L’intégration des énergies renouvelables, casse-tête économique et environnemental

Champ d'éoliennes Offshore

Champ d’éoliennes Offshore

Le projet de loi sur la transition énergétique donne lieu actuellement à des batailles de chiffres des différents acteurs du secteur (nucléaire, éolien, photovoltaïque…), chacun prêchant bien évidemment sa paroisse. Autour de ces questions sensibles, il est indispensable de bien établir la situation actuelle et de ne pas comparer des pommes et des poires. Quel est donc le surcoût lié à l’incorporation des énergies renouvelables (EnR par la suite) dans le mix électrique français et quels sont les bénéfices à en tirer à court et moyen terme?

Une facture d’électricité à décrypter

Alors que les débats font rage sur le réel coût de l’électricité, il est tout d’abord nécessaire de bien comprendre sa facture. En Novembre 2014, le prix d’un kWh (soit l’utilisation d’un appareil électrique d’une puissance de 1kW pendant 1h) pour un client résidentiel soumis au tarif réglementé – le fameux « Tarif Bleu » d’EDF – était proche de 0.14€. Ce tarif est fixé par l’Etat, principal actionnaire d’EDF (à hauteur de 85%)  après consultation de la Commission de Régulation de l’Energie (CRE) qui prend en considération tous les coûts rentrant en ligne de compte, de la production à la fourniture d’électricité.

Ainsi, comme le montre le graphique ci-dessous, la part liée à la production d’énergie – couvrant les coûts de production  et les coûts de commercialisation –  est aujourd’hui estimée et fixée à environ 50€/MWh (soit 0.05€/kWh). Cela représente environ 36% de la facture totale. D’où proviennent alors les 64% restants ? Il s’agit en réalité de plusieurs taxes permettant de prendre en charge divers coûts. Dans l’ordre d’importance on retrouve :

  • Le TURPE (Tarif d’Utilisation du Réseau Public d’Electricité), permettant de couvrir les coûts liés à l’acheminement de l’électricité sur le réseau. Il permet ainsi de rémunérer le transporteur d’électricité RTE et le distributeur ERDF, à un prix aujourd’hui fixé à 40€/MWh.
  • La TVA, commune à tout secteur.
  • La CSPE (Contribution au Service Public de l’Electricité), permettant notamment de financer les tarifs de rachat des énergies renouvelables pris en charge par EDF, les dispositions sociales ainsi que de supporter les surcoûts liés à l’acheminement d’électricité dans les zones isolées (péréquation tarifaire). Elle était fixée à 16.5€/MWh en 2014 et passera à 19.5€/MWh à partir du 1er Janvier 2015.
  • La TCFE (Taxe sur la Consommation Finale d’Electricité) reversée aux communes et aux départements.
  • La CTA (Contribution Tarifaire d’Acheminement), plus controversée, permettant de financer l’Assurance Vieillesse des agents gaz et électricité.
Source: Commission de Régulation de l’Energie (CRE) – Observatoire des marchés de l’électricité (3ème trimestre 2014)

Postes de coûts couverts par la facture (Source: Commission de Régulation de l’Energie (CRE) – Observatoire des marchés de l’électricité au 3ème trimestre 2014)

Un récent rapport de la CRE (Octobre 2014) a montré que pour prendre en charge l’intégralité des frais liés aux tarifs de rachat et aux surcoûts de production, la CSPE atteindrait 25.93€/MWh, soit une augmentation de 57% sur un an. Il a cependant été décidé par le gouvernement que ce tarif ne soit pas appliqué en cette période difficile pour le pouvoir d’achat des ménages. Notons tout de même que cette différence a jusqu’ici été prise en charge par l’Etat en s’endettant vis-à-vis d’EDF. C’est d’ailleurs cette dette qui compose (en partie) les provisions d’EDF destinées au démantèlement des centrales. On peut donc légitimement s’attendre à une hausse continue des tarifs dans les prochaines années pour effectuer ce rattrapage. A titre d’information, l’éolien représentait 12% des charges liées à la CSPE en 2013 et le photovoltaïque près de 41%.

Un mix français en pleine mutation

Le mix électrique représente la répartition des différentes sources de production d’électricité. Notons pour être concis qu’il est ici question de mix électrique et non énergétique -qui est lui lourdement dominé par les hydrocarbures alimentant nos transports- comme ont malheureusement tendance à confondre certains journalistes.

Quelle part de renouvelables aujourd’hui?

