Mix énergétique (électrique) : caractéristiques et coûts

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Le dernier volumineux rapport de l’Agence de l’Energie Nucléaire (NEA) sous l’égide de l’OCDE publié le 25 janvier 2019 et disponible sur le site de l’OCDE indique clairement que plus la part des énergies renouvelables par nature variables (VRE, acronyme de variable renewable energy) augmentera plus les coûts pour les consommateurs finaux qui seront élevés sous forme de nouvelles taxes et ceci quels que puissent être les scénarios choisis. Cette constatation est la directe conséquence de la nature même des énergies électriques renouvelables. En effet les VRE sont :

1. variables. La production d’énergie électrique fluctue avec la disponibilité de la ressource, vent ou Soleil. En raison de cette variabilité ces VRE ne sont pas dispatchables directement sur le réseau électrique.

2. incertaines. En ce sens que la puissance produite ne peut pas être prédite avec précision mais ce point a tendance à s’améliorer de manière infime.

3. contraintes géographiquement. L’efficacité des VRE n’est pas identique sur tout un territoire, ne peuvent pas être transportées et se trouvent souvent dans des régions éloignées de celles qui sont énergivores.

4. non synchrones. Les VRE sont connectés au réseau par l’intermédiaire d’un système électronique de puissance car elle ne sont pas synchrones alors qu’une génératrice dans une centrale électrique classique hydraulique ou thermique produit une énergie synchronisée avec celle du réseau.

5. modulaires. Les VRE sont produites par des unités beaucoup plus petites que les usines de production classique, ce qui induit des surcoûts de sous-réseaux.

6. À coûts variables faibles. Une fois construites les unité de VRE fonctionnent avec des coûts très faibles puisque la source d’énergie est gratuite.

Il est important de s’attarder sur le point 6. car si les coûts variables de production des VRE sont faibles ils ne se répercutent pas sur le coût final du kWh en raison précisément de la variabilité et de l’incertitude de cette production. Ces deux caractéristiques génèrent des surcoûts considérables pour la gestion du réseau en aval. Dans ce rapport divers scénarios sont abordés pour atteindre le même objectif à l’horizon 2050 de 50g de CO2 par kWh produit dans le cadre de la limitation à 2°C du réchauffement du climat. Il définit une approche globale du système de production, dans ce même cadre, de l’ordre de 540 GWh afin d’éviter au maximum les risques de perturbation majeure du réseau existant. Il s’agit d’un mix comprenant un peu d’hydraulique, du nucléaire et un peu de gaz avec un réseau robuste pour définir un coût lissé du kWh. La « contrainte carbone », dans ce scénario de base est fixée à 35 dollar par tonne de CO2, montant suffisamment dissuasif pour éliminer toute unité de production à partir de charbon. Ce scénario est proche de la situation française de production d’électricité qui est la moins coûteuse (toutes taxes comprises) et la moins « carbonée » de tous les pays de l’OCDE. Dans le scénario de base le prix du MWh est estimé à 65 dollars.

Dans des scénarios envisagés avec 10, 30, 50 et 75 % d’énergies renouvelables les coûts lissés du kWh ont été estimés dans le détail en incluant en particulier les investissements nécessaires pour assurer une stabilité du réseau, donc le stockage des VRE dont les coûts ne varieront que très peu à la baisse dans l’intervalle considéré – jusqu’en 2050 – dans la mesure où le principal goulot d’étranglement de cette technologie, le lithium, ne pourra pas être contourné. Il n’existe en effet aucune technologie actuellement industrialisable à grande échelle pour satisfaire les capacités de ce stockage. Les spécialistes approchés lors de la préparation du rapport semblent unanimes pour constater que tous les systèmes de stockage actuellement développés à grand frais (financés par les contribuables), que ce soit l’air comprimé, la chaleur, l’hydrogène ou le pompage-turbinage ne permettront jamais de satisfaire la demande. Sur ce dernier point les sites de pompage-turbinage sont rares sinon absents. Au delà de 30 % de VRE dans le mix énergétique le pilotage de la puissance des réacteurs nucléaires deviendra quelque peu problématique. En conséquence l’instabilité du réseau deviendra un problème ingérable quels que soient les investissements consentis pour éventuellement augmenter les capacités de stockage.

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Un autre volet inhérent à ce mix avec une participation de plus en plus importante des VRE qui est soigneusement mis sous le tapis est l’imprévisibilité totale du marché de l’électricité et l’accroissement du nombre d’heures de production d’électricité à 0 dollar/MWh, en d’autres termes une production électrique sans valeur car la demande est inférieure à la production. Il s’agit d’une caractéristique inhérente aux VRE. Ce phénomène a déjà détérioré la situation financière des compagnies d’électricité en raison de l’accroissement de la production d’électricité sans valeur marchande et en parallèle l’augmentation du prix spot lors des pointes de consommation.

