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21 juillet 2017 5 21 /07 /juillet /2017 21:01

Quatre clés pour (commencer à) comprendre la transition énergétique.

21 Juillet 2017
L'arrivée de Monsieur Hulot au Gouvernement a pu signifier, pour certains, l'entrée dans une ère nouvelle marquée par l'émergence d'une conscience écologique gouvernementale.
On allait enfin non plus se contenter de dire ce qu'on allait faire, mais également faire ce que l'on avait dit, voire ce que d'autres avaient promis auparavant sans le réaliser.
L'aura du nouveau ministre éclaire tous les aspects de l'écologie, de la défense de l'environnement au sens large jusqu'à la lutte contre le changement climatique.
Nul doute que sa participation au Gouvernement n'aura d'autre but que de promouvoir quelques-unes de ses idées généreusement exposées dans les médias depuis des décennies.
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L'une des premières urgences est de faire démarrer le train de la transition énergétique, qui est en gare depuis longtemps et ne manque pas de passagers bruyants qui s'impatientent, mais qui est encore dépourvu de locomotive, et surtout d'un chauffeur compétent et d'un chef de gare énergique.
La locomotive, nous en avons choisi une récemment, et qui mieux que N. Hulot pouvait être ce chauffeur providentiel ?
Dans le rôle du chef de gare, Monsieur Edouard devrait convenir  si les consignes de sa direction sont claires et volontaristes.
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Pour savoir de quoi l'on parle, il est toujours bon de rappeler quelques chiffres:
Nous consommons aujourd'hui 160 Mtep d'énergie finale, soit 1 800 TWh  ainsi répartis:
480 TWh d'électricité, et 1 320 TWh hors électricité.

Ces 1 320 TWh, utilisés pour produire de la chaleur, de la force motrice, et alimenter l'industrie chimique, sont obtenus à partir de combustibles divers, dont 1 200 TWh de fossiles, le reste en bois de chauffage.
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30 MWh par an et par habitant, tout compris, c'est donc la mesure de notre niveau de vie en terme de dépense énergétique.
C'est à la fois peu et beaucoup.
C'est beaucoup lorsque, comme aujourd'hui, il faut tirer cette énergie du nucléaire et de sources fossiles en voie d'épuisement, et qui de plus ne sont pas disponibles sur notre territoire national.

Mais c'est peu lorsque l'on considère les quantités colossales d'énergie que le Soleil déverse généreusement sur nos têtes, et qu'il ne tient qu'à nous de récolter.
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Prenons un exemple:

Selon la carte mondiale des gisements d'énergie solaire, le territoire de France métropolitaine reçoit en moyenne environ 1 300 KWh/m2/an d'énergie solaire, sur une surface orientée au Sud et inclinée d'un angle égal à la latitude.
Soit 715 000 TWh/an.
Ou encore 12 000 MWh/an par habitant, c'est-à-dire 400 fois plus que nos besoins actuels de 30 MWh.

Bien sûr, il faut capter cette énergie, la transformer en un produit utilisable selon nos besoins, c'est-à-dire en chaleur, en force motrice, et en électricité.
Mais, même en acceptant un rendement de conversion de 20%, il devrait être possible de "récupérer" 260 KWh/m2/an.
(20%, c'est le rendement d'un panneau solaire hybride, qui produit de la chaleur et de l'électricité).

En s'en tenant à notre consommation actuelle de 1 800 TWh, tout compris et pas seulement l'électricité, il suffirait d'une surface de 7 000 Km2 pour obtenir toute l'énergie dont nous avons besoin.
Il faudrait donc y consacrer 1,3% de la superficie du  territoire national, ce qui ne paraît pas indécent en regard des surfaces consacrées à d'autres activités dont l'utilité n'est pas toujours évidente.
D'autant plus que, dans ces 1,3%, peuvent déjà figurer bien entendu les toitures des bâtiments convenablement orientés, les autres surfaces pouvant accepter un usage multiple comme une partie du réseau routier, les ombrières de parkings, etc.
Il apparaît donc que l'énergie solaire, seule, suffirait à nous procurer toute l'énergie dont nous avons besoin actuellement.