Source: Bilan électrique RTE 2013

Mix électrique français (Source: Bilan électrique RTE 2013)

Le tableau présenté ci-dessus regroupe la production française en 2013. Le pourcentage d’énergies renouvelables au sein du mix électrique représente près de 19% de la production totale (avec pour objectif d’atteindre 27% en 2020). Cette part est malgré tout encore largement dominée par l’hydraulique, les productions éoliennes et solaires demeurant marginales bien qu’en forte progression. En ce qui concerne l’éolien, la France a l’avantage de disposer de trois régimes de vent différents (Atlantique, Méditerranéen et Continental) ce qui permet un certain foisonnement à l’échelle du pays. A noter que pour cette énergie, il est bien plus intéressant de disposer d’un vent moyen constant qu’un vent fort mais irrégulier puisque l’éolienne est dimensionnée pour une certaine gamme de vitesse de vent (entre 10 et 90 km/h en général). Au-delà d’une certaine vitesse, la puissance est donc écrêtée.

Les 58 réacteurs nucléaires français continuent donc d’alimenter très majoritairement notre consommation. La notion de facteur de charge est intéressante à développer ici. Il s’agit du  rapport entre l’énergie électrique effectivement produite par une installation sur une période donnée et l’énergie qu’elle aurait pu produire si elle avait fonctionné à sa puissance nominale (correspondant donc à la capacité installée) durant la même période. Ainsi, la production photovoltaïque dépend fortement de l’ensoleillement et est bien évidemment nulle la nuit. Quant à l’énergie éolienne, elle est proportionnelle au cube de la vitesse du vent ; autrement dit, quand le vent souffle deux fois moins fort, l’éolienne produit 8 fois moins d’électricité. Pour illustrer cette notion, les facteurs de charge de l’éolien et du photovoltaïque sont donnés dans les graphiques suivants.

Facteur de charge éolien 2013

Facteur de charge éolien (Source: Bilan électrique RTE 2013)

Source: Bilan électrique RTE 2013

Facteur de charge photovoltaïque (Source: Bilan électrique RTE 2013)

Ces chiffres sont à mettre en regard d’un facteur de charge de près de 80% en moyenne pour du nucléaire. Pour illustrer grossièrement la situation à l’échelle du territoire national, il faut près de 1600 éoliennes « classiques » (de capacité 2MW) ou plus de 2.2 millions d’installations photovoltaïques domestiques (en général 3kWc) pour produire sur l’année autant d’électricité qu’un seul réacteur nucléaire. Tout ceci permet d’insister sur l’importance de bien comparer des énergies produites (en MWh) et non pas des capacités installées (ou puissance nominale, en MW).

Les centrales au gaz, premières victimes des énergies intermittentes

L’électricité est introduite sur le réseau suivant une logique de préséance économique (aussi appelée ordre de mérite). Le coût marginal représente ici le surcoût engendré par la production supplémentaire d’un MWh. Ce coût étant nul pour les énergies renouvelables intermittentes – le vent et le soleil se chargeant eux-mêmes de la production – il est logique qu’elles soient introduites en priorité sur le réseau. Le schéma suivant illustre le bouleversement qu’a créé l’introduction des renouvelables en ce qui concerne l’injection sur le réseau.

Introduction ENR sur réseau

Introduction des énergies sur le réseau (Source: Sia Partners)

L’offre augmentant sensiblement avec l’introduction des EnR intermittentes, les centrales thermiques deviennent de plus en plus difficilement rentables. Ces centrales (au fioul, à gaz ou au charbon) sont principalement destinées à produire de l’électricité en périodes de pointe (voir le graphique suivant détaillant, par filière, la production d’électricité française à 19h le 10 Décembre dernier). On peut tout de même s’étonner de la production constante -bien que modeste- de ces installations pendant les heures creuses. Présentant l’avantage d’être flexibles et rapides à mettre en marche (surtout vrai pour les centrales à gaz), elles demeurent fortement polluantes, en particulier celles au charbon. Pâtissant de cette transition énergétique et d’un hiver doux, GDF-SUEZ  a ainsi décidé en 2013 de placer sous cocon 3 de ses 5 centrales à gaz présentes sur le sol français. Pour être rentables, les experts estiment qu’elles doivent disposer d’un facteur de charge de près de 45%, condition loin d’être remplie aujourd’hui. Les centrales à charbon jouissent quant à elle d’un faible coût de matières premières qui leur permet encore de rester compétitives comme nous le verrons plus loin avec le cas allemand.

Production d'électricité le 10 Décembre dernier à 19h (Source: RTE Eco2Mix)

Production d’électricité le 10 Décembre dernier à 19h (Source: RTE Eco2Mix)

Des perspectives encourageantes pour les EnR

Le développement de parcs éoliens et de fermes solaires va certainement continuer sa progression dans les années à venir si l’on veut atteindre les objectifs fixés. Les tarifs de rachat entretenant ces filières, initialement introduits pour encourager leur développement, ne sont cependant pas destinés à perdurer. Ils sont d’ailleurs régulièrement revus à la baisse. En parallèle, le coût de revient (LCOE en anglais) de ces énergies intermittentes ne cesse de diminuer (voir  le cas des USA sur le graphique), grâce à l’effet volume mais aussi aux nombreuses améliorations techniques permettant de doper les rendements énergétiques. On peut alors imaginer que ces filières deviendront compétitives d’elles-mêmes d’ici quelques années si cette tendance baissière s’inscrit sur le long terme. L’éolien off-shore va lui aussi prendre une place conséquente à partir de 2020 avec les constructions d’importants parcs en Normandie, Vendée et Bretagne. Les volontés politiques de réduction de la part du nucléaire dans le mix électrique seront intéressantes à observer pour évaluer le réel potentiel de ces filières sur le long terme.