Pour que les VRE deviennent, dans l’éventualité encore très peu probable d’une solution économique du stockage, rentables il faudra installer au moins trois fois la puissance nominale nécessaire compte tenu de la charge moyenne de ces sources d’énergie qui est de l’ordre de 30 %.

Le scénario idéal serait un mix avec 30 % de nucléaire, 30 % de VRE et 30 % répartis entre le pompage-turbinage, s’il existe des possibilités, et les turbines à gaz. Tant que les décideurs politiques ne prendront pas en compte dans le détail tous les coûts afférents à la transformation des VRE en puissance dispatchable directement pour satisfaire la demande les projets de mix énergétique garderont un caractère spéculatif tant que chaque éolienne et que chaque « ferme » photovoltaïque ne seront pas munies de leur propre capacité de stockage ainsi que de l’électronique de puissance associée pour que l’énergie stockée puisse être instantanément dispatchable sur le réseau.

C’est un challenge de taille nécessitant des investissements gigantesques qui, semble-t-il n’ont même pas été pris en compte. Budgétairement pour un pays de taille moyenne les investissements pour un mix 30-30-30 idéal comme exposé ci-dessus il faudrait investir 16 milliards de dollars par GWh d’électricité d’origine VRE effective et directement dispatchable (page 157 du rapport) sans pour autant effacer tout risque de black-out partiel ou total estimé à 4 jours par an en Europe ! Voilà la réalité surréaliste et alors pour atteindre l’objectif idéal décrit plus haut le prix du kWh ne pourra que très fortement augmenter. Reste à savoir si les consommateurs seront prêts à mettre la main à la poche et à accepter également des forêts d’éoliennes dans le paysage financées aussi par leurs impôts.

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Il n’est pas étonnant que ce rapport n’ait pas tenu compte de la croissance attendue des véhicules automobiles électriques car pour l’instant la pénétration du marché est infime. Mais la situation pourrait se compliquer très sérieusement et devenir à terme insoutenable quels que soient les scénarios choisis. Quand les grandes firmes automobiles allemandes déclarent se tourner vers la voiture électrique ainsi que Peugeot en France, on ne peut que constater que la situation de n’importe quel mix énergétique supposé réduire l’empreinte carbone de la production d’électricité par le développement des VRE ne pourra en aucun cas satisfaire une consommation supplémentaire d’électricité pour réduire à juste titre les émissions de carbone dans le secteur des transports. Ce rapport comporte à l’évidence des omissions trop importantes pour n’avoir pas été prises en compte. Il faut seulement retenir l’estimation de 16 milliards de dollars par GWh d’électricité d’origine VRE qui rend de facto tout projet de mix énergétique irréalisable.

Source et illustration (page de couverture) : rapport OECD-NEA n°7299

Le MIX énergétique, encore une tarte à la crème !

Lu dans le Figaro en ligne du 4 juin (voir le lien) :

INTERVIEW – Tarifs de l’énergie, gaz de schiste, fermeture de Fessenheim, la ministre de l’Écologie fait le point alors que le débat national sur l’énergie touche à sa fin.

À l’issue du débat national sur l’énergie qui doit s’achever avant l’été, le gouvernement prévoit toujours de faire voter à l’automne une grande loi d’orientation énergétique. La tâche apparaît néanmoins compliquée tant les positions des différents acteurs sont tranchées. Même s’il recherche le consensus, le gouvernement devra prendre ses responsabilités. Delphine Batho, la ministre chargée de l’énergie, est en première ligne.

LE FIGARO. – Le débat national sur la transition énergétique touche à sa fin. Fait-il bouger les lignes?

Delphine BATHO. – Oui, je le pense. Je souhaite qu’à l’issue de ce débat, nous parvenions à un compromis de toutes les parties prenantes -entreprises, syndicats, ONG, État, élus- pour lancer un «New Deal écologique», une relance de l’économie par la transition énergétique. Il y a encore quelques mois, cet objectif commun était loin d’être acquis. La situation n’est plus tenable: 69 milliards d’euros de déficit énergétique dans la balance commerciale, une hausse structurelle du coût de l’énergie, une trajectoire fixée par l’Europe pour les énergies renouvelables et l’efficacité économique qui n’est pas respectée. La transition énergétique, c’est un choix stratégique que doit faire la France dans un contexte de récession. La nouveauté, c’est que l’investissement dans la réduction de la consommation d’énergie fabriquera de la croissance. Nous pouvons faire encore 43% d’économie d’énergie dans l’appareil de production en France, c’est considérable. Nous devons bâtir un nouveau modèle. Il faut arrêter de voir l’économie verte comme une niche.

Comment faire la transition énergétique sans explosion de la facture pour le consommateur de gaz ou d’électricité?

