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Réseau centralisé ou local ?

Lors d’une conférence récemment organisée par la mairie de Sceaux, un économiste a priori sérieux reprenait l’idée que les renouvelables permettent de sortir du système électrique centralisé dû au nucléaire. C’est en réalité un mythe propagé par des personnes qui ne connaissent pas le fonctionnement d’un réseau électrique et les caractéristiques des énergies renouvelables. En comprendre les tenants et les aboutissants est nécessaire au débat citoyen, à Sceaux comme ailleurs.

Fonctionnement actuel

La consommation, c’est-à-dire la demande), varie en permanence : d’abord selon la saison et les heures de la journée (voir graphique ci-contre). Puis pour de nombreuses autres causes : impact de la météo, des week-ends … Sur un an, le ratio entre minimum et maximum est de 1 à 3. Il faut garder en mémoire cette multiplication par 3 de la consommation ; elle est un élément clé de la compréhension du problème.

Les principaux moyens utilisés pour répondre à cette variabilité sont : la planification des arrêts de centrales nucléaires, la modulation de l’appel à l’énergie hydraulique, le pompage dans les STEP(station de transfert d’énergie par pompage), l’utilisation des énergies fossiles (gaz et un peu charbon)

Les échanges internationaux sont un facteur important de la réponse à la variabilité de la demande. Ils représentent souvent plus de 10% de la production. Ils se traduisent par de l’export lorsque la France consomme moins, par de l’import en cas de manque. De sorte que, nucléaire ou pas, l’existence d’un réseau de grand transport est indispensable. D’ailleurs RTE n’a cessé d’augmenter ses capacités d’échanges avec les pays voisins.

Agir localement

Certains prétendent que les énergies renouvelables permettront un approvisionnement local, avec des outils de production de petites tailles, adaptées aux besoins locaux.

Mais qu’on agisse localement ou nationalement, la question de l’ajustement de l’offre à la demande se pose toujours : comment dimensionner une installation ? Sur le besoin moyen ou sur le besoin maximal ? Dans le premier cas comment fait-on quand le besoin est supérieur à la demande ? Faut-il un back-up en cas de panne ou pour les quasiment inévitables opérations de maintenance ? Dans le deuxième cas, que fait-on de la production excédentaire ?

Le problème majeur des renouvelables est que leur production est par nature variable, et que cette variabilité ne dépend pas de l’exploitant, au contraire des autres énergies que l’on qualifie pour cela de « pilotables ». Examinons successivement le cas du solaire et de l’éolien.

Production photovoltaïque

On ne sera pas surpris d’observer la saisonnalité de cette production (plus accentuée à 10h qu’à 13h : à 10h le soleil est levé depuis longtemps en été mais pas en hiver) et la forte variation journalière (rappelons que la nuit la production est nulle). A une heure et un mois donnés, on observe aussi une assez importante variation, mais moins importante que celle entre jours pluvieux et jours ensoleillés. Il se trouve qu’ en France, le cas le plus fréquent est celui de régions ensoleillées pendant que d’autres vivent un temps couvert voire pluvieux. Ainsi, les variations locales sont en partie gommées par l’approche nationale.

On peut compenser la variation journalière par du stockage ou par l’appel à d’autres sources de production. Mais pour faire face aux aléas météo, il faut compter sur les compensations nationales et entre énergies. Par ailleurs, la production photovoltaïque est contracyclique de la saisonnalité de la demande. Quand le soleil brille, on a moins besoin d’énergie. Et le nombre d’heures d’ensoleillement n’est pas homogène en France

Production éolienne

On observe que, pendant 10 % du temps, la production des éoliennes est inférieure à 5% de la puissance installée , et que la moitié du temps elle est à moins de 18 % du maximum observé.

L’éolien a l’avantage d’avoir une production plus forte l’hiver que l’été. Reste que sa production est très aléatoire, avec des périodes sans vent qui peuvent être assez longues (plusieurs semaines) et coïncider avec des périodes de grand froid.

De plus, l’éolien est installé loin des villes et dans les régions à la fois isolées et venteuses : la répartition géographique n’est pas du tout équilibrée (voir graphique ci-contre). Le développement de grands parcs éoliens offshore ne pourra qu’augmenter cette situation : dans le scénario 2050 « 100% renouvelables », l’éolien en mer représenterait 45% de la puissance éolienne installée et sans doute plus de la moitié de la production éolienne.