Evolution des coûts du solaire et de l'éolien (Source: Levelized Cost of Energy Analysis V8.0, Lazard, Sept.2014)

Evolution des coûts du solaire et de l’éolien (Source: Levelized Cost of Energy Analysis V8.0, Lazard, Sept.2014)

En dehors des traditionnelles filières éoliennes et solaires, de nouveaux procédés prometteurs émergent. C’est notamment le cas des énergies marines, avec des systèmes capables de récupérer l’énergie des courants (hydroliennes, pour l’instant testées au large du Finistère et en Normandie) ou encore l’énergie thermique de la mer (avec plusieurs projets intéressants dans les DOM-TOM, à La Réunion en particulier). Les coûts de maintenance sous-marine et de raccordement demeurent malgré tout d’importantes barrières à lever.

Quid de nos voisins européens?

Il demeure aujourd’hui impossible de faire émerger une politique énergétique commune au niveau européen. La diversité des pays, qu’elle soit liée aux ressources du sous-sol (charbon en Pologne), à la géographie (nombreux lacs propices à l’hydraulique en Scandinavie) ou aux idéologies (anti-nucléaire en Allemagne), rend définitivement compliqué une quelconque union sur ces problématiques. Néanmoins, des changements profonds apparaissent un peu partout et les énergies renouvelables y jouent un rôle majeur.

Une transition énergétique précipitée en Allemagne

L’opinion française conserve encore aujourd’hui – étonnamment – une image relativement positive de l’implication environnementale outre-Rhin. L’Allemagne a en effet choisi d’accélérer sa sortie du nucléaire (progressivement d’ici 2022) à la suite de l’accident de Fukushima en 2011 et a ainsi entamé sa transition énergétique en subventionnant lourdement les énergies renouvelables. Pourtant, n’en déplaise aux anti-nucléaires, cette transition soulève aujourd’hui des problèmes écologiques puisque la production nucléaire s’est en partie reportée sur celle des centrales à charbon, fortement émettrices de CO2,  entre 2011 et 2013. Le charbon étant bon marché en Europe (voir article précédent sur le gaz de schiste) et le prix de la tonne de CO2 au plus bas, l’Allemagne n’hésite pas à bâtir son mix électrique sur cette ressource (voir ci-dessous, le lignite et la houille étant deux différents types de charbon), en dépit des considérations environnementales. On peut cependant légitimement espérer que cette situation ne soit que transitoire, des mesures commençant à être prises par le gouvernement pour réduire ces émissions.

Mix électrique allemand ( Source: Syndicat allemand de l'énergie et de l'eau)

Mix électrique allemand ( Source: Syndicat allemand de l’énergie et de l’eau)

Le gouvernement allemand a pris la décision de faire porter le financement de ces énergies renouvelables très majoritairement aux particuliers, de façon à conserver une industrie -souvent énergivore – compétitive à l’échelle mondiale. Ainsi, les particuliers allemands ont une facture parmi les plus salées d’Europe comme nous le verrons par la suite.

Le Danemark, un cas d’école

Le Danemark fait aujourd’hui figure de meilleur élève en ce qui concerne son implication dans les énergies renouvelables. Pour preuve, l’éolien a produit plus de 33% de l’électricité danoise en 2013, un record mondial. Alors pourquoi ne pas copier ce si beau modèle énergétique ? En réalité, tout n’est pas rose – ou plutôt vert en l’occurrence – chez nos amis scandinaves. En dépit de l’importance de l’éolien, le charbon contribuait encore à hauteur de 35% dans le mix électrique danois en 2012. En effet, l’intermittence de ces nouvelles énergies renouvelables oblige l’installation de centrales thermiques « de soutien »  capables de réagir rapidement (temps de démarrage d’environ 15min) pour faire face à un déficit imprévu de la production d’électricité d’origine intermittente.

D’un point de vue économique, cette forte implication dans les énergies renouvelables – aussi louable soit-elle – impose d’importantes subventions publiques qui se traduisent directement sur la facture des particuliers. Le Danemark dispose en effet d’un important système d’interconnexions avec ses pays voisins, notamment la Norvège riche en réservoirs hydrauliques pouvant stocker cette électricité et considérée comme « la batterie bleue » en Europe. Comment se traduit factuellement cette interconnexion ? Comme l’explique J.M Jancovici, quand le vent souffle fort le Danemark fournit son surplus d’électricité à la Norvège à un prix faible, correspondant au coût opérationnel d’un barrage hydraulique. Dans la situation inverse où les éoliennes sont à l’arrêt, la Norvège est susceptible de revendre son électricité issue de ces mêmes barrages hydrauliques à un prix correspondant à une demande de pointe et c’est bien là que le bât blesse.

