Interview du Dr. Kleinebrahm – Coordinateur du WP9

Publié le 7 septembre 2026

Le projet ASIMUTE est un projet de recherche européen multidisciplinaire qui rassemble des femmes et des hommes d’horizons divers. Leurs parcours est différent mais toutes ces personnes sont engagées pour faire avancer la recherche. Découvrons qui elles sont ainsi que leurs motivations à travers une série de mini portraits.

Pour cette septième interview, le Dr. Max Kleinebrahm, coordinateur du WP9, a pris du temps sur la préparation de sa rentrée académique pour répondre à nos questions.

Max Kleinebrahm

Karlsruher Institut für Technologie

Question 1 : Quel est votre parcours personnel ? Qu’est-ce qui vous a amené à embrasser une carrière scientifique ?

Dr. Kleinebrahm : J’ai passé mon enfance dans une petite ville en Allemagne de l’ouest, située entre Bonn et Cologne. Puis, j’ai étudié l’ingénierie industrielle à à l’Université d’Aachen RWTH, où le cours de thermodynamique d’André Bardow a éveillé ma curiosité pour les réseaux énergétiques et cette question fondamentale : comment l’énergie peut-elle être distribuée et consommée plus efficacement ? Je me suis donc spécialisé en ingénierie de l’énergie. Par la suite, des séjours d’études et d’échanges universitaires avec la NTNU de Trondheim, en Norvège, et l’Université Technique Allemande de Maskat, en Oman, ont défini la suite de ma carrière. Ces expériences m’ont fait comprendre à quel point j’aimais travailler dans des environnements internationaux, transmettre mes connaissances, réfléchir sur des questions complexes. Et, au final, ce qui m’a amené à choisir la recherche scientifique est cette combinaison d’analyse détaillée et de pensée système. Les chercheurs doivent comprendre les technologies individuelles et les décisions humaines tout en gardant à l’esprit la manière dont elles interagissent dans un réseau énergétique de grande ampleur.

Question 2 : Vous avez travaillé dans des environnements internationaux dès le début de votre carrière. Est-ce que cela a modelé la manière dont vous abordez un problème ? Et, si oui, de quelle manière ?

Dr. Kleinebrahm : Exactement. Travailler dans des environnements internationaux m’a appris que les personnes abordent un même problème avec des perspectives culturelles, disciplinaires et pratiques complètement différentes. C’est ce qui rend la collaboration interdisciplinaire internationale si intéressante. Mon séjour en Oman a été formateur sur ce point. Alors que j’y travaillais pour le Département de Mathématique et que j’aidais à organiser la première exhibition IMAGINARY de la péninsule arabique, je me suis rendu compte que même de petits défis peuvent demander des efforts gigantesques si la communication est approximative ou si les suppositions restent implicites. Ça s’avère tout à fait exact dans un domaine comme la recherche énergétique. Les analyses économiques et techniques y sont importantes mais, parfois, elles n’arrivent pas à considérer la totalité des contraintes nécessaires. Les contraintes sociales, nos habitudes quotidiennes et les problèmes d’acceptation peuvent avoir une grande influence sur la faisabilité d’une solution.

Question 3 : Pourquoi avez-vous choisi ce domaine de recherche en particulier ?

Dr. Kleinebrahm : Aujourd’hui, je dirige le groupe de recherche en Demande Énergétique et Mobilité de l’Institut Technologique de Karlsruhe (KIT). Ce que j’apprécie particulièrement sur ce poste, c’est la diversité des perspectives qu’il rassemble. Mon travail s’étend de l’enseignement et la supervision d’étudiants à la collaboration en recherche doctorale, l’élaboration de proposition de recherche et la publication de données scientifiques. Cela me donne l’opportunité de contribuer au savoir académique tout en participant à des processus de décision pragmatiques. L’économie de l’énergie est tout à fait fascinante car comprendre la transition énergétique ne repose pas seulement sur des approches purement techniques ou économiques. Il faut aussi prendre en compte le comportement humain, l’acceptation sociale, l’aspect juridique et l’impact environnemental. Collaborer avec des experts en ingénierie, économie, informatique et sciences sociales peut être difficile car chaque discipline possède ses propres méthodes et terminologies mais aussi sa propre compréhension du problème. Mais c’est précisément ce qui rend la collaboration interdisciplinaire si enrichissante. Elle questionne les suppositions préétablies, met le doigt sur certains aspects qu’une discipline, seule, pourrait survoler et m’empêche de m’enfermer dans un carcan intellectuel.