Et nous n'avons pas compté l'énergie supplémentaire que peuvent fournir l'éolien, l'hydraulique, le bois énergie, le biogaz, les biocarburants, et la géothermie…
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Il n'y a donc aucun problème objectif de ressources énergétiques renouvelables et décarbonées.

Les technologies nécessaires au recueil des énergies renouvelables existent depuis longtemps, y compris pour le stockage nécessaire à la compensation de l'intermittence.

Les "problèmes" que nous rencontrons sont donc des problèmes d'enfants gâtés.

Mais il est bien connu que notre société excelle dans l'art de créer des problèmes là où il n'y en avait aucun auparavant.

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Que faisons-nous ?

Lorsque l'on évoque la transition énergétique, on parle essentiellement éolien, solaire, et hydraulique, c'est-à-dire électricité.
Bien sûr, ces sujets sont porteurs puisque l'électricité est au cœur de notre société technologique.

Assez curieusement, les 1 200 TWh de combustibles fossiles, que nous utilisons en plus de l'électricité, ne semblent pas intéresser beaucoup de monde; ils sont pourtant largement majoritaires  à la fois dans l'industrie, les transports, et le secteur résidentiel-tertiaire, donc également majoritaires dans les émissions de gaz à effet de serre.

On évoque certes l'exploitation de la biomasse sous forme de biocarburants et de biogaz, on parle de filière bois énergie,  mais sans en faire une affaire d'Etat, comme un truc de peu d'intérêt.
Comprenne qui peut…
Mais ce n'est pas notre propos d'aujourd'hui.

C'est donc l'électricité qui tient le haut du pavé, laissant les 66% de l'énergie finale restante se débrouiller avec les biocombustibles (Biocarburants et Biogaz), qui ont beaucoup de mal à lutter contre un pétrole et un gaz naturel fossiles toujours triomphants.
(On attend toujours une taxe carbone efficace).

En fait nous sommes priés de résoudre le problème de ces 1 200 TWh de fossiles en faisant des économies d'énergie sur le chauffage au fuel et au gaz, et en achetant des autos électriques.

Lesquelles autos électriques augmenteront significativement notre consommation d'électricité…Mais ceci est une autre histoire.

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Il a donc été "décidé" que la transition énergétique, c'est d'abord une affaire d'électricité, laquelle est aujourd'hui en grande majorité fabriquée dans le monde soit à partir des sources fossiles, soit à partir du nucléaire.
La part des énergies renouvelables, hors hydraulique et bois énergie, progresse, mais est encore minoritaire.

La France fabriquant son électricité essentiellement avec du nucléaire, notre transition énergétique à nous se résume donc à une affaire de politique électronucléaire.
Oui, c'est très restrictif, mais c'est ainsi.
Pour les réclamations, s'adresser à Monsieur Edouard.
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Pour notre affaire de transition, l'alternative est claire:

Soit on continue avec le nucléaire ( Développement de la filière EPR pour remplacer les REP vieillissants), et alors nous n'avons pas besoin d'une transition énergétique, puisqu'on l'a déjà, au moins pour l'électricité.
(Du moins si l'on privilégie le critère du CO2, qui reste aujourd'hui l'ennemi désigné).

Soit on programme l'abandon du nucléaire, et alors on lance un vaste programme de remplacement.
(Nous disons  bien "on lance" et non "on fait des projets de lancement").
Car il est évident que l'on ne va pas arrêter des réacteurs nucléaires avant d'avoir une solution de remplacement prête à rendre la relève.
A moins que l'usager ne soit disposé à accepter des coupures de courant sauvages lors des froides soirées hivernales,…Il serait intéressant de poser la question par référendum.
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Pour le Ministre, le choix n'est pas simple.
L'électronucléaire est une technologie non émettrice de CO2, donc parfaitement conforme aux directives de la transition.
Il n'y aurait donc aucune raison d'en changer.
Mais cette technologie est en même temps ce que l'Homme a inventé de pire en matière de pollution potentielle de l'environnement, elle doit donc être abandonnée, selon les critères de l'Ecologie dont M. Hulot est le porteur de drapeau attitré.