Des disparités en termes de prix

La France fait aujourd’hui partie des pays européens où l’électricité est la moins chère. Ceci s’explique principalement par les investissements dans la filière nucléaire qui ont été réalisés dans les années 1970 et qui sont désormais amortis. Le rôle de l’Etat, qui agit toujours au niveau des tarifs réglementés, permet également de maintenir des tarifs bien plus bas que nos voisins. Néanmoins, ces tarifs réglementés tendent à disparaître – tout du moins les tarifs Jaune et Vert des plus gros consommateurs à partir du 1er Janvier 2016 – sous la pression de l’Union Européenne qui souhaite entièrement libéraliser ce marché sur le Vieux Continent.

Prix de l'électricité en Europe (Source: Observatoire de l'électricité)

Prix de l’électricité pour les particuliers en Europe (Source: Observatoire de l’électricité)

Il ne fait toutefois aucun doute que la faiblesse de ces tarifs ne perdurera pas bien longtemps dans notre pays. Nos centrales nucléaires arrivent en effet en fin de vie et les nouvelles techniques mises en œuvre aujourd’hui sont bien plus coûteuses, tout autant du côté des énergies renouvelables que du nouveau réacteur nucléaire EPR d’EDF. A titre d’information, le tarif de rachat de l’éolien onshore est à ce jour fixé à 82€/MWh, et celui du photovoltaïque à 270€/MWh pour un particulier intégrant le panneau à son toit (130€/MWh s’il est seulement posé, tarifs 2014). Pour les futures éoliennes off-shore, il est question de plus de 220€/MWh ( ! ). D’autre part, la Cour des Comptes a estimé en Avril dernier que le coût de l’électricité produite par le futur EPR de Flamanville serait compris entre 70 et 90€/MWh – et vraisemblablement plus proche de 90 que de 70 au vu des retards engagés – chiffres à mettre en regard des 50€/MWh payés actuellement sur la facture présentée plus haut.

L’introduction massive des EnR en Europe a également provoqué des distorsions importantes sur les marchés de gros (sur le marché spot journalier en particulier). Ainsi, des prix négatifs (on vous paye donc pour recevoir de l’électricité !) sont observés depuis quelques années, en particulier en Allemagne (pendant 56h en 2012) et dans les pays nordiques. Quand les éoliennes et/ou le photovoltaïque produisent en fortes quantités à des heures de la journée où la demande est très faible, les prix s’écroulent (cette électricité doit absolument être évacuée du réseau sous peine de black-out par surcharge). Cela signifie également qu’il est moins coûteux pour certains producteurs de vendre à prix négatifs plutôt que d’arrêter puis de redémarrer leurs centrales. C’est typiquement le cas du nucléaire, qui est peu flexible face à ces fluctuations, bien que le suivi de charge (variation de la puissance de fonctionnement pour s’adapter à la demande) soit de plus en plus courant sur de telles installations.

Et le climat dans tout ça?

De l’électricité plus ou moins carbonée

Comme le montre le graphique ci-dessous, la France est un des pays émettant le moins de CO2 pour sa production d’électricité. Seules la Norvège (riche en barrages hydrauliques) et la Suède (où l’hydraulique et le nucléaire sont responsables de la quasi-totalité de la production) affichent un meilleur bilan. Ces deux états font par ailleurs partie des rares pays européens qui ont eu le courage politique d’instaurer une taxe carbone à proprement parler (et non pas seulement un système d’allocation de quotas d’émissions de CO2). La production électrique française émet pour sa part moins de 80g de CO2 par kWh produit. L’importante part de nucléaire dans le mix électrique, n’émettant pas directement de gaz à effet de serre, explique ce faible impact environnemental. La marge de progression pour réduire ce chiffre via les énergies renouvelables est donc, vous l’aurez compris, relativement mince.

Empreinte carbone de l'électricité (Source: Observatoire de l'industrie électrique)

Empreinte carbone de l’électricité (Source: Observatoire de l’industrie électrique)

L’absurdité environnementale du panneau chinois

La question autour de l’intégration des énergies renouvelables pourrait également être tournée ainsi : quels sont les émissions évitées pour notre planète ?  A cette question, arrêtons-nous sur le photovoltaïque, qui a été très – trop ? – lourdement subventionné en France dans les années 2000. Considérons le cas classique d’un panneau solaire fabriqué en Chine – qui détient de loin la principale part de marché comme on peut le voir sur le graphique ci-dessous – et utilisé en France, où l’électricité est 9 fois moins carbonée. Le temps de retour sur investissement énergétique est en moyenne de 3 ans pour un panneau (autrement dit le temps au bout duquel le panneau aura produit autant d’énergie qu’il lui en fallu pour être conçu). Un rapide calcul permet alors de montrer qu’un tel panneau met près de 30 années à couvrir les émissions de gaz à effet de serre qui ont été émises lors de sa fabrication. La durée de vie d’un tel panneau étant estimée à 25 ans,  l’absurdité de telles subventions –tout du moins au niveau environnemental– est irrécusable.