Question 4 : Dans quelle mesure votre domaine de recherche est-il lié au projet ?

Dr. Kleinebrahm : Le groupe Demande Énergétique et Mobilité étudie comment la demande en énergie pourrait évoluer au cours de la transition vers une société neutre en émission. Nous nous intéressons tout particulièrement aux interactions entre les consommateurs individuels, les technologies locales et le réseau d’approvisionnement en énergie. Cela requiert une approche socio-technico-économique. Nous examinons les possibilités techniques, les mesures d’aides gouvernementales et les comportements humains comme un seul ensemble. ASIMUTE s’intègre parfaitement dans cette logique de travail. Le projet fait le lien entre les habitudes et attentes des foyers, et les technologies que nous utilisons, comme les pompes à chaleur, les systèmes photovoltaïques, les véhicules électriques et les batteries de stockage. Dans le Work Package 9, nous développons des méthodes de simulation et d’optimisation pour faire fonctionner ces technologies efficacement. L’objectif de cette étude n’est pas de simplement diminuer la consommation énergétique, nous cherchons un moyen pour que les foyers et les quartiers résidentiels puissent réduire les coûts et les émissions, approvisionner le réseau électrique et intégrer les énergies renouvelables, tout en préservant la qualité de vie des résidents et en respectant les différences nationales.

Question 5 : Quelle(s) question(s) vous êtes-vous posé au début du projet ?

Dr. Kleinebrahm : ASIMUTE nous offre l’opportunité rare de conduire des recherches dans un environnement transfrontalier, partagé entre la France, l’Allemagne et la Suisse. Donc, l’une des premières questions que je me suis posé portait sur la variation de la demande énergétique des zones résidentielles, d’un pays à un autre. Les foyers consomment-ils l’énergie de la même manière ? Les différences en termes d’âge des bâtiments, d’isolation, de système de chauffage et d’habitude de consommation sont-elles importantes ? Je voulais aussi comprendre la manière dont les technologies décentralisées interagissaient avec les réseaux de distribution d’énergie nationaux. Par exemple, historiquement, la France a fortement développé l’énergie nucléaire alors que l’Allemagne, de son côté, ne l’utilise plus et réduit progressivement l’utilisation du charbon. Ces approches peuvent entrainer la mise en place de mesures gouvernementales en faveur du déploiement des pompes à chaleur, des batteries ou des véhicules électriques. Nous examinons donc les conséquences de ces différentes stratégies sur l’économie, l’environnement et le confort des foyers. Cependant, nous ne devons pas simplement nous demander quelles différences existe-t-il entre entre chaque pays. Il est primordial de comprendre quelles leçons peuvent être tirées de l’expérience des pays voisins.

Question 6 : À l’heure actuelle, avez-vous déjà trouvé des éléments de réponse ?

Dr. Kleinebrahm : Nous avons fait de grands progrès, même si l’analyse transfrontalière complète ne sera finalisée que lors de la dernière phase du projet. Nous avons développé des méthodes de simulation et d’optimisation qui démontrent la manière dont les groupes résidentiels peuvent influer sur leur consommation électrique dans le temps. Cette flexibilité est possible grâce aux pompes à chaleur, aux capacités de stockage thermique des bâtiments, aux véhicules et batteries électriques. Nos méthodes prennent en compte, simultanément, plusieurs objectifs qui incluent les coûts de l’électricité, les périodes de forte demande sur le réseau et le confort thermique des résidents. Nous avons développé des approches d’apprentissage machine capables de reproduire la sophistication des décisions prises par les pompes à chaleur bien plus rapidement que la résolution d’un problème d’optimisation complexe en continu. C’est un point important si ces méthodes doivent être appliquées sur plusieurs bâtiments. La prochaine étape concerne l’application de ces approches d’un groupe test prédéfini vers un groupe résidentiel représentatif dans chaque pays participant. Cela nous permettra d’identifier des schémas répétitifs et de formuler des conclusions applicables d’un pays à l’autre.