A notre connaissance l'actuel Président n'a pas fait campagne sur son désir de sortir rapidement du nucléaire.
Mr. Hulot  devra donc résoudre un dilemme:
En lui va se livrer un combat entre l'homme et le ministre.
Le premier, tenu déontologiquement d'obéir à sa conscience écologique, et le second, non moins tenu par son engagement dans le Gouvernement, à obéir  au chef d'icelui.

Difficile de tenir des engagements si contradictoires.
Mais, comme dit l'autre, "Il avait qu'à pas y aller "…
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Par ailleurs la transition énergétique est une affaire de plusieurs décennies. Personne n'imagine un seul instant remplacer en treize ans (2 030) les fossiles et le nucléaire par du vent, du soleil, de l'eau, un peu de géothermie, un peu de bois et de la bouse de vache.
Il nous faudra bien deux générations pour commencer à voir le bout du tunnel ( 2 080 ?).

Un premier Ministre est là au mieux pour quelques années, et un Ministre souvent pour quelques mois seulement.
Ni l'un ni l'autre ne verra le résultat de ses éventuels efforts, qui n'apparaîtra que sur le long terme.
Or les électeurs attendent des résultats à court terme, il faudra donc leur jeter quelques poignées de grain pour éviter qu'ils ne quittent le poulailler dans lequel on a eu tant de mal à les faire entrer.
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Pour le moment M. Hulot a prudemment chaussé les pantoufles de ses prédécesseurs, et donc annoncé une réduction à 50% de la part du nucléaire dans la production électrique nationale à l'horizon 2025.
(Comprenez "le plus vite possible", dans la mesure ne nos moyens).
Ceci serait obtenu paraît-il en fermant environ 17 ou 20 réacteurs.
Il s'agit vraisemblablement des 6 réacteurs de la génération CP0 de Fessenheim et du Bugey, et de 11 réacteurs génération CP1 ayant été mis en exploitation avant 1981 et qui auront dépassé les 40 ans en 2021, et de deux ou trois autres qui ont cessé de plaire.

Les 17 réacteurs jetés en pâture à la presse fournissent annuellement 120 TWh, soit 22% de la production totale d'électricité.

On aura noté que personne au château n'a pu préciser comment on allait faire pour se passer de ces 120 TWh dans un délai aussi court, et qui ferait les frais de cette coupe claire.
Surtout au moment choisi pour "booster" la voiture électrique qui, cela n'aura échappé à personne, consomme de l'électricité !!
Mais un Ministre ne se préoccupe pas de ce genre de détails.

Cette annonce est une poignée de grain un peu avarié, qui  commence à sentir le moisi, nous l'avons déjà entendue maintes fois sans jamais voir le début d'un commencement de réalisation.

Mais est-elle au moins cohérente ?
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Pour tenter de faire une analyse honnête, on ne peut échapper hélas à la nécessité de regarder de plus près comment est organisée la production et la distribution d'électricité dans un pays moderne.

En premier lieu on ne doit plus parler de système électrique français, mais de grand réseau électrique européen.
Le temps de la petite tambouille nationale est révolue.
L'ensemble des réseaux interconnectés constitue un réseau unique dont toutes les installations participent au "réglage système".
Une défaillance sur une ou plusieurs installations de production en France par exemple peut être compensée par le lancement de plusieurs centrales à gaz en Allemagne et/ou en Italie.
Une modification majeure décidée par un pays ne doit pas être mise en œuvre sans concertations avec les pays partenaires.