PV chinois

Production et implantation du solaire dans le monde en 2012

L’énergie propre, une notion utopique

« L’énergie propre n’existe pas, il existe seulement des énergies avec des externalités moins contraignantes que d’autres » (voir http://lecentiemesinge.blog.lemonde.fr/ ). En effet, toute production d’énergie, quelle qu’elle soit, engendre à un certain moment des externalités environnementales. Ceci se vérifie pour l’éolien, qui utilise des moteurs à aimants permanents constitués notamment de Néodyme et de Dysprosium (dont les réserves sont par ailleurs critiques). Ces deux éléments chimiques font partie de la famille des terres rares et sont issus de mines chinoises où l’exploitation est un véritable désastre écologique. En ce qui concerne le photovoltaïque, le coût environnemental a déjà été présenté plus haut. Pour être tout à fait complet, on se doit également de citer l’exploitation de l’Uranium au Niger et les quantités colossales de béton nécessaires à la construction d’un réacteur nucléaire.

De même, l’impact d’un véhicule électrique, présenté comme la révolution écologique pour l’automobile, dépend fortement du lieu où il est utilisé. Le bien fondé de ce type de véhicule est en effet plus que discutable dans des pays à l’électricité fortement carbonée (Chine et Inde notamment). Cette électricité permettant de recharger la batterie, les émissions des véhicules thermiques sont alors simplement reportées sur celles des centrales à charbon.

Les Smart-Grids, passage obligé pour une intégration maîtrisée

Le marché des réseaux intelligents (Smart-Grids en anglais) est en pleine essor depuis peu, et ce aux quatre coins de la planète. L’idée est de connecter les technologies pour une meilleure efficacité du système dans sa globalité. Des innovations apparaissent donc face à l’afflux de ces sources d’énergie intermittente et à l’intérêt nouveau porté à une meilleure gestion de sa consommation. Ainsi, les compteurs intelligents (affichant les données en temps réel) envahissent nos maisons pour plus de transparence et une meilleure compréhension de notre consommation.

Ceci devrait permettre au client de moins subir sa facture. Les industriels l’ont d’ailleurs bien compris en introduisant le concept de consomm’acteur. Il s’agit désormais de maîtriser sa consommation, avec l’émergence des fameux Négawatts (ou mégawatts évités) pour permettre à la fois de diminuer ses frais et son impact environnemental. Les problématiques d’effacement (déconnexion du réseau sur une courte période quand celui-ci peine à fournir) font également leur apparition aujourd’hui, notamment pour une meilleure gestion des périodes de pointe. L’effacement est susceptible d’apporter une réelle valeur sociétale dans le sens où la réduction de consommation pourrait remplacer l’activation des centrales thermiques lors des pics de demande. C’est d’ailleurs ce dont il est question dans l’actuel projet de loi relatif au marché de capacité.

On peut imaginer que dans un futur proche, nos appareils ménagers seront alors capables de s’adapter au rythme des éoliennes en étant pilotés à distance ou encore de s’éteindre quelques minutes par heure sans que cela n’impacte notre confort.

Le stockage, solution réaliste ou chimère?

Où en est-on aujourd’hui?

Il est courant de lire que le principal problème lié à l’électricité est qu’elle ne se stocke pas. En réalité, elle peut se stocker mais sous une forme différente : énergie chimique dans les batteries ou station de transfert d’énergie par pompage (STEP) dont le principe consiste à faire monter de l’eau à une certaine hauteur en heures creuses puis de la turbiner pour restituer l’énergie en heures pleines. Cette dernière technique est la plus couramment utilisée et de loin la plus rentable. Les capacités de stockage demeurent malgré tout marginales en regard des quantités produites.

On peut également remarquer qu’aucune ferme solaire implantée en France métropolitaine n’est aujourd’hui équipée de batteries pouvant lisser la production. Le coût de ces systèmes est un frein important à leur développement. D’après Artelia, le surcoût engendré par la mise en place de batteries Lithium-ion sur une installation solaire est estimé à près de 65% de l’investissement initial (sur la base d’1MWh de batterie pour 1MW de photovoltaïque installé). Ces coûts sont cependant amenés à baisser drastiquement avec l’effet volume dans le futur comme le montre le graphique suivant. Pour être pleinement compétitifs, les prix devront atteindre moins de 300$/kWh.