Les études RTE pour 2050.

Dans une étude parue en octobre 2021 sur les perspectives électriques à l’horizon 2050, RTE a étudiée six scénarios. M0 est sans nucléaire, M1 et M23 avec du nucléaire actuel, N1, N2 et N3 avec plus ou moins de nouveaux EPR.

Dans tous les cas, le réseau d’échanges internationaux est renforcé : la capacité est triplée.

Il faut aussi renforcer le réseau national, et le coût augmente quand on réduit la part du nucléaire. Il faut en fait renforcer tous les réseaux pour faire face à une variabilité augmentée. C’est pourquoi de gros investissements sont prévus.

Il faut ajouter les coûts de distribution. Rappelons qu’une partie de la production des EnR se fait directement sur le réseau de distribution (le plus local) qui doit donc être renforcé. Le faible taux de production des EnR une grande partie du temps oblige à augmenter fortement les capacités de production comme on le voit dans le schéma ci-contre avec le scénario M0 (100 % renouvelables). Et qui dit augmentation des capacités, dit nécessité de les raccorder.

Donc, non le 100 % renouvelables (déjà nettement le plus cher) ne permet pas l’autonomie locale, où seulement à des coûts tellement prohibitifs qu’ils n’ont pas été envisagés par RTE.

  1. Helene Loup Helene Loup 22 juin 2022

    Merci de cette remise au réel.

  2. François Lévy François Lévy 25 juin 2022

    Bonjour Gérard,
    Tout à fait d’accord pour dire que le développement des énergies renouvelables nécessite un renforcement du réseau (et des capacités de stockage également).
    Concernant la variabilité des ENR, toutes les études montrent que cela peut être géré à un coût raisonnable, y compris RTE qui chiffre ce coût à 17% du coût global.
    En ce qui concerne le scénario M0, il est effectivement un peu plus cher que les autres scénarios RTE, mais il y a pas mal de bémols à ajouter :
    – la différence de coût entre les scénarios est relativement faible (on est dans la marge d’erreur), et quelque soit le scénario choisi, y compris le 100% renouvelables, le prix sera à peu près équivalent et proche du prix actuel.
    – RTE s’est fait taper sur les doigts par la cour des comptes qui l’a sommée de refaire ses calculs en intégrant les coûts des déchets nucléaires et en utilisant les vrais taux d’actualisation (astuce qui lui avait permis de chiffrer à 67€ le MWh, alors que Hinkley point sera bien au delà de 106€ et Flamanville à plus du double.).
    – et pour compléter, voici ce qu’écrit A. Grandjean (polytechnicien, fondateur de carbone 4 avec Jancovici):

    « Le facteur de charge de l’éolien terrestre retenu par RTE est de 23% ce qui est faible[50]. Le biogaz est très peu utilisé pour l’électricité (12 TWh[51]) et à un coût élevé[52]. RTE suppose ensuite que les centrales thermiques fonctionnent à partir d’hydrogène produit sur le territoire français, à un coût de 3,6 euros le kg soit 130 €/MWh alors que les études disponibles (IEA, Irena, Deloitte, Agora) convergent sur une estimation proche de 2 euros le kg incluant le coût de stockage et de transport.

    Enfin, les capex retenus pour les centrales à gaz à cycle combiné (CCGT) sont élevés (900 euros le kW) alors que la Commission européenne retient plutôt un niveau de 650 €/kW[53].

    Notons aussi que les coûts de flexibilité totaux (de l’offre) sont dépendants de la demande finale d’électricité : plus elle est faible moins il y en a besoin. Ils sont aussi dépendants de la flexibilité de la demande : plus les ménages peuvent déplacer leurs consommations facilement, pour la recharge de leur véhicules électriques, pour le chauffage et les produits blancs, moins il y a besoin de flexibilité de l’offre.

