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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.
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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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.
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. - 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 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 :
PV sur sol : 31,2 €/MWh ; grandes toitures : 47,3 €/MWh ; résidentiel : 117,9 €/MWh. Coût des dispositifs d’efficacité énergétique
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 ! |
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