Ce point constitue la première clé pour comprendre les problèmes de la transition énergétique.
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Dans les pays civilisés la fourniture d'électricité est un service public qui comporte une obligation de résultat.
Le ou les fournisseurs sont tenus de fournir les quantités auxquelles ils se sont engagés auprès de leurs abonnés et du régulateur, qui est la CRE en France (Commission de Régulation de l'Energie).

Le consommateur est libre de soutirer de l'électricité quand il veut, à hauteur de la puissance et de l'énergie compatibles avec l'abonnement souscrit.
(C'est une liberté encadrée que certains ont tendance à oublier, et que le nouveau compteur Linky se charge de leur rappeler).

Comme nous l'allons voir, cette liberté des consommateurs se paye par un certain nombre d'obligations que les fournisseurs doivent respecter.

Le fournisseur est prié de prendre toutes les dispositions nécessaires pour éviter d'avoir à recourir aux coupures sauvages, sinon il aura à rendre des comptes à la CRE.

Pour respecter ces engagements, le ou les fournisseurs doivent donc pouvoir s'appuyer sur des moyens de production dits "de base" capables de produire sans intermittence, en continu, et possédant une grande réserve de marche grâce aux stocks (Réserves stratégiques) rendus obligatoires par l'Agence Internationale de l'Energie.
Ces stocks ont pour but d'éviter des tensions internationales qui seraient dues à des crises passagères du marché de l'énergie.
C'est surtout vrai pour les pays qui ne possèdent pas de sources d'énergie "de base" sur leur territoire. La France en fait partie (Hélas, ou heureusement ?).
(Les anciens se souviennent que jadis notre territoire possédait des gisements de Charbon et de Gaz naturel, épuisés aujourd'hui).

Ces installations "de base" doivent donc pouvoir fournir une puissance cumulée correspondant au maximum de la puissance soutirée par la demande interne, hors périodes exceptionnelles de pics de consommation, qui sont gérés autrement.

En France, cette demande max "courante" correspond à environ 80 GW, pour une demande moyenne d'environ 60 GW.
(Ces valeurs fluctuent et sont affectées de variations saisonnières d'une année sur l'autre).

Quant à la demande exceptionnelle, elle peut atteindre 100 GW. C'est aujourd'hui un seuil critique pour le réseau français.

En pratique, la puissance soutirée fluctue entre 30 et 80 GW, selon l'heure, la saison, les conditions météo.
Malgré cette demande en yoyo, notre parc de production "de base" a toujours été capable de répondre sans tomber dans le black out ou les délestages sauvages.
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Les seules technologies permettant d'assurer une production "de base", donc de fournir les 80 GW ci-dessus à la demande, sont les centrales thermiques à flamme, utilisant des combustibles fossiles, et les centrales nucléaires, ces combustibles étant stockables et stockés réglementairement en conformité avec les règles de l'AIE.
Pour le nucléaire, les stocks sont constitués par le combustible présent dans les réacteurs, et de celui qui est en cours de fabrication sur le territoire français.

Au risque de se répéter, il faut insister sur ce point:
On ne connaît pas d'autre système capable d'assurer une production "de base" telle qu'elle est définie par l'AIE c'est-à-dire avec une réserve de marche de plusieurs mois.

Ce point est la deuxième clé qui permet de comprendre quelque chose aux difficultés de la transition énergétique.

L'éolien, le solaire, l'hydraulique, ne peuvent pas garantir une production d'électricité continue pendant plusieurs mois.
(Seule la géothermie à haute température pourrait y prétendre, avec un peu d'hydraulique au fil de l'eau, mais à une faible échelle).
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Si, en raison de circonstances particulières, choisies ou subies, il n'était plus possible d'assurer une production électrique "de base" à hauteur de 80 GW environ (En France), il deviendrait nécessaire de réorganiser le système de distribution et de consommation pour s'accommoder d'une production de base réduite.

Ce scénario a été évidemment envisagé.