    Sans entrer ici dans une analyse beaucoup plus fine, il apparait donc que, dans son scénario de référence, RTE a eu la main un peu lourde en défaveur des scénarios sans nucléaire. Malgré cela, les écarts entre les différents scénarios sont limités (de l’ordre de 25 % ce qui est assez clairement à l’intérieur de la fourchette d’incertitude des évaluations faites) surtout si on élimine les scénarios N2 et N03 peu réalistes comme on l’a vu. »

    Pour finir, notons que les 3 seuls EPR qui ont réussi à être terminés (après des années de retards et milliards de surcoûts) sont tous tombés en panne, à peine mis en route (depuis 1 an pour 1 des réacteurs de taishan), et que EDF va être obligée de revoir la conception des EPR pour éviter ces problèmes, ce qui va entraîner encore des milliards de surcoûts et rend impossible la mise en route d’un EPR2 avant 2040 voire 2043.
    Un peu juste pour atteindre la neutralité en 2050, non ?
    La France qui est le seul pays européen à ne pas respecter ses engagements ENR, vient de décider de reporter de 15 ans ses objectifs de développement de l’éolien terrestre. Pendant ce temps, nos voisins européens ont décidé de décupler le développement des ENR, notamment éolien offshore parce que c’est hyper compétitif : 40€/MWh.

    https://www.ccomptes.fr/fr/publications/lanalyse-des-couts-du-systeme-electrique-en-france

  3. Gérard Bardier Gérard Bardier Post author | 26 juin 2022

    Bonjour François

    Cet article avait comme unique but de montrer que le discours sur le caractère local des EnR n’avait aucun sens

    Sinon, j’ai bien compris que le rapport RTE sur les futurs électriques gêne les anti nucléaires qui cherchent à toute force à le démolir

    Et je rappelle aussi l’une des conclusions de ce rapport (la 11ème) :
    « Les scénarios à très hautes parts d’énergies renouvelables,
    ou celui nécessitant la prolongation des réacteurs nucléaires
    existants au-delà de 60 ans, impliquent des paris technologiques
    lourds pour être au rendez-vous de la neutralité carbone en 2050 »

    et dans le détail :
    « Si les défis technologiques et de R&D associés apparaissent « dépassables » dans les décennies à venir, les scénarios « 100 % renouvelable » ou fondés sur la prolongation à long terme des réacteurs nucléaires actuels au-delà de 60 ans impliquent qu’un grand nombre de prérequis techniques cri- tiques soient respectés à court terme. Or rien
    ne le garantit en l’état. Décider de ces scénarios aujourd’hui, ou renoncer au principe de diversification technologique dans le mix de production électrique, soulève donc un risque de non-atteinte de l’objectif de neutralité carbone à la date rapprochée
    de 2050. »

  4. François Lévy François Lévy 27 juin 2022

    Personnellement, j’ai été ravi que le rapport RTE, très complet, dise noir sur blanc que les 6 scénarios envisagés étaient techniquement possibles et du même ordre de grandeur, en termes de coûts.
    Après, certains choix méthodologiques sont critiquables, et favorisent le nucléaire qui serait moins cher, alors que l’étude Ademe trouvait au contraire que le 100% ENR serait 40 milliards moins cher.

  5. Gérard Bardier Gérard Bardier Post author | 27 juin 2022

    Dire que le rapport RTE a écrit que les 6 scénarios envisagés étaient techniquement possibles quand la 11ème conclusion que je cite dans le commentaire précédemment met très explicitement un doute sur ce point est assez curieux
    Quand à l’ADEME, elle montre son sérieux en continuant à indiquer sur son site une moyenne monde des émissions de CO2 pour le KW/h nucléaire de 66g quand le GIEC affiche entre 6 et 12g,. Des dizaines de personnes l’ont fait remarquer depuis des années mais impossible de lui faire enlever cette ânerie
    https://www.economiedenergie.fr/les-emissions-de-co2-par-energie/
    D’où sort ce chiffre?
    Il y a eu dans le temps 1 étude qui donnait environ 120 g. 1 étude parmi des dizaines d’autres qui donnent des résultats dans la même fourchette que le GIEC; Étude dont la faiblesse méthodologique a été démontrée depuis
    L’ADEME prend donc une évaluation mini et l’évaluation maxi et elle en fait la moyenne !!!
    Cela donne une idée à la fois du biais anti nucléaire de l’agence et de son manque de sérieux

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