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28 octobre 2015 3 28 /10 /octobre /2015 11:17

28 Octobre 2015

Dans les sociétés développées le secteur de la consommation d’énergie était jusqu’à présent structuré sur la base d’une disponibilité permanente de la ressource. Les quotas, les restrictions, les bons, appartiennent à un passé que l’on a ( peut-être un peu vite) rangés au magasin des souvenirs.

L’économie, les activités commerciales et industrielles, la vie domestique, les loisirs, seraient complètement désorganisés sans une disponibilité permanente de l’énergie sous une forme ou sous une autre.

Dans ce contexte l’assurance d’une fourniture disponible à la demande est obtenue grâce d’une part à l’utilisation de moyens de production eux-mêmes disponibles en permanence, et d’autre part à des sources d’énergie elles-mêmes pérennes et diversifiées. De plus, pour assurer la disponibilité en cas de problèmes d’approvisionnement, les Etats imposent des capacités de stockage « stratégiques » représentant plusieurs mois de consommation ( en général trois mois).

Lorsque l’énergie provient majoritairement des sources fossiles, la continuité des approvisionnements repose sur l’existence d’un marché international à sources multiples, et/ou sur l’existence de ressources fossiles sur le territoire national. Les stocks stratégiques sont physiquement constitués des quantités correspondantes de pétrole, de Gaz naturel et de Charbon. L’électricité nécessaire est alors produite à la demande par des centrales à flamme, avec un apport variable d’hydroélectrique et de renouvelables .

Dans les centrales nucléaires l’électricité est également produite en continu, et le stockage est constitué par le combustible en cours puisque le renouvellement intervient tous les dix-huit mois seulement.

Dans cet environnement il n’est donc pas nécessaire de stocker de l’électricité puisqu’elle est produite à la demande à partir de sources d’énergie elles-mêmes pérennes et s’appuyant sur des stocks stratégiques.

Il existe quand même quelques moyens de stockage d’électricité qui sont les STEP ( Station de Transfert d’Energie par Pompage) mais dont le rôle est de servir de tampon pour soutenir la demande aux heures de pointe.

En France il existe ainsi un parc de six STEP exploitées par EDF, d’une puissance globale de 5 GW. Ces installations ont été construites entre 1970 et 1990 dans le but premier de stocker la nuit la production excédentaire des centrales nucléaires pour la restituer le jour, particulièrement aux heures de pointe.

La STEP la plus importante est celle de Grand’Maison , dont la retenue est de 15,4 millions de m3 pour une hauteur moyenne de chute de 920m, représentant une capacité énergétique de 35 GWh.

Une STEP est caractérisée par sa puissance et sa constante de temps, qui est le rapport de l’Energie stockable sur la puissance.

La capacité énergétique stockable de l’ensemble des STEP françaises est d’environ 100 GWh, correspondant à 20 heures de production à la puissance de 5 GW ( Constante de temps moyenne de 20 heures).

La gestion des moyens de production d’électricité a pour but de répondre à la demande, éviter surtout l’effondrement du réseau, stocker l’énergie excédentaire, et la restituer en période de pointe.

En effet, la puissance disponible du parc électronucléaire est de 63 GW environ, alors que la demande aux heures de pointe peut atteindre 80, voire 100 GW. Il faut alors trouver ailleurs la puissance manquante. On fait pour cela appel aux STEP, aux centrales hydrauliques, aux centrales thermiques et, si nécessaire, on achète de l’électricité sur le marché européen, à un prix évidemment très élevé.

Entre temps, et avant de tomber en panne, EDF a sollicité certains gros consommateurs avec lesquels ont été signés des contrats d’effacement.

Le management des installations de production est effectué pour le compte de EDF grâce au « step » , Simulation et Traitement de l’information pour l’Exploitation des systèmes de Production, à ne pas confondre avec les stations de pompage STEP !

Cette belle mécanique est remise en question par la montée en puissance des énergies solaire et éolienne qui créent un nouveau problème. Ces énergies sont intermittentes par nature et, sans précaution particulière, la continuité des fournitures ne pourra pas être assurée si leur part dans le mix énergétique est trop importante.

Dans le futur mix énergétique, dont les sources fossiles seront en principe exclues ( c’est la base même de la transition énergétique) et la part du nucléaire fortement réduite, le solaire et l’éolien occuperont une place très importante, logiquement prépondérante.

Pour maintenir la disponibilité de l’électricité sur les réseaux il sera donc nécessaire de stocker des quantités très importantes d’énergie soit directement sous forme électrique, soit indirectement sous une forme rapidement transformable en électricité.

Comme le montrent les chiffres précisés plus haut, l’énergie stockable par les STEP existantes ne peut en aucun cas suppléer l’intermittence des renouvelables, pour deux raisons :

D’une part la puissance cumulée de 5 GW ne représente que moins de 8% de la puissance électrique moyenne demandée, environ 60 GW.

D’autre part cette puissance n’est disponible que pendant une vingtaine d’heures, alors qu’il faudrait plusieurs semaines, voire davantage, et sans parler des stocks stratégiques.

Il semble alors logique de se tourner vers les barrages et les centrales hydroélectriques associées. En France le parc actuel de ces installations représente une puissance de 24 GW ( puissance cumulée des turbines). Elles fournissent annuellement en moyenne 45 TWh soit environ 10% de la demande.

