| retour
à la page d'accueil
Produire l'électricité sans nucléaire ? |
Le système électrique français en 2050-2070 - prospective
La stratégie nationale bas carbone SNBC
votée par le Parlement, le travail de prospective de l'électricvité de
RTE : leur hypothèse de consommation
d'électricité en 2050 est trop basse La SNBC
suppose que
la consommmation d'énergie sera divisée par près de deux. De plus elle
fait une hypothèse sur la ressorce en biomasse qui est probablement
excessive. L'hypothèse de
consommation d'électricité retenue ici : 900 TWh/an - La
consommation d'énergie en 2050 est supérieure
à l'objectif de la SNBC pour trois raisons principalement : la
consommation par l'industrie et
pour
produire de l'hydogène, la
consommation du secteur
numérique et 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 La consommation
d'électricité retenue ici est donc, avant les pertes en
ligne, de 900 TWh ou un peu plus, soit presque un doublement par
rapport à aujourd'hui, ce qui rejoint des évaluations faites par
ailleurs. Le moyen de simulation du système de
production d'électricité et d'hydrogène publié sur
ce site permet d'étudier facilement des scénarios reposant sur les
hypothèses de consommation et de production retenues par l'utilisateur.
Quelques résultats sont présentés ici. avec plus ou moins de nucléaire.
|
||||
| Les
questions que pose une prospective de l'électricité
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. |
|||||
|
|
|||||
|
|
|
|
|||
Un début de
débat
L'étude du CIRED était
sérieuse, je l'ai analysée. Une
liste de six conditions à réunir pour pouvoir
répondre à la demande
sans énergie fossile ni nucléaire a été
présentée dans une "note brève
(une page). J'ai envoyé en même temps au responsable de l'étude cette note et l'analyse à laquelle elle se réfère Un des destinataires m'a informé qu'il avait publié sur son site une réponse rédigée par les auteurs de l'étude. L'auteur du site qui a publié la réponse des auteurs es le président de la fondation Hulot. Le responsable de l'étude est Philippe Quirion, membre de Négawatt et président du RAC, Réseau action climat. Pour ce qui me concerne, l'objectif majeur est "moins de CO2 pour pas trop cher" (le titre de mon dernier livre sur l'énergie et l'effet de serre), en comptant les dépenses de production et d'économie d'énergie., sans oublier que le CO2 ignore les frontières et qu'il vaudrait mieux financer ailleurs des actions efficaces au lieu de dépenser chez nous sans effet sur les émissions. Un débat avorté J'ai demandé à Alain Grandjean de publier sur son site ma réponse aux observations de l'équipe de P. Quirion ; il n'en a rien fait. |
Six "si" pour de l'électricité "100 % renouvelable", sans nucléaire ni émisions de CO2 : six conditions aussi aisé que de mettre Paris dans une bouteille Il y a dix ans paraissait un livre qui se terminait sur deux courbes, une qui montait et une qui descendait : celle du coût du nucléaire montait ; celle du coût des éoliennes, du photovoltaïque et des batteries diminuait. La conclusion était claire : nous n'aurions plus besoin de nucléaire. L'idée chemine. La ministre a demandé à RTE d'en étudier la possibilité. Récemment une équipe du CIRED a publié un article qui conclut qu'une électricité "100 % renouvelable" coûterait moins cher que ce qu'elle coûte aujourd'hui. L'étude est sérieuse. C'est pourquoi j'ai passé du temps à l'analyser à l'aide de l'outil de simulation que j'utilise et dont une version est publiée. Les hypothèses de coût de l'éolien et du photovoltaïque sont - comment dire ? - héroïques. Mais, même en supposant que le "100 % renouvelable" ne coûte pas plus qu'avec du nucléaire, cela ne serait possible que si six conditions (au moins) étaient réunies 1- une très faible consommation d'électricité, donc de très grosses dépenses d'économie d'énergie 2- la stabilité du réseau sans l'apport d'inertie de masses tournantes de moyens de production 3- sont acceptés des dizaines de milliers d'éoliennes et des milliers de kilomètres carré de photovoltaïque 4- être indifférent à notre autonomie sur les matériaux et sur la technique 5- quant au vent et au soleil, il n'y aura jamais de situations pires qu'entre 2000 et 2017 6- ne pas