Les politiques de lutte contre le réchauffement climatique se traduisent par une transition énergétique basée sur une électrification renforcée et bas carbone impliquant une part élevée d’énergies renouvelables intermittentes. Dès lors, comment assurer l’équilibrage des systèmes électriques et garantir notre approvisionnement ? Quels rôles et interactions pour la France et ses voisins ? 

Intervenants :

Fabrice Arroyo, Responsable Mastère Energie – Grenoble Ecole de Management ;

Etienne Beeker, Conseiller Scientifique – France Stratégie

FA : Analyse du “mix électrique français” en janvier 2021 à l’aide des documents ci-dessous. A savoir que le thermique comprend le gaz et le charbon. On peut se rendre compte que le nucléaire est passé pour la première fois sous la barre des 70% de la production d’électricité française en 2020.

 

EB : Précisons que “France Stratégie” est le nom de l’ancien commissariat au plan, rattaché au cabinet du 1er ministre. Chaque Etat européen compte sur l’autre pour assurer son équilibre énergétique.

FA : Pourquoi s’intéresser au sujet de la production électrique française, et quels sont les risques en matière de sécurité d’approvisionnement ?

EB : Le plus important c’est d’éviter les microcoupures et les pannes, car tout un process industriel peut être impacté car il faut tout redémarrer.

FA : Il y a aussi certes le risque de sous production mais aussi de surproduction, notamment dans l’éolien ou le solaire.

EB : Oui, en été, pendant les vacances, les industries marchent moins et ne sont pas quoi faire de toutes cette énergie. Exemple : Californie qui fonctionne beaucoup en solaire, cela a donné lieu à des blackout l’été dernier.

EB : 10% de l’électricité française sont assurés par le solaire et l’éolien. On les appelle les énergies intermittentes. Elles produisent moins souvent ; en puissance l’éolien produit plus mais moins souvent. Ce qui pose un pb avec les énergies éolienne et surtout le solaire c’est la puissance à gérer ! Il faut donc des parcs flexibles.

L’Allemagne qui est très avancée en matière d’éolien, n’a qu’1/3 d’énergie intermittente pour prévenir ce risque. Et 8% de l’énergie allemande est produite grâce à la biomasse. L’Allemagne est au centre de l’Europe et est donc interconnectée avec ses voisins. En cas d’absence de vent : elle importe de l’Angleterre, et du Danemark et des pays scandinaves pour les réserves hydrauliques, cela permet des échanges flexibles, qui absorbent les excédents de renouvelable de l’Allemagne en cas de besoin. Et avec la Suisse et l’Autriche qui sont aussi 2 réservoirs hydrauliques.

FA : A quelles conditions peut-on envisager 50% d’énergie renouvelables intermittentes en France d’ici 2050 ? A noter que dans le scénario du rapport du RTE : il n’est dit pas que cela sera possible mais il parle des prérequis en matière de faisabilité technique.

EB : En effet, ils mettent en avant 4 conditions techniques pour augmenter la part des énergies renouvelables (ER) dans le mix énergétique français :

  1. Le problème des ER, c’est que ce sont des énergies qui n’ont pas d’inertie, ce ne sont pas des machines tournantes. Le réseau électrique européen et dans le monde entier fonctionne en alternatif et pas en continu, il change cinquante fois par seconde en France. Toutes les machines tournantes d’Europe de l’Ouest sont absolument synchrones et exactement en phase pour pas qu’il n’y ait d’ondes perturbatrices. Si une région se désynchronise du reste, on la déconnecte du reste pour sauver le reste du réseau. Très difficile de maintenir la fréquence dès qu’on dépasse un certain seuil. On ne sait pas faire à grande échelle !
  2. Autre problème : la faible flexibilité à court à terme, donc à l’intérieur d’une même journée, pour les ER. Les Californiens ont au ce pb cet été car il y a une descente rapide à 17h du solaire, surtout si on est près des tropiques. Tandis qu’il est à son maximum vers 12h. Or la consommation augmente le soir pour les ménages, avec l’usage domestique, les véhicules électriques en charge… Il faut composer avec ce pb de “Dock Curb” : la courbe en canard comme l’appelle les Californiens. Ils pensent donc à installer des batteries pour stocker mais elles coûtent très cher !! On peut aussi piloter la demande, c’est-à-dire interrompre les équipements ou démarrer les équipements pour gérer ce pb. Certes de plus en plus de compteur Linky sont installés en France qui pourrait y aider, mais la gestion de la demande est très peu usitée en France, cela ne marche pas. En Allemagne ils n’interrompent pas leurs industries !
  3. Problème de “Back Up” : à savoir les moyens dont il faut disposer pour faire face à des moments sans vent ou soleil pendant plusieurs jours. Il y a les centrales à gaz ou nucléaires pour pallier à ce problème. Les batteries sont inopérantes comme elles ne fonctionnent pas sur plusieurs jours. On ne peut plus construire de centrales thermiques ou à gaz en France de nos jours. Alors que les Allemands misent sur les centrales à gaz encore.
  4. Enfin le dernier enjeu est celui des réseaux : plus on est maillé, plus on est interconnecté ! Des énergies locales induisent le développement de réseaux aussi. Le réseau en lui-même fait moyen de flexibilité, c’est le plus important. Et le réseau est très cher.