Evolution des coûts du Li-ion d'ici à 2030

Evolution des coûts du Li-ion d’ici à 2030

Les îles, un terrain d’expérimentation intéressant

Les zones qui ne sont pas connectées au réseau électrique ont d’ores et déjà expérimenté des systèmes couplant photovoltaïque et batteries, notamment sur les îles, de manière à disposer d’une complète autonomie électrique. Pour en faire de même sur les zones connectées, il faudra vraisemblablement des incitations gouvernementales ou des mesures prises par les gestionnaires de réseau obligeant le stockage.

Dans les DOM-TOM, la part d’électricité venant d’énergies renouvelables atteint par endroit plus de 30% (notamment en Guadeloupe et à La Réunion), ce qui complique sensiblement la gestion du réseau. Ainsi, dans ces régions, les appels d’offre de la CRE pour de nouvelles installations d’énergies intermittentes contiennent désormais une obligation de disposer de capacités de stockage de manière à fournir une production stable et prédictible comme l’illustre le graphique suivant.

Effet du stockage sur une courbe de charge photovoltaïque classique

Effet du stockage sur une courbe de charge photovoltaïque classique

A quand l’auto-consommation?

Les tarifs d’achat liés aux énergies renouvelables n’incitent bien évidemment pas aujourd’hui à consommer sa propre production : un particulier français intégrant du photovoltaïque à son toit en 2014 a revendu son kWh à 27c€ alors qu’il le payait 14 c€ sur sa facture EDF. Néanmoins, ce fossé est bien plus faible et continue de se réduire dans nombre de pays, notamment en Allemagne où l’autoconsommation dans les foyers devrait exploser dès 2016. Consommer sa production permet en effet de s’affranchir des frais liés à l’utilisation du réseau (TURPE en France comme expliqué plus haut).

Ainsi, la parité réseau pour le photovoltaïque est déjà atteinte dans plusieurs pays (on peut notamment citer le Chili) : le coût de production d’un kWh équivaut au prix de vente de l’électricité délivrée par le réseau. Les tarifs de rachat ne sont alors plus nécessaires. Cette parité dépend bien entendu à la fois de l’irradiation considérée (« alimentant » le panneau solaire) et du prix de base de l’électricité locale. Notons tout de même que pour couvrir l’intégralité de sa consommation avec une telle installation, il est nécessaire d’ajouter un système de stockage en soutien.

Un bilan mitigé

Les énergies renouvelables, tout comme le nucléaire, ont un fort caractère capitalistique (voir graphique ci-dessous). Les taux d’actualisation élevés pratiqués dans ces secteurs obligent à l’heure actuelle des subventions publiques coûteuses qui se répercutent inévitablement sur le contribuable. Ces taux d’actualisation, qui sont sensés refléter la valeur future de l’argent investi aujourd’hui, jouent un rôle non négligeable dans l’estimation du coût de l’électricité, à fortiori quand l’investissement initial est conséquent.

Part de l'investissement initial pour différentes sources d'électricité

Part de l’investissement initial pour différentes sources de production d’électricité

Il est par ailleurs impératif d’intégrer dans l’analyse l’ensemble des externalités associées à chaque technologie : le coût de l’intermittence doit être considéré car il suppose que soient associées des capacités additionnelles (stockage ou centrales thermiques) quand le vent et le soleil sont absents. Il est couramment admis qu’il faut environ 1MW de thermique en soutien de chaque MW d’énergie intermittente installé. D’autre part, un fort développement des EnR engendrera assurément des externalités liées à la gestion du réseau, qui ne sont aujourd’hui pas prises en compte dans le coût lié à ces énergies. ERDF estime ainsi que, pour chaque gigawatt d’installation photovoltaïque (équivalent de la puissance d’un réacteur nucléaire), elle investit de 400 à 500 millions d’euros en raccordement et renforcement des réseaux, ces installations étant décentralisées.

L’acceptation sociétale d’un prix de l’électricité fortement à la hausse devra émerger en France dans les prochaines années, tant du fait du coûteux renouvellement du parc nucléaire – sans compter le démantèlement de l’ancien où le retour d’expérience est nul – que des externalités liées aux énergies intermittentes. L’actuel projet de loi sur la transition énergétique se targue pourtant dès le 1er article de «maintenir un prix de l’énergie compétitif ». Laissons le terme « compétitif » à la discrétion de chacun, l’avenir nous livrera assez vite ses vérités…

 

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19 réflexions sur “L’intégration des énergies renouvelables, casse-tête économique et environnemental

  1. Pingback: Défi : Comprendre pourquoi la contrainte énergie-climat doit être mise au cœur de tous projets de société en trois chroniques. 1/3 | Le 100ème Singe

  2. Bonjour, merci pour votre belle analyse. Juste une petite remarque concernant le nucléaire, vous ne mentionnez jamais le coût du démantèlement / du traitement des déchets et de leur stockage à long terme. Un oubli que je tenais à rappeler, mais qui est je vous l’avoue très difficile à chiffrer. Bien cordialement, Sustainabilityreference

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    • Le financement du coût de démantèlement et du traitement des déchets nucléaires est imposé par la loi et effectivement mis en oeuvre. Il fait l’objet d’un suivi par la Cour des comptes, avec notamment un rapport publié en 2014 qui traite de la question. Evidemment, comme pour toute dépense de long terme, dans tout domaine, il existe des incertitudes. Mais de là à répéter qu’il n’est pas pris en compte comme le font certains (dont un bon nombre sont parfaitement informés des faits ci-dessus), il y a un pas que l’honnêteté interdit de franchir.