s'inquiéter de l'insécurité d'une gestion tributaire du numérique. Ici - l'analyse de l'étude du CIRED version du 20 janvier ; une première version datée du 4 janvier a fait l'objet de quelques précisions sans effets sur les résultats et de compléments. - une note brève : Sans nucléaire ni CO2 ? Comme mettre Paris dans une bouteille , avec six "si" janvier 2021 - ma réplique à la réponse faite à cette note brève par les auteurs de l'étude du CIRED - une note brève Production d’électricité : quand une étude académique est livrée aux médias en réponse à une longue tribune des auteruspublie dans le Monde Vers un débat sérieux ? Après la diffusion de cette note brève, j'ai été informé de façon indirecte que les auteurs de l'étude du CIRED ont publié une réponse. A la lecture de leur étude et de leur réponse, il apparaît qu'une question de fond porte sur la méthode de réflexion. L'étude du CIRED traite de la production et du stockage d'électricité avec une hypothèse de consommation extrêmement basse. Ainsi, une telle étude et la publicité qui en est faite contribuent à répandre l'idée qu'il serait possible sans surcoût de répondre à la demande d'électricité sans émission de CO2 ni nucléaire - en oubliant les dépenses d'économie d'énergie. Voici ma réplique à leur réponse. La réponse des auteurs est ici, publiée sur le blog "la chronique de l'anthropocène" de Alain Grandjean Voir aussi une note brève Production d’électricité : quand une étude académique est livrée aux médias en réponse à une longue tribune des auteurs parue dans le journal Le Monde
1- Le niveau de consommation d'électricité Les auteurs de l'étude écrivent qu'ils ont testé leur modèle avec une demande d'électricité égale à la plus élevée jamais observée, 480 TWh en 1996 : avec leurs hypothèses de coût, une production sans nucléaire aurait été moins coûteuse qu'avec du nucléaire. Soit dit en passant la consommation en 2013 a été de 492 TWh (les auteurs ont peut-être pris la consommation corrigée des variations saisonnières) mais peu importe. Ils confirment donc ce que j'avais constaté avec mon modèle de simulation comme je le dis dans la note d'analyse à laquelle renvoie la "note brève". Voir p.8 et le tableau.10. Il n'y a donc pas de débat entre nous sur ce point. Mais il ne répondent pas à la question posée par le premier "si". Celui-ci porte sur les dépenses d'économie d'énergie permettant une très faible consommation d'électricité. Elles sont tellement élevées (ce que confirme l'étude faite par RTE et l'ADEME voir ici) que cette hypothèse n'est pas vraisemblable. Comme la consommation sera largement supérieure à cette hypothèse, les "si" suivants prennent une force encore plus considérable. La question des coûts de l'éolien et du PV est abordée dans le 7ème des 6 "si" - si j'ose dire. 2- La stabilité du réseau Ce deuxième "si" concerne l'équilibre instantané entre la fourniture et la consommation : l'inertie des masses tournantes donne au système électrique les fractions de seconde qui lui permettent de mettre en action les réserves primaires. Les auteurs se réfèrent à quelques réalisations en cours et mentionnent l'utilisation de compensateurs synchrones. "Les solutions, notamment des volants d'inertie et des condensateurs, sont déjà en fonction. Donc la gestion de fréquence et l'inertie du système électrique ne favorisent pas l'énergie nucléaire face aux énergies renouvelables". Leur réponse n'apporte donc rien à ce qui est écrit dans la note brève et dans l'analyse à laquelle elle renvoie. De bonne source, on apprend que l'étude faite par RTE et l'AIE conclura que, si l'on veut aller vers une très forte proportion d'éolien et de photovoltaïque, il faut "poursuivre les projets de R&D" et "lancer des démonstrateurs et des projets pilotes". Considérer que la question est résolue, c'est aborder avec une grande légèreté (d'autres diraient avec désinvolture) une question cruciale. Dire que cette question "ne favorise pas l'énergie nucléaire" est une erreur manifeste. 