FA : Le rapport RTE n’évoque pas le pb économique : quel prix pour les ER pour le consommateur dans un tel système ? Autre pb : l’acceptabilité de tarif, du pilotage de la demande : tout le monde n’accepte pas qu’on interrompe son chauffage ou son ballon d’eau chaude, ou qu’il y ait la construction d’un champs solaire ou éolien à coté de chez soi ! Au sud de Bordeaux il aurait fallu défricher un bon nombre d’hectares de forêt, pour mettre un parc solaire comme prévu, cela a créé un problème. Et c’est encore pire pour l’éolien. Un ingénieur sait tout faire cependant…

Comment l’hydraulique peut pallier au problème des ER ?

Il existe trois gros types d’énergie hydraulique :

  • l’hydraulique de grand barrage : qui stocke l’énergie pour plusieurs jours et semaines.
  • l’hydraulique d’éclusée : qui utilise des petits réservoirs dans les fleuves avec une flexibilité journalière
  • l’hydraulique au fil de l’eau : pas de stockage, ce son par exemple les barrages qu’on a sur le Rhin et le Rhône, on a de l’énergie fatale là, même si on n’en a pas besoin.

FA : Quid de l’hydrogène vert ?

EB : pb de l’hydrogène : c’est une technologie qui n’est pas mûre, même si ancienne, les électrolyseurs coûtent cher. La technique alcaline est très mature cependant mais n’a pas la souplesse de la technologie PEM (Proton Exchange Membrane) à échange de proton, plus réactive mais encore plus chère, car sur la membrane échangeuse de proton il y a des matériaux précieux comme le platine dont on ne sait pas s’affranchir comme catalyseur. Les rendements en plus de l’hydrogène sont relativement médiocres. Quand on passe de l’électricité à l’hydrogène, on perd 40% d’énergie, et puis il faut la stocker et si on repasse dans les piles à combustible, on reperd encore, car même catalyseur, à l’iridium. C’est din un outil très capitalistique. Il ne fonctionne qu’une centaine d’heures par an pour pallier aux ER, ce n’est pas assez pour être rentable, on a une rupture de charge. Le CEA s’intéresse à l’hydrogène mais fabriqué par le nucléaire. On peut le changer pour faire de la chaleur sous forme de gaz, ce qui est plus rentable.

Est-ce que la RTE n’a pas suffisamment questionné ces questions d’approvisionnement européen en matière d’énergie ?

La RTE alerte sur les 4 hivers prochains et appelle le gouvernement à différer l’arrêt des tranches nucléaires dans la DPE et à garder des centrales à charbon en gardant Cordemais (Loire-Atlantique).

EDF envisage d’ici 2030 entre 30% et 40% de part du nucléaire pour sa part dans le mix énergétique français. Cela semble difficile de descendre en dessous dans le mix qui comprendrait 15% d’hydraulique. On n’a aucune éolienne en mer, le rapport de 2011 sous Sarkozy en proposait mais 10ans après on ne les a toujours pas ! Contrairement aux Anglais !

Il faudrait aussi davantage d’intégration avec des DPE coordonnées à l’échelle européenne, n’est-ce pas le plus important ?

Il n’y a pas de politique européenne de l’énergie, c’est malheureux. Par exemple en 2011, l’Allemagne décide de sortir unilatéralement du nucléaire et ne concerte personne. Elle veut sortir du charbon d’ici 2038 et n’en parle à personne aussi. La France fait sa DPE seule aussi. On a cependant une coordination à court terme entre les réseaux de transport. Il existe un marché court terme de l’énergie en matière de blackout. Mais cela ne fonctionne pas sur le moyen terme : les ER ne sont pas intégrées au marché. Elles sont rémunérées à tarif fixe, on est loin d’une rémunération sur les prix de marché, du coup elles n’ont pas de retour sur investissement. Si on n’a plus de renouvelable cela ne peut pas fonctionner. Les pays ont mis au point des marchés de capacité pour le back up et sont donc rémunérés à la puissance. Et là, pas de coordination entre les Etats. Cela a fait augmenter le prix de l’électricité en France. On passe de 3euros par mégawatheure à 6euros : c’est le prix de la capacité.

Derrière la sécurité d’approvisionnement on a des enjeux de souveraineté : aucun Etat européen n’est prêt à lâcher du lest sur son choix individuel de mix énergétique. D’un point de vue géopolitique, il y a la menace de rétorsion américaine sur les entreprises européennes à cause du gazoduc “North Stream” qui va de la Russie à l’Allemagne à travers la Baltique et donc ne traverse pas la Slovaquie, la Tchéquie ou l’Ukraine, en s’affranchissant de ces corridors. Les Américains considèrent que les Allemands appuient leur sécurité d’approvisionnement sur les Russes, J.Biden et D.Trump pensent pareil.

Cependant la politique commune énergétique européenne se renforce au fur et à mesure que les ER se développent, car cela rend les gens plus dépendants et cela pousse les Etats à coopérer. Mais le réflexe est de se camper sur sa propre souveraineté. C’est sur le long terme que cela pose problème.

Toutes ces problématiques à relever n’offrent-elles pas un boulevard pour le développement des centrales à gaz ?

Oui, surtout que pour certains pays en Europe, c’est la bonne solution : Norvège et Pays bas en ont encore, mais ce n’est pas totalement propre ! On cherche même à les taxer : il y a une lutte à Bruxelles en ce moment : est-ce que le gaz est une énergie propre ou pas sachant qu’on émet 400 g de CO2 quand on produit de l’électricité à partir de gaz !