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  3. Excellente analyse. Une petite précision sur l’analyse de cycle de vie des panneaux photovoltaïque chinois : le Silicium est souvent purifié en Allemagne avant d’être expédié en Chine pour être assemblé … (cf étude EPFL 2014 à ce sujet). Cette étape représente la majeure partie des impacts …

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  4. Bonjour,
    Je déduis du tableau « mix énergétique français » que bien que la part des fossiles ait baissée et la par des solaire:éolien fortement progressé, entre 2012 et 2013,
    les émissions de CO2 ont augmentées entre 2012 et 2013.
    Probablement de l’ordre de 5%, du à la progression du charbon, qui compense, à priori, largement la baisse des fossiles dans leur ensemble pour ce qui est des émissions.

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  5. Analyse intéressante si vos chiffres n’étaient pas dépassés. Le nucleaire est sous évalué, les EPR anglais d’EDF sont aujourd’hui à 117 euros / MWh. Les ENR sont par contre surévaluées, un parc solaire photovoltaïque au sol est aujourd’hui en France a 90 euros / MWh, les éoliennes a 70 euros / MWh. Vous ne pouvez pas, bien entendu, chiffrer le coût de démantèlement des vieilles centrales nucléaire, le stockage des déchets radioactifs sur des milliers d’années et la toutes les pollutions : extraction, transport, enrichissement, transport, stockage centrales, transport, stockage La Hague, transport, entreposage Sibérie + démantèlement

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    • L’idée n’est pas de se lancer dans une bataille de chiffres ici, quelques précisions néanmoins:

      -Il ne me semble pas avoir fait allusion aux tarifs de rachat des sites photovoltaïques au sol (qui font pour leur part l’objet d’appels d’offres de la CRE, les tarifs sont donc sont différents selon la puissance installée). Pour les tarifs de rachat aux particuliers auxquels je fais référence, les chiffres sont ceux pratiqués depuis le 1er Octobre dernier : http://www.edfenr.com/le-photovoltaique/tarif-achat-et-aides-locales-n799-1.aspx

      -En ce qui concerne l’EPR, le raccourci prix en UK=prix en France me semble un peu rapide, les deux situations n’étant pas superposables. Je vous rejoins cependant sur le fait que ce coût est sûrement sous-évalué aujourd’hui comme j’en ai d’ailleurs fait mention dans cet article.

      -Enfin pour l’éolien, voici les tarifs fixés par arrêté le 17Juin 2014 : http://fr.edf.com/obligation-d-achat/contrat-et-tarifs-d-achat-48663.html
      (Peut-être considérez-vous que ces tarifs ont d’ores et déjà été revus à la baisse pour les éoliennes fonctionnant depuis 10ans).

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  6. Le tarif d’achat photovoltaïque pourrait être supprimé dès aujourd’hui et remplacé par un tarif d’achat du surplus après autoconsommation.

    Il est complètement erroné de dire que la fermeture des centrales nucléaires en Allemagne, a provoqué une augmentation du charbon. La part du charbon est élevé dans ce pays depuis des décennies et il a baissé ces dix dernières années.

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    • Pourriez-vous appuyer vos propos avec des sources, s’il vous plaît… C’est la moindre des choses si vous souhaitez contester une analyse qui, elle, en fournit et dont l’auteur se donne, de plus, la peine de répondre à vos commentaires en en amenant de nouvelles. Merci…

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  7. Pingback: Chronique : Finkelkraut, vivrensemble, pétrole, Nantes | Blog de Yoananda

  8. Pas d’accord avec le raisonnement « Considérons le cas classique d’un panneau solaire fabriqué en Chine – qui détient de loin la principale part de marché comme on peut le voir sur le graphique ci-dessous – et utilisé en France, où l’électricité est 9 fois moins carbonée. » Car on peut considérer que le but du solaire en France est de remplacer l’électricité carbonée en priorité, donc une énergie aussi sale qu’en Chine.

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    • Remarque très intéressante, ce devrait en effet être le but premier. Si l’on s’attarde sur les données de production on s’aperçoit toutefois que ce n’est pas toujours ce qui se passe :
      http://www.rte-france.com/fr/eco2mix/eco2mix-mix-energetique
      Prenons le cas du 17 Juillet dernier, une journée d’été ensoleillée (prise au hasard) où le photovoltaïque est le plus significatif, vous pouvez voir que l’amplitude de la production de charbon (idem pour le gaz et le fioul par ailleurs) est très faible entre les heures de pointe du midi où l’irradiation solaire est maximale et celles du soir où le soleil est beaucoup moins présent. Ainsi, dans ce cas précis, on remarque que c’est l’hydraulique qui a ralenti sa production à l’heure de midi et non pas les centrales à charbon. C’est pourquoi il m’a paru plus juste de baser ces calculs sur la moyenne des émissions émises pour l’ensemble de la production.