3- et 4 : l'acceptation des éoliennes par la population, les surfaces de photovoltaïque sur le sol et l'objectif "zéro artificialisation", l'autonomie en matières dont ont besoin éoliennes et photovoltaïque La réponse faite par les auteurs : les possibilités physiques d'implantation des éoliennes et du photovoltaïque existent. Certes, qui en doute ? La dépendance due à la consommation de matériaux n'est pas pire que notre dépendance due à l'achat d'énergie fossile. Ce n'est évidemment pas une comparaison pertinente. Pour ce qui est du nucléaire, notre dépendance ne crée pas de vulnérabilité pour plusieurs raisons dont celle-ci : les sources sont bien diversifiées, il est possible de stocker le combustible pour de nombreuses années. 5 - les cas de vent ou d'ensoleillement soleil très faibles J'avais écrit dans la note qui a été diffusée : "ne pas se préoccuper d'une faiblesse du vent et du soleil quelques jours durant". Les auteurs font remarquer qu'ils en tiennent compte. C'est exact dans une certaine mesure comme je l'ai noté dans mon analyse. Je m'étais rendu compte avant de lire la réponse des auteurs que la formulation de ce cinquième "six" pouvait laisser penser le contraire ; je l'ai donc modifiée. Car ce cinquième "si" doit être maintenu. En effet il ne suffit certes pas de dix-huit simulations climatiques pour évaluer le risque de vent et ensoliellement très faibles lorsque la demande est forte. Ces risques climatiques, qui s'ajoutent aux autres risques, augmentent considérablement les besoins de stockage et de capacités de secours. Les dix-huit simulations climatiques qu'ils ont faites les a conduits à supposer que la puissance en GW délivrée par les lacs et par les Steps et que la quantité d'énergie (en GWh) des Steps sont le double de ce qu'elles sont aujourd'hui, ce qui soulèverait des difficultés d'acceptation qu'ils n'ont pas mentionnées. J'ajoute que les difficultés 3,4 et 5 sont encore alourdies si la consommation est supérieure aux hypothèses retenues dans cette étude au point de devenir assurément insurmontables ; il faudrait en effet 100 à 150 GW d'éolien et de photovoltaïque de plus ; encore une fois voir l'analyse que j'ai faite de cette étude. 6- la vulnérabilité des systèmes numériques Les auteurs écrivent que cet aspect n'est pas traité dans l'étude. Ils ajoutent : "Aucune étude ne semble avoir montré que les renouvelables étaient plus sujets à des risques de cyber-sécurité que l'industrie nucléaire". Cette réflexion ne répond évidemment pas à la question posée par ce sixième "si". Un réseau numérique est beaucoup plus difficile à protéger que des cibles ponctuelles bien définies. Le système peut êre attaqué sans que la victime ne s'en rende compte sur le moment et cela peut durer des mois ou des années. Or les dommages, pour les victimes et pour le pays en général peuvent être graves sans qu'il soit possible d'en connaître la cause. Le réseau de contrôle commande d'un système comme l'imaginent les auteurs de cette étude sera une proie de choix. Mais je rejoins l'équipe du CIRED : cette question n'est peut-être pas suffisamment évoquée. 7- Les coûts de production et de stockage de l'électricité Les auteurs écrivent que les estimations de coûts sont basées sur des rapports d'organismes indépendants et reconnus et que leurs simulations ne font pas appel à des éoliennes flottantes. Sur les côtes françaises, les fonds descendent assez vite. Des éoliennes posées en mer seront donc proches de la côte. Par ailleurs l'étude ne compte pas les coûts de raccordement à la côte D'autre part, avec une consommation d'électricité plus importante, il faudra des éoliennes flottantes, qui sont beaucoup plus chères. Quoi qu'il en soit, le débat sur les prévisions de coût dans trente ans ne peut pas être tranché assurément. Par ailleurs, ma "note brève" remarque que, d'une part, l'acheminement de l'électricité fluctuante et dispersée et, d'autre part, un réseau de distribution où l'électricité pourra circuler dans les deux sens coûteront beaucoup plus cher qu'aujourd'hui. Cela n'est pas évoqué dans la réponse des auteurs. |
||||
| |
|
|
|||
|
février 2021 La consultation de RTE sur le bilan prévisionnel 2050 Quelques commentaires La réponse que j'ai envoyée à RTE est ici 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
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 :
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 !
|
||||
|
|
|
|
|||