Question 7 : Avez-vous déjà trouvé des « groupe[s] résidentiel[s] représentatif[s] » dans la région du Rhin supérieur ? Et, si oui, pouvez-vous révéler où ils se trouvent et ce qui vous a amené à les sélectionner ?

Dr. Kleinebrahm : Oui, nous avons déjà identifié des bâtiments représentatifs. En fait, bien avant le début d’ASIMUTE, nous travaillions sur des méthodes d’identification de bâtiments résidentiels types en Allemagne et à travers l’Europe. Notre but était de mieux comprendre comment des technologies comme les systèmes photovoltaïques et les batteries pouvaient être déployées dans le secteur résidentiel, et sous quelles conditions les bâtiments pouvaient s’auto-alimenter à partir d’électricité produite localement. Notre approche se base sur le regroupement. Pour faire simple, cela signifie que nous regroupons des bâtiments aux caractéristiques similaires, comme le type, la surface, l’âge, et d’autres détails spécifiques. Ensuite, à partir de ces groupes, nous sélectionnons un petit nombre de bâtiments représentatifs puis nous procédons à des analyses détaillées, en optimisant la conception ou le fonctionnement de leur réseau énergétique par exemple. Le nombre de bâtiments représentatifs sélectionnés dépend toujours de la complexité de l’analyse finale. Effectuer des séries de calculs détaillés pour les réseaux d’énergie requiert une très grande puissance de calcul. Nous devons donc trouver un équilibre entre précision et faisabilité. Au cours de notre dernière étude, par exemple, nous avons pu analyser plus de 4000 bâtiments représentatifs répartis dans toute l’Europe. Mais, à cette étape du processus, nous devons souligner que les bâtiments de notre analyse ne peuvent pas être nommés. Nous travaillons sur des bâtiments représentatifs types de la région du Rhin supérieur. Ils ont été sélectionnés car ils correspondent aux bâtiments résidentiels types de nos pays respectifs.

Le Dr. Kleinebrahm entouré des membres du groupe Demande Énergétique et Mobilité au KIT

Question 8 : Avez-vous dû faire face à une certaine résistance des résidents au sujet du partage de leurs données? Si oui, quelles étaient les peurs formulées ?

Dr. Kleinebrahm : Notre travail ne nous amène pas à collecter de longues listes de données primaires directement auprès des résidents. Rassembler ce genre de données peut être chronophage et soulève aussi des questions importantes par rapport à la vie privée et la protection des données. Nous travaillons donc principalement avec des ensembles de données pré-existants et développons des méthodes qui nous permettent de rassembler plusieurs petits ensembles afin de créer des ensembles plus larges, plus efficaces. Cela nous permet d’obtenir des résultats généraux, qui peuvent être facilement appliqués sur des foyers, régions ou contextes différents. Sans oublier que la protection des données est un sujet très sérieux en Allemagne. Ça se remarque facilement si on fait attention à la vitesse relativement lente à laquelle les boitiers intelligents ont été déployés dans la société. Cela s’explique en partie par les questions que ça soulève en termes de sécurité, vie privée mais aussi le degré d’implication des institutions. Mais, en même temps, nous croyons que des données accessibles et documentées peuvent devenir la pierre de voûte du soutien vers la transition énergétique. C’est pour cette raison que nous développons des méthodes capables de corréler des données sensibles tout en garantissant leur caractère privé. Une autre approche qui semble prometteuse est l’utilisation des données synthétiques. En d’autres termes, cela signifie la création d’ensembles de données artificielles qui reproduisent des schémas répétitifs importants à partir de données réelles, sans dévoiler les informations des habitations individuelles. De tels procédés pourraient faciliter la conduite d’études d’envergure tout en continuant de protéger la vie privée des particuliers.

Question 9 : Que pouvez-vous révéler de vos résultats sans nous en dire de trop ?