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      • Cette application Flash ne fonctionne pas chez moi. Mais si je comprends bien, cela montre que le photovoltaïque est effectivement utilisé en remplacement de la production de charbon lorsqu’il produit de l’électricité (sauf si la production de charbon devient nulle à ce moment-là). Évidemment, il faut compléter avec autre chose. Mais ce qui est important est de faire le total de l’énergie effectivement produite par un panneau solaire dans son utilisation en France (par exemple), et de voir au bout de combien de temps ce total dépasse ce qui a été consommé pour la fabrication de ce panneau. Ou, dit autrement, il faut calculer la quantité de charbon économisée grâce au photovoltaïque, et voir au bout de combien de temps on dépasse celle utilisée pour la fabrication du panneau. Mais le ratio d’électricité carbonée entre le pays de fabrication et de pays d’utilisation n’intervient pas dans ce calcul; en revanche, si pour une centrale au charbon, la quantité de CO2 émise par unité d’énergie produite dépend du pays, cela devrait intervenir dans le calcul.

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    • Une energie peut être en partie non carbonnée et néanmoins très sale et polluante. C’est le cas du nucléaire et ses déchets radioactifs dont on ne sait toujours pas quoi faire après 50 ans. En attendant ils sont entreposés et envoyés en Sibérie, depuis que les larguages de fûts dans l’océan ont été interdit.

      Le temps de retour d’un panneau de chinois est de 3 ans. Il est interessant de noter aussi que le prix des panneaux ne représente plus que 20% du cout d’une installation photovoltaique. Le reste, ce sont des equipements et de la main d’oeuvre francaise.

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    • Concernant le regain du charbon en Allemagne, j’ai dans cet article fait référence à la période post-Fukushima, et en aucun cas à la tendance sur ces 10 dernières années liée entre autres à l’introduction des EnR. Voici ma source : « The
      Energiewende 1.0 showed that the objective of a larger gas share was not
      achieved; in fact the coal share rose from nearly 43% in 2009 to more than 45%
      in 2013. CO2 emissions increased in Germany in 2012 and 2013. » (The changing energy mix in Germany, Deutsche Bank Research, June 2014). Ces chiffres reprennent d’ailleurs ce qui est très clairement expliqué dans votre premier lien.

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  9. La légèrement augmentation du charbon des deux dernières années en Allemagne, n’est pas due à la sortie du nucléaire comme on l’entend trop souvent en France chez les pro-nucléaire. La France a connu également une légère augmentation du charbon et elle n’a pas fermé de centrales. Il est dommage de constater que beaucoup d’informations erronées circulent en France sur les énergies renouvelables et le nucléaire.

    L’indépendance énergétique grâce au nucléaire mentionnée dans tous les documents gouvernementaux, d’EDF et d’Areva ou évoquée par certains médias ou hommes politiques, est un mensonge. Elle n’est pas de 52% grâce au nucléaire mais de 9% exclusivement grâce aux énergies renouvelables, de l’hydroélectricité principalement. La dernière mine d’uranium française a fermé, il y a 14 ans, en 2001 dans le Limousin. Aujourd’hui, 100% de l’uranium est importé de pays comme le Niger ou le Kazakhstan, peu stables politiquement. La transition énergétique vers les ENR, c’est aussi acquérir une indépendance énergétique et réduire nos importations.

    L’approvisionnement en énergie primaire de la France repose à 92 % sur des ressources importées : l’uranium, le pétrole, le gaz, le charbon. La sécurisation de cet approvisionnement est donc un problème majeur. D’autre part, l’ensemble de ces importations a représenté une facture de 61 milliards à la France en 2011 (l’équivalent de 90 % du déficit commercial).

    Situation de l’approvisionnement en énergie primaire : c’est l’uranium qui arrive de loin en tête avec 114,9 Mtep et 44 % du total de l’approvisionnement, devant le pétrole (78 Mtep et 30 % du total) et le gaz naturel (36,6 Mtep et 14 % du total). L’uranium à lui seul est la source de 75 % de l’électricité produite en France. La sécurité d’approvisionnement électrique du pays repose donc principalement, à l’encontre de l’ensemble des pays du monde, sur la sûreté de fonctionnement du parc nucléaire et la sécurité d’approvisionnement en uranium.

    La situation énergétique en France : état des lieux http://www.global-chance.org/IMG/pdf/GC33p6-15.pdf

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  10. Pingback: Agir pour «sauver la planète» est absurde. | Le 100ème Singe

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