Il y a déjà une hausse structurelle du prix de l’énergie indépendamment de la transition énergétique. Les travaux d’efficacité énergétique relèvent aussi d’une stratégie de protection du pouvoir d’achat. Quand vous faites des travaux dans une maison qui permettent de réduire la consommation de gaz ou d’électricité de 30 ou 40 %, c’est substantiel. Prenons l’exemple de l’Allemagne: le kilowattheure y est 87 % plus cher qu’en France, mais grâce aux économies d’énergie sous toutes leurs formes, la facture du consommateur est en moyenne moins élevée. Nous sommes en train de déployer le guichet unique sur les économies d’énergie et lancerons une grande campagne de communication à la rentrée avec l’Ademe.

L’autorité de la concurrence et les opérateurs alternatifs souhaitent la suppression des tarifs réglementés du gaz et de l’électricité pour permettre une vraie concurrence. Y êtes-vous favorable?

Non. Les tarifs réglementés jouent un rôle de prix plafond et protègent le consommateur. S’ils n’existaient pas, rien ne limiterait la hausse des prix. Les tarifs réglementés n’empêchent pas la concurrence d’exister.

EDF traîne-t-il des pieds pour fermer Fessenheim?

Nous comptons sur la mobilisation de tous les acteurs, et notamment d’EDF. Le premier ministre l’a rappelé en recevant Francis Rol-Tanguy. Si l’on ne ferme pas Fessenheim, la part du nucléaire dans le bouquet électrique va augmenter puisque l’EPR de Flamanville va entrer en service au même moment. La fermeture de Fessenheim permettra de maintenir le nucléaire au même niveau. Nous devons diversifier notre mix électrique. Lorsque l’Autorité de sûreté nucléaire met en garde contre l’éventualité d’un risque de défaut générique, c’est-à-dire portant sur plusieurs réacteurs de même modèle, cela plaide pour la diversité du mix et justifie l’objectif de ramener le nucléaire de 75% actuellement à 50% à l’horizon 2025. Le modèle français de transition énergétique peut être celui d’une complémentarité entre les renouvelables et le nucléaire. Nous n’avons pas vocation à faire moins de nucléaire pour faire plus de CO2.

http://www.lefigaro.fr/conjoncture/2013/06/04/20002-20130604ARTFIG00285-bathoconsommer-moins-d-energie-fabriquera-de-la-croissance.php

Donc, dans le Figaro en ligne du 4 juin dernier, j’ai noté cette interview de notre Delphine nationale que je me suis permis de recopier partiellement ici au cas où elle ne soit plus disponible en ligne car, contrairement au Guardian par exemple, il faut être abonné pour avoir accès aux articles d’archives du Figaro. J’ai tout de même eu la correction de citer le lien de l’article en question. En lisant cet article et en prenant le temps d’analyser les propos de la ministre de l’effritement énergétique, on relève tellement de contradictions que c’est à se demander si elle sait de quoi elle parle. Je lis : «  La situation n’est plus tenable: 69 milliards d’euros de déficit énergétique dans la balance commerciale, une hausse structurelle du coût de l’énergie », puis plus loin : «  Si l’on ne ferme pas Fessenheim, la part du nucléaire dans le bouquet électrique va augmenter puisque lEPR de Flamanville va entrer en service au même moment. La fermeture de Fessenheim permettra de maintenir le nucléaire au même niveau » . On ne peut que constater la contradiction entre la nécessité de réaliser des économies énergétiques qui grèvent la balance commerciale française, près de 70 % du déficit commercial français est généré par les importations de produits pétroliers, et la fermeture d’une centrale nucléaire qui aggravera cette même facture énergétique, et tout ça pour arriver à un « mix » énergétique de 50 % de nucléaire et pour le reste, c’est encore l’inconnu, abattre des forêts pour brûler le bois et faire tourner des turbines, couvrir les prairies de panneaux solaires « made in France » donc très coûteux puisque les « made in PRC » seront surtaxés ou de moulins à vent, des dizaines de milliers au moins, pour atteindre ces 50 % fatidiques. Pas de réponse claire sinon un verbiage diarrhéique du genre : « Le modèle français de transition énergétique peut être celui d’une complémentarité entre les renouvelables et le nucléaire. Nous n’avons pas vocation à faire moins de nucléaire pour faire plus de CO2 ». J’aime bien le « peut être » quant aux renouvelables, pas de précisions. Et faire moins de nucléaire pour faire plus de CO2, il n’y a qu’à voir l’exemple du Japon qui a fermé tous ses réacteurs nucléaires (seules deux tranches de la centrale d’Oi sont opérationnelles à ce jour) a vu sa facture énergétique s’aggraver dramatiquement et le Japon a finalement été contraint et forcé par les évènements de quitter le protocole de Kyoto. Madame la ministre de l’effritement énergétique ne sait donc assurément pas de quoi elle parle. Ce pays est foutu comme se complait à le répéter inlassablement H16 (et il a bien raison).

J’avais écrit ceci au mois de janvier à propos de la fermeture de Fessenheim, programmée pour des raisons strictement idéologiques :

https://jacqueshenry.wordpress.com/2013/01/26/suite-mon-billet-sur-la-fermeture-annoncee-du-cpn-de-fessenheim/