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Le système électrique français en 2050 - prospective

On peut voir ici une "note brève" sur une consultation publique lancée par RTE en février 2021 et des commentaires sur le document de RTE servant de base à cette consultation publique.


Ici, une note brève en juillet 2020 : une prospective de l'électricité en France, optimiste et ouverte sur le monde

Au sujet d'un système électrique sans nucléaire, six conditions, l'analyse d'une étude menée par une équipe du CIRED, une note brève sur le sujet une autre sur le mauvais usage fait des résultats de cette étude, livrés aux médias sans précautions oratoires.

La consommation pour le chauffage : depuis plus de vingt ans "on" nous dit qu'il est "mal" de "gaspiller l'énergie",
que "l'énergie la moins chère est celle que l'on ne consomme pas", qu'il faut donc une isolation parfaite des logements existants,  etc. Mais dépenser beaucoup pour éviter peu de consommation électrique (grâce aux pompes à chaleur) et encore moins de CO2 (puisqe l'électricité sera produite presque sans émissions de CO2), cela interroge...Voir ici une page sur  la consommation d'énergie de chauffage



 

Dans une France "neutre en carbone", l'énergie consommée sera essentiellement de l'électricité ou une autre forme d'énergie produite à l'aide d'électricité.
Les questions que pose une prospective de l'électricité sont donc d'une très grande importance. Elles sont multiples et de toute nature :
- la consommation finale : la consommation annuelle et le profil de consommation, y compris les reports de consommation et les effacements définitifs
- les moyens de production : nucléaire, bioénergie, éoliennes, photovoltaïque, hydraulique
- les moyens d'ajuster à tout instant production et consommation : Steps, batteries, production de gaz de synthèse pour produire de l'électricité, production à partir de gaz (gaz fossile, biogaz ou gaz de synthèse), production et stockage de chaleur, importation ou exportation
- la production d'autres formes ou support d'énergie : chaleur avec les pompesà chaleur ou par effet Joule ; production de biocarburant pour bien employer le carbone organique ; production d'hydrogène.
- la sécurité de fonctionnement du système électrique : la stabilité des réseaux ; la sûreté du réseau numérique de contrôle commande ; les risques d'accident.
- le effets sur l'environnement en France et à l'étranger : pollutions, consommation d'espace et de sols, consommation de matériaux
- l'autonomie de ls Frace et la sécurité d'approvisionnement
- la responsabilité de l'Etat pour un service public de l'électricité v/s l'union européenne.
- La place de la France dans le monde : pourquoi vouloir ici la neutralité carbone si une coopératoin avec des pays pauvres réduit tout autant les émissions mondiales en dépensant moins tout en aidant au développement de ces pays ? La responsabilité de la France qui maîtrise une technologie, le nucléaire, dont le monde aura besoin.

Un gros travail en cours, mené par RTE, Réseau de transport électrique :

Cette réflexion est menée avec des groupes de travail assez largement ouverts où s'expriment des points de vue très diversifiés. RTE a ouvert une consultation publique à la fin de janvier 2021 en publiant un document intermédiaire : les hypothèses sur la consommation, plusieurs scénarios qui diffèrent surtout par la capacité nucléaire en 2050 ; les hypothèses de coût. Ce document soumet également à consultation les méthodes de calcul de dépenses et la façon de prendre en compte des aspects non économiques (environnement, acceptabilité et autres).

Ici des commentaires sur ce document de RTE

Voir un autre scénario 

 







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Le travail de RTE
sur la prospective pour 2050

- Une consulation largement ouverte
- Un travail très sérieux
- Des documents de travail provisoires publiés.

Mais

-Le hypothèse de consommation sont beaucoup trop basses
- Certaines hypothèses de coût sont très contestables
- Les situations tendues  ne sont pas encore décrites (probabilité, amplitude, durée).

Ce travail devrait être complété

- Avec d'autres hypothèses de consommation de façon à minimiser l'ensemble des dépenses de production et d'économie d'électricité
- En supposant que des émissions en France en 2050 pourraient être compensées par des émissions évitées par exemple en Afrique
- En supposant que la durée de vie des réacteurs nucléaires puisse dépasser légèrement 60 ans.







