut aider en se concentrant sur les probabilités plutôt que sur les scénarios les plus défavorables. Cette approche permet d'avoir des politiques plus adaptables qui reflètent mieux les conditions réelles.
Formulation du Problème
Le modèle aborde l'adoption technologique sous incertitude avec des formulations de problème spécifiques. Il examine deux domaines principaux : l'adoption de technologies alternatives et de combustibles alternatifs. En examinant comment les interventions politiques peuvent impacter ces domaines, le modèle vise à améliorer l'adoption technologique dans le secteur manufacturier.
Étude de Cas sur la Capture de Carbone
Un exemple pratique de ce modèle est son application à la capture du carbone dans le secteur du fer et de l'acier. L'étude examine le rôle d'une taxe carbone comme instrument politique. L'objectif est de minimiser la différence de coûts pour les entreprises adoptant des technologies de capture du carbone.
Analyse des Impacts de l'Incertitude
Dans cette étude de cas, différents facteurs incertains ont été analysés pour voir comment ils affectent l'efficacité politique. L'étude a trouvé qu'à mesure que l'incertitude augmente, l'efficacité des politiques diminue. Donc, comprendre et gérer ces incertitudes est crucial pour une mise en œuvre réussie.
Étude de Cas sur l'Adoption de l'Hydrogène
Un autre domaine d'intérêt est l'adoption de l'hydrogène dans les chaudières industrielles du secteur chimique. Remplacer le gaz naturel par de l'hydrogène est essentiel pour réduire les émissions. L'étude examine comment les incitations politiques peuvent réduire les coûts associés à cette transition.
Sensibilité à l'Incertitude
Dans l'étude de cas sur l'hydrogène, on a trouvé que les variations dans les données de consommation d'énergie rapportées impactent significativement les résultats. Cela souligne l'importance d'avoir des données précises pour que les décideurs développent des politiques efficaces et robustes.
Résultats et Informations
Les informations tirées de ces études de cas soulignent le besoin de politiques ciblées qui peuvent résister aux incertitudes dans l'adoption technologique. Pour la capture de carbone et l'adoption de l'hydrogène, les bonnes interventions peuvent créer une demande de marché suffisante, menant à des réductions de coûts au fil du temps.
Conclusion
La transition vers des technologies à faibles émissions de carbone dans le secteur manufacturier est un processus complexe influencé par diverses incertitudes. Aborder ces défis nécessite un cadre robuste qui tient compte des dynamiques de marché et des impacts politiques. Le modèle d'évaluation du potentiel du marché proposé vise à combler cette lacune en fournissant des informations et des conseils aux décideurs, soutenant finalement l'objectif de réduire les émissions de carbone dans le secteur manufacturier.
Directions Futures
Les recherches futures devraient se concentrer sur le raffinement du modèle pour incorporer plus de données du monde réel et améliorer son applicabilité. Les décideurs jouent un rôle crucial dans la facilitation de cette transition, donc une collaboration continue entre chercheurs et acteurs de l'industrie est essentielle pour parvenir à des progrès significatifs.
Titre: Robust Market Potential Assessment: Designing optimal policies for low-carbon technology adoption in an increasingly uncertain world
Résumé: Increasing the adoption of alternative technologies is vital to ensure a successful transition to net-zero emissions in the manufacturing sector. Yet there is no model to analyse technology adoption and the impact of policy interventions in generating sufficient demand to reduce cost. Such a model is vital for assessing policy-instruments for the implementation of future energy scenarios. The design of successful policies for technology uptake becomes increasingly difficult when associated market forces/factors are uncertain, such as energy prices or technology efficiencies. In this paper we formulate a novel robust market potential assessment problem under uncertainty, resulting in policies that are immune to uncertain factors. We demonstrate two case studies: the potential use of carbon capture and storage for iron and steel production across the EU, and the transition to hydrogen from natural gas in steam boilers across the chemicals industry in the UK. Each robust optimisation problem is solved using an iterative cutting planes algorithm which enables existing models to be solved under uncertainty. By taking advantage of parallelisation we are able to solve the nonlinear robust market assessment problem for technology adoption in times within the same order of magnitude as the nominal problem. Policy makers often wish to trade-off certainty with effectiveness of a solution. Therefore, we apply an approximation to chance constraints, varying the amount of uncertainty to locate less certain but more effective solutions. Our results demonstrate the possibility of locating robust policies for the implementation of low-carbon technologies, as well as providing direct insights for policy-makers into the decrease in policy effectiveness resulting from increasing robustness. The approach we present is extensible to a large number of policy design and alternative technology adoption problems.
Auteurs: Tom Savage, Antonio del Rio Chanona, Gbemi Oluleye
Dernière mise à jour: 2023-04-20 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2304.10203
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2304.10203
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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