Des centrales thermiques à flamme ou nucléaires de puissances équivalentes pourraient produire annuellement beaucoup plus d’énergie, environ 170 TWh au lieu de 45 TWh. Les centrales hydroélectriques doivent en fait limiter leur production pour conserver un niveau d’eau convenable dans le réservoir, compatible avec le débit de remplissage par l’apport naturel d’eau des cours d’eau alimentaire.

On pourrait décider de consacrer la production hydroélectrique actuelle à la compensation de l’intermittence des productions éolienne et solaire. Il y aurait alors plusieurs problèmes à résoudre :

Les installations hydroélectriques de production ne sont pas des STEP. Leur constante de temps est non pas de 20 heures, mais de plusieurs mois. Une fois vidé le réservoir, il faudra attendre la saison prochaine pour en disposer à nouveau. Ceci est incompatible avec les constantes de temps de l’intermittence des renouvelables, qui sont essentiellement journalières, avec des composantes horaires, hebdomadaires et mensuelles.

Qu’à cela ne tienne, il suffit de transformer les centrales hydroélectriques de production en autant de STEP.

Mais la chose n’est pas aussi simple qu’il y paraît :

En effet, une STEP nécessite non pas un mais deux réservoirs d’eau, avec une différence d’altitude dont dépendra l’énergie potentielle récupérable. On imagine sans peine les difficultés liées à l’aménagement des sites pas forcément compatibles avec un tel projet, à l’emprise foncière, à l’acceptabilité dans des régions déjà aménagées à d’autres fins, aux conflits environnementaux ( souvenons-nous du barrage de Sivens) et bien entendu aux investissements considérables qui devront être consentis .

Aucun projet de cette sorte n’est actuellement prévu en France. Il est peut-être urgent d’y penser.

Quels que soient les procédés utilisés, les installations de stockage d’énergie électrique nécessiteront des investissement très importants, auxquels les fournisseurs d’électricité ne sont pas prêts à consentir sans y être contraints.

Une chose est de planter une éolienne et de la raccorder au réseau pour toucher le pactole du tarif de rachat, une autre est de garantir à des clients sous contrat une fourniture régulière même en l’absence de vent et/ou de Soleil.

Les prix de revient des énergies éolienne et solaire sont actuellement annoncés sons tenir compte du coût des installations de stockage, qui sont inexistantes, comme nous venons de le voir. Il est facile dans ces conditions de démontrer que l’éolien ou le solaire sont moins coûteux que les moyens de production traditionnels.

La vérité des prix de revient dépendra de qui va financer les installations de stockage d’électricité. La logique voudrait que cette charge incombe aux producteurs d’électricité intermittente.

Un parc de STEP qui serait capable d’assurer la relève de l’intermittence du solaire et de l’éolien serait considérablement plus important, sans commune mesure avec le parc existant.

Jusqu’à présent le déploiement des énergies éolienne et solaire s’est appuyé sur les capacités du réseau à compenser leur intermittence grâce aux centrales thermiques. Ceci est évidemment un artifice qui ne saurait perdurer dans la perspective de réduction des émissions de CO2 par ces mêmes centrales thermiques !!!

La transition énergétique est donc tout simplement impossible sans la prise en compte de ce problème de stockage.

Actuellement ce problème est traité sur l’air du « c’est pas moi c’est l’autre… », qui conduit à investir des sommes énormes pour construire des installations éoliennes et solaires censées combattre le CO2, tout en s’appuyant sur des centrales thermiques pour compenser l’intermittence !

Une telle absurdité ne peut conduire qu’à une situation de blocage.

Les autorités de régulation sont évidemment conscientes du problème et ont décidé de le traiter travers une réglementation liant les fournisseurs d’énergie électrique à une obligation de garantie de capacité qui les place d’emblée devant l’obligation de disposer de moyens de stockage d’énergie.

L’idée générale est que le fournisseur d’énergie électrique qui a conclu un contrat de fourniture avec un client ne doit pas mettre ce client en panne sous prétexte d’un manque de Soleil ou de vent sous peine de pénalités financières importantes.

Le fournisseur doit donc s’assurer d’une capacité énergétique lui permettant de garantir au client la fourniture pour laquelle il a souscrit un contrat. Il peut acheter cette capacité ou la produire lui-même.

L’Arrêté du 22 Janvier 2015 porte création d’un mécanisme d’obligation de capacité dans le secteur de l’électricité.

« Le Code de l’Energie instaure l’obligation pour les fournisseurs d’électricité ainsi que pour les consommateurs finals et les gestionnaires de réseau d’électricité qui ne s’approvisionnent pas auprès d’un fournisseur, de contribuer à la sécurité d’approvisionnement en électricité »

« Ce dispositif fait reposer sur les acteurs obligés l’obligation de prouver leur capacité à alimenter en électricité leurs clients afin d’atteindre l’objectif de sécurité d’approvisionnement »

« Les exploitants de capacités de production et les exploitants de capacités d’effacement doivent, quant à eux, faire certifier leurs capacités. »

Ce dispositif législatif met fin à une situation anarchique et établit des règles saines permettant le déploiement des énergies éolienne et solaire en évitant des situations extrêmes obligeant à construire de nouvelles centrales thermiques pour compenser l’intermittence des renouvelables !

Cette réglementation, applicable à un horizon assez vague, s’insère dans une démarche européenne de régulation de la production et de la distribution de l’électricité.

Il serait souhaitable qu’elle soit au centre des débats de la COP 21.

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