 

La consultation de RTE sur le bilan prévisionnel 2050

Quelques commentaires

 

RTE a engagé un gros travail pour étudier plusieurs scénarios d’évolution du système électrique d’ici à 2050. Il a constitué plusieurs groupes de travail largement ouverts. C'est une démarche systématique, qui aborde non seulement les aspects techniques et économiques, mais aussi ce qui touche à  l'environnement, en France et dans les pays où sont produits les équipements et les matières utilisés en France, à la façon dont les moyens de production et de stockage seront ou non acceptés par la population ; les émissions de CO2 directes et indirectes sont soigneusement évaluées.

RTE  a élaboré plusieurs scénarios conduisant à une production d’électricité sans émissions de gaz carbonique. Il a publié un document pour une consultation publique

Cette consultation porte sur le contenu des scénarios, sur les hypothèses de coût et de performance des moyens de production et de stockage et sur le coût de certaines mesures d’économie d’énergie ; elle porte aussi sur les méthodes permettant de comparer ces scénarios selon différentes approches : technique, économique, environnementale, sociétale.


C'est l'occasion de demander à RTE d'étudier d'autres hypothèses : une consommation d'électricité largement supérieure ; la possibilité de compenser des émissions en 2050 par une contribution au financement dans des pays en développement de moyens de production d'électricité sans émission de CO2 ; la possibilité de prolonger la durée de vie de réacteurs nucléaires de quelques années au-delà de 60 ans.

Plan de cette note
La consommation finale / la production d'électricité selon les scénarios de RTE /remettre en cause la SNBC pour être plus efficace dans une perspective mondiale / le CO2 se moque des frontières / un autre scénario ouvert sur le monde // autres observations sur les scénarios présentés par RTE.


La consommation finale : des hypothèses proches des objectifs de la SNBC approuvée par la loi - hypothèses invraisemblables

 

Dans son scénario de référence, RTE suppose que la consommation finale hors production serait de 630 TWh y compris les pertes en ligne et 50 TWh pour la production d’hydrogène ; soit 580 TWh avant les pertes en ligne pour la consommation finale contre 470 TWh aujourd’hui. Soit une augmentation de 110 TWh.

Une variante non encore chiffrée prendra en compte l’effet de la réindustrialisation du pays.

Ces hypothèses de consommation finale sont celles de la SNBC. Elles sont beaucoup trop basses.

 

Le logement

RTE n’a pas voulu s’écarter des hypothèses de consommation de la SNBC approuvée par la loi sur la transition énergétique, avec notamment l’hypothèse que tous les logements existants auront été mis au standard « bâtiment basse consommation », c’est à dire en classe B ou A du DPE, le diagnostic de performance énergétique.

Ainsi, les scénarios supposent que le chauffage se fera sans gaz fossile ni fioul et avec une consommation d’électricité inférieure à ce qu’elle est aujourd’hui. De plus, RTE suppose que les dépenses pour faire passer un logement de la classe F à la classe B du DPE seront de 130 € par mètre carré, soit 20 000 € pour un mpntant de 130 mètres carré.

Il serait beaucoup moins coûteux de mettre les « passoires thermiques » en classes D du DPE et d’équiper les logements de pompes à chaleur.

La consommation d’électricité serait supérieure de 80 TWh/an aux hypothèses retenues par RTE sans effet sur les émissions de CO2 puisque l’électricité serait produite sans énergie fossile - voir par exemple ici.

 

Les transports

Le carburant pétrolier sera remplacé essentiellement par des l’électricité. 3 litres d’essence, soit 30 kWh seront remplacés par 10 kWh d’électricité. RTE suppose que la consommation d’électricité pour les transports sera supérieure de 100 TWh à ce qu’elle est aujourd’hui, pouvant donc remplacer 30 millions de mètres cube de carburant alors que celle-ci est aujourd’hui de 42,5 millions de mètres cube, y compris a consommation des poids lourds.

 

Le profil horaire de la consommation

Dans les simulations, la consommation est calculée à partir d’un profil horaire de référence, celui-ci pouvant être modifié par des anticipations (par exemple les chauffe-eau) ou des reports (par exemple la machine à laver) de consommation. Le document soumis à consultation ne dit pas ce que serait le profil horaire de la consommation. Dans ses travaux, l’ADEME a élaboré un profil horaire de consommation qui s’adapte à la production photovoltaïque. Si RTE retient ce profil, il ne faudrait pas y ajouter de grosses possibilités de déplacement de consommation. Mais RTE n'a pas encore publié quelques profils horaies de consommation.