Dr. Kleinebrahm : L’un des points clés de notre travail est que la flexibilité des sources énergétiques d’une résidence peut être un atout pour la transition énergétique sans pour autant obliger les foyers à changer fondamentalement leurs habitudes. Par exemple, il n’est pas nécessaire que les pompes à chaleur fonctionnent au moment même où on a besoin de se chauffer. Les bâtiments et les ballons d’eau chaude peuvent emmagasiner de la chaleur temporairement, permettant ainsi de déplacer la consommation électrique vers des tranches horaires qui proposent une énergie renouvelable abondante et des prix bons marché. Les véhicules électriques offrent une flexibilité similaire car, en général, ils restent garés au-delà du temps dont ils ont besoin pour une charge complète. Cependant, la coordination est essentielle. Si chaque foyer réagit de la même manière et consomme l’énergie au même moment parce que les tarifs sont bas, un nouveau pic de demande potentiellement critique pourrait advenir. Nos résultats démontrent l’importance d’un équilibre basé sur plusieurs objectifs : la baisse des coûts, la gestion préventive des surcharges réseaux et le maintien du confort des foyers. Les méthodes de gestion intelligentes peuvent identifier les compromis pragmatiques qui existent entre ces différents objectifs, et ce, de manière de plus en plus efficace.

Question 10 : Imaginons que, comme vous le dites, « chaque foyer réagit de la même manière et consomme l’énergie en même temps. » Existe-t-il un mécanisme de compensation résidentiel qui empêcherait ou atténuerait le pic de demande critique ? Si oui, pouvez-vous nous l’expliquer / en dire plus ?

Dr. Kleinebrahm : Oui, ces mécanismes existent. En Allemagne, la norme §14a EnWG en est un exemple important. Les appareils de gestion de l’énergie installés dans les foyers depuis 2024 et dont la capacité de connexion au réseau dépasse 4,2 kW, comme les pompes à chaleur ou les chargeurs et batteries des véhicules électriques, doivent autoriser la prise en main externe, par le réseau. En cas de risque de surcharge énergétique sur le réseau de distribution local, l’opérateur est autorisé à réduire temporairement le plafond de consommation énergétique tout en maintenant un niveau d’énergie minimum. Cela n’affecte en rien une consommation électrique basique. Et, en retour, une compensation financière est reversée aux foyers. Ce mécanisme est important car de simples variations de prix peuvent entrainer de nouveaux pics de consommation si les foyers réagissent simultanément. La norme §14a ajoute donc une nouvelle perspective au réseau local.

Question 11 : À partir de quel moment et pourquoi avez-vous commencé à travailler sur des projets liés à l’environnement ?

Dr. Kleinebrahm : Mon attrait pour la recherche environnementale a commencé lorsque j’étais étudiant. Au départ, j’ai travaillé sur l’évaluation des cycles de vie des bâtiments et des matériaux fabriqués à partir de carbone renforcé. J’examinais les impacts environnementaux d’un produit ou d’une structure tout au long de son cycle de vie. Après une spécialisation en systèmes énergétiques, j’ai développé et optimisé un concept d’approvisionnement en énergie pour une brasserie. C’est sur ce projet que j’ai fait mes premiers pas en recherche opérationnelle : les méthodes mathématiques pour identifier des décisions efficaces au sein de systèmes complexes. Je suis devenu fasciné par la possibilité d’utiliser ces méthodes non seulement pour aider à améliorer les systèmes individuels d’approvisionnement en énergie, mais aussi pour approfondir nos connaissances sur la transition énergétique. Cette soif de connaissances, par la suite, m’a amené à commencer un doctorat à KIT-IIP, dont les travaux examinaient :

comment les habitudes des foyers peuvent influencer la demande en énergie (lire l’article),
si les bâtiments résidentiels européens pouvaient s’auto-approvisionner à 100% avec une énergie renouvelable produite localement (lire l’article), et
comment les réseaux d’énergie municipaux peuvent être modifiés en adéquation avec les objectifs climats nationaux (lire l’article).

Depuis cette époque, comprendre les corrélations entre les décisions individuelles et les transformations des réseaux de distribution constitue l’axe central de mon travail.

... l'optimisation ne devrait jamais se focaliser exclusivement sur une réduction des coûts ...

Question 12 : Pourquoi l’optimisation énergétique est-elle importante au niveau européen ?