 

La production d’électricité

 

Les scénarios de production

Quatre scénarios supposent que les réacteurs nucléaires arrivant en fin de vie ne sont pas remplacés par d’autres réacteurs nucléaires. La capacité nucléaire en 2050 serait nulle ou inférieure à 15 GW.

Quatre scénarios supposent que la capacité nucléaire en 2050 serait dans une fourchette de 35 à 55 GW. La production nucléaire serait inférieure à 50 % de la production totale d’électricité, sauf dans un cas où elle serait légèrement supérieure.

 

Les parcs de production étudiés par RTE sont cohérents avec le niveau de consommation

 

Avec le simulateur du système électrique utilisé ici, on retrouve qu’il est possible de répondre à la demande avec les différents parcs de production de RTE et sans énergie fossile lorsque la consommation a le niveau annuel retenu par RTE et le profil horaire élaboré par l’ADEME pour ses scénarios "électricité 100% renouvelable".

 

La sécurité d’approvisionnement et la stabilité du réseau

 

Le document de consultation se borne à mentionner les moyens concourant à l’équilibre entre fourniture et consommation d’électricité (déplacements de consommation, batteries, moyens de production pilotables, importations) sans dire dans quelle mesure ils seront sollicités.

Lorsque la capacité nucléaire est très basse, le rapport suppose que la stabilité du réseau sera préservée d’une façon ou de l’autre sans précision. Il se réfère aux conclusions d'une étude faite avec l'AIE qui conclut que la stabilité d'un réseau sans nucléaire pourrait assurée si, si et si. Avant de s'en assurer il faudrait faire de gros travaux de recherche et développement.

 

Sur une production sans CO2 ni nucléaire, on peut  voir ici les commentaires sur une étude faite par une équipe du CIRED.

 

Remettre en question la SNBC pour être plus efficace dans une perspective mondiale

 

Le CO2 se moque des frontières !

Pour diviser par deux la consommation d’énergie, les dépenses d’économie d’énergie seront très lourdes et sans effet sur le CO2 si l’électricité peut être produite sans énergie fossile.

En 2050, les émissions mondiales de CO2 seront encore abondantes, notamment venant de pays d’Afrique où aujourd’hui 650 millions de personnes vivent sans électricité ou avec une électricité produite à partir de groupes électrogènes.

Faudrait-il dépenser en France plusieurs centaines d’euros par tonne de CO2 évité (jusqu’à 750 € selon la commission Quinet du Plan) alors qu’il suffirait de moins de 100 € pour éviter l’émission d’une tonne de CO2 depuis une région d’Afrique ?

 

Un autre scénario ouvert sur le monde

- Une consommation finale après pertes en ligne de 680 TWh (proche de celle du scénario Négatep de Sauvons le Climat) soit 730 TWh avant les pertes en ligne. C’est 150 TWh de plus que selon le scénario de référence de RTE.

- Une production à partir de gaz fossile de quelques dizaines de TWh/an en 2050,  les émissions de CO2 étant compensées par des émissions évitées en Afrique.

- Ne pas exclure que la durée de vie du nucléaire puisse être légèrement supérieure à 60 ans, par exemple une durée moyenne de 65 ans. On sait déjà qu'aux Etats-Unis plusieurs réacteurs ont l'autorisation de fonctionner 80 ans.
- La répartition entre nucléaire, éoliennes et photovoltaïque dépendra du coût de ces moyens de production et d’autres considérations : la façon dont les éoliennes seront acceptées, la consommation de matériaux (béton, cuivre, fer, matières rares et coûteuses), les effets sur l’environnement en France et là où les minéraux sont raffinés.

- Si l'on cherche à minimiser les dépenses de production et de consommation d'électricité et si l'on suppose que la production à partir de biogaz ou de gaz fossile sera en 2050 de 40 ou 50 TWh/an, on calculera probablement que le parc de production comportera 70 GW de nucléaire et que la capacité globale de l'éolien et du photovoltaïque sera du même ordre.

- La neutralité carbone pourrait être atteinte en 2070 avec moins de 90 GW nucléaire, c’est à dire le remplacement un pour un des réacteurs existants.


 

Autres observations sur le document de consultation de RTE

 

Les scénarios sans renouvellement du nucléaire voir aussi ici « six si ».

RTE devra apporter des réponses sur les sujets suivants :

- la stabilité du réseau,

- la capacité des batteries

- la description précise des situations de stress, soit que la demande faite aux moyens pilotables est très forte, soit qu’elle se maintient longtemps à un niveau élevé.