Dr. Kleinebrahm : En tant que superviseur du groupe Demande Energétique et Mobilité, j’ai l’opportunité de travailler sur différents projets qui font le lien entre la flexibilité locale et les systèmes d’énergie et de mobilité de plus grande échelle. Nos projets en cours incluent :

C2CBridge : Ce projet effectue des recherches sur un service de transport, autonome et basé sur des batteries électriques, qui fait la lien entre les communautés rurales et les villes. Nous évaluons comment ce concept pourrait réduire l’utilisation des véhicules privés, les émissions de gaz à effet de serre et la pression sur les réseaux d’électricité locaux.
BDL Next : ce projet est focalisé sur le chargement bidirectionnel, qui permet aux véhicules électriques de consommer de l’électricité mais aussi de renvoyer l’énergie emmagasinée vers des bâtiments ou sur le réseau, lorsque cela est utile.
DEIMOS : ce projet développe des modèles et données accessibles à tous afin de comprendre comment l’industrie européenne peut décarboner sa production et proposer davantage de flexibilité.
La plateforme Energy-Arena : voilà un projet que je suis avec un enthousiasme tout particulier. Cette plateforme héberge un tableau de comparaison des prévisions énergétiques, mis à jour en continu. Cela permet, dans des conditions réelles et en toute transparence, aux chercheurs et aux adeptes de comparer les prix de l’électricité, la demande en énergie et les prévisions de production du renouvelable. Nous disposons là d’une base qui nous permettra d’améliorer nos prévisions en matière d’énergie.

Bien que ces projets abordent des points différents, ils proposent des solutions complémentaires pour le développement d’un réseau énergétique neutre en émission.

Question 13 : Pourquoi l’optimisation énergétique est-elle importante au niveau européen ?

Dr. Kleinebrahm : Les réseaux d’énergie ne s’arrêtent pas à la frontière. Les pays européens échangent de l’électricité, du gaz et d’autres sources d’énergie. De la même manière, ils partagent des infrastructures, des marchés et des objectifs climatiques. Une coordination plus minutieuse permet de réduire le coût de la transition énergétique car chaque pays dispose de ses propres sources d’énergie renouvelable, de ses périodes de demande en énergie et de ses capacités de stockage. Un réseau qui prend en compte les particularités de chaque pays pourrait utiliser ces différences pour équilibrer l’offre et la demande. Ce sujet est de plus en plus important surtout en cette période d’instabilité géopolitique et d’inquiétude liée à la dépendance aux importations d’énergie fossile. Cependant, l’optimisation ne devrait jamais se focaliser exclusivement sur une réduction des coûts. Elle doit aussi évaluer la sécurité de l’approvisionnement, les émissions de gaz à effet de serre, l’acceptation sociale, les capacités d’adaptation de chaque pays ainsi que le ratio coûts/bénéfices. Ce même principe s’applique aux foyers : la solution la moins cher n’est pas nécessairement la plus confortable, ni la plus sûre, ni même la mieux acceptée socialement. La collaboration européenne nous permet d’explorer ces échanges en tant que groupe mais aussi d’apprendre de nos expériences nationales respectives.

Question 14 : Y-a-t-il des projets scientifiques qui suscitent votre engouement et que vous suivez ?

Dr. Kleinebrahm : J’aime beaucoup le projet KoRPSA. Il examine les stratégies régionales de gestion du carbone dans la région du Rhin supérieur et étudie des pistes de capture des émissions de gaz inévitables et de retrait du dioxyde de carbone présents dans l’atmosphère. Ce qui rend ce projet vraiment remarquable, c’est le fait qu’il combine des analyses techniques et logistiques avec la recherche sur la perception et l’acceptation sociétales. Cette perspective interdisciplinaire est essentielle car la gestion du carbone ne peut contribuer à la neutralité climatique que si les technologies dont nous disposons sont intégrées directement dans des infrastructures viables et soutenues par la société civile. RESUR, quant à lui, s’intéresse à un autre défi d’envergure : conceptualiser un réseau d’énergie qui reste stable et fiable lors d’événements disruptifs majeurs comme les crises géopolitiques, les interruptions d’approvisionnement intempestives ou les événements climatiques extrêmes. Avant de prendre la tête de mon groupe de recherche, j’ai contribué à la définition de certains des scénarios disruptifs en cours d’analyse. J’ai donc hâte de découvrir la manière dont mes anciens collègues représentent ces événements dans des modèles qui intègrent les réseaux électrique, gazier et de chauffage. Ces deux projets démontrent que les réseaux d’énergie de demain devront être efficaces et neutres en émission de gaz, mais aussi capables d’adaptation, validés par la société civile ainsi que sûrs et robustes lors de conditions inattendues.