- la capacité d’électrolyse pour le P2P2G

- la capacité de CCG, TAC et groupes électrogènes : quelques centaines de GWh de batteries permettent de garantir 20 GW

- la capacité d’électrolyse pour la production d’hydrogène hors consommation électrique, le coût de production d’hydrogène, plutôt élevé vu le facteur de charge de l’électrolyse (2000 heures/an)

- l’accueil par la population de la perspective de voir 30 000 éoliennes sur terre et des milliers de kilomètres carrés de panneaux photovoltaïques

- la dépendance à l’égard de l’étranger du fait de la technique ou des matériaux

- la capacité des éoliennes flottantes

- la sécurité des réseaux numériques de contrôle-commande

 

Les leviers de flexibilité

Pour apporter un avis, il serait utile d’avoir une description précise des situations tendues, c’est à dire celle où la demande faite aux moyens pilotables est forte en intensité et /ou en durée.

Il faudrait que RTE fournisse la chronique horaire de consommation qui lui sert de référence.

 

Les interfaces entre l’électricité et les autres vecteurs énergétiques, et notamment de l’hydrogène

Les répliques que j’ai faites de différents scénarios montrent que lorsque la production d’électricité est faite sans consommer de biométhane ni de gaz fossile, les possibilités excédentaires permettent de produire près de 50 TWh d’hydrogène (50 TWh d’électricité consommée) à un coût de 2 €/kg si l’électricité est valorisée à 10 €/MWh.

Mais ce résultat est obtenu du fait que le parc de production d’électricité n’est pas celui qui pourrait fournir l’électricité à la consommation finale au moindre coût. Tout se passe alors comme si le consommateur d’électricité finançait la production d’hydrogène.

 

Il serait bon d’étudier le rôle du biocarburant et du biofioul, l’un et l’autre utiles pour effacer une consommation d’électricité en cas de besoin dans des véhicules ou un chauffage hybrides.

 

Tenir compte du système énergétique européen

Il est cohérent de s’appuyer sur des scénarios européens qui visent la neutralité carbone en 2050. En même temps, on ne peut pas être sûr qu’ils seront respectés. Il est donc prudent d’en étudier d’autres car il ne faut pas oublier que la responsabilité politique est nationale, non pas européenne.

 

Quel cadrage pour l’analyse technique du système ?

Ajouter un thème d’étude : la vulnérabilité du système numérique de contrôle-commande.

 

Quel cadrage pour l’analyse sociétale des scénarios ?

L’objectif de neutralité carbone devrait être recherché au moindre coût.

De la même façon qu’il est légitime de mesurer les émissions de CO2 évitée à l’étranger en rapatriant certaines productions industrielles, de même il serait légitime de tenir compte des émissions évitées par des actions menées à l’étranger avec un financement français.

RTE devrait veiller à ne pas sortir de son domaine de compétence.

 

Quel cadrage pour les analyses environnementales ?

La grille d’analyse est pertinente.

 

Quel cadrage et quelles hypothèses pour l’évaluation économique des scénarios ?

Une précision : il arrive que RTE mentionne les dépenses futures générées par des décisions passées ; il en est ainsi du coût de démantèlement des réacteurs existants : il ne doit pas entrer dans le coût de la prolongation de leur fonctionnement.

 

Des hypothèses de coût me paraissent très basses.

 

Eolien et photovoltaïque

Bien que les LCOE ne permettent pas d’évaluer l’intérêt d’une mode de production par rapport à un autre dans un système de production d’électricité, ils permettent de mesurer les progrès d’efficacité de chaque moyen de production.

RTE ne donne pas les facteurs de charge ; supposons qu’ils soient de 1200 h/an pour le PV, 4300 h pour l’éolien en mer, 2300 h pour l’éolien sur terre. Avec les hypothèses de coût servant de référence les LCOE sont les suivants :


éolien sur terre : 39,4 €/MWh ; éolien en mer posé : 24,8 €/MWh ; flottant  : 35,6 €/MWh

PV sur sol : 31,2 €/MWh ; grandes toitures : 47,3 €/MWh ; résidentiel : 117,9 €/MWh.

 

Coût des dispositifs d’efficacité énergétique


Rénovation à haut performance : 160 €/m² durée de vie 50 ans (p. 90)

Pour 130 m2, une rénovation permettant de passer de la classe E ou F en classe B du DPE coûterait 21 000 €, VMC comprise.  A ce prix là, j’achète !