Parmi les mesures prévues on peut citer le contrôle de la consommation des abonnés grâce à un système de gestion centralisé visant à planifier les soutirages pour "lisser" la demande de puissance.
On peut également, et c'est déjà le cas à faible échelle, mettre en œuvre un système de délestage programmé, déjà appliqué aux fournisseurs d'électricité "verte", qui doivent souscrire des "garanties de capacité", elles-mêmes adossées au marché des "capacités d'effacement" négociables.
On peut aussi, mais c'est à la limite du sérieux, acheter notre électricité sur le marché européen, voire même en Afrique (Solaire) ou en Scandinavie (Hydraulique et éolien offshore) par le moyen d'un réseau de câbles sous-marins, dont certains sont d'ailleurs en construction…

Toutes ces mesures, à terme contraignantes pour les usagers, montrent l'importance "vitale" des capacités de production "de base", que l'on ne peut réduire qu'à la condition d'adapter le réseau de distribution pour remplacer l'ancien système de "suivi de charge" par un  nouveau système fondé sur le "suivi de production", appelé "Réseau intelligent" ou "Smart Grid".
Le nouveau compteur Linky est le premier maillon, vu par l'usager, de ce nouveau réseau.

Ce troisième point est la troisième clé qui permet d'entrevoir l'utilité du nouveau compteur Linky, sans lequel il nous faudrait tout simplement renoncer à la transition énergétique, et se préparer à s'éclairer à la bougie et à se chauffer au bois.
( Rappelons qu'en cas de coupure d'électricité, les chaudières modernes à gaz ou à fuel cessent de fonctionner…).

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En France la production "de base" d'électricité est obtenue grâce à deux types de centrales thermiques:

D'une part un parc de 58 réacteurs nucléaires (Oui, une centrale nucléaire est  une centrale thermique d'un type un peu particulier), dont la capacité installée est de 63,2 GW, qui peut délivrer en continu une puissance d'environ 60 GW max.
Cette puissance max disponible fluctue selon la disponibilité des réacteurs, dépendant des arrêts pour maintenance, remplacement du combustible, et arrêts pour visites décennales.
(L'exploitant définit son calendrier d'arrêts pour maintenance de manière à disposer de la puissance maximale au moment des grands froids).

D'autre part, un parc de centrales thermiques classiques à flamme  fonctionnant au Gaz, au fuel, ou au charbon (Il en reste encore deux ou trois).
Ces centrales thermiques peuvent fournir jusqu'à une vingtaine de GW de puissance continue, appelée selon la demande du réseau.

L'ensemble Nucléaire + Thermique peut ainsi fournir une puissance d'environ 80 GW lorsque la demande est très forte, typiquement en soirée les périodes hivernales.

Lorsque la demande dépasse le seuil de 80 GW environ, on a recours à des moyens de production de "semi-base", qui sont essentiellement Hydrauliques, et dont les réserves sont par nature faibles mais prévisibles à moyen terme.
La semi-base comprend les barrages de lac, ou au fil de l'eau, les STEP de pompage-turbinage, les usines marée motrices.
Ces moyens fournissent bon an mal an environ 10% de notre énergie électrique.
C'est essentiellement une énergie stockée.

Les installations dont la production dépend du vent ou de l'ensoleillement, ne peuvent constituer un recours sûr à cause de leur intermittence.
D'une part cette production ne peut être planifiée, même si elle est relativement prévisible.
En effet on peut prévoir à peu près la force moyenne du vent tel jour à tel endroit, mais on ne peut décider de la force de ce vent, de même pour le Soleil.
D'autre part ses variations sont brusques, intra-horaires, à la merci d'une saute de vent ou d'un nuage.

Pour qu'elles deviennent des installations de semi-base, elles devraient être associées à des installations de stockage tampon de masse, un peu comme l'eau d'un gigantesque barrage.

En France, il n'existe encore aucune installation dédiée au stockage de masse d'électricité solaire ou éolienne.
(Les installations existantes sont déjà utilisées pour autre chose).
Aujourd'hui la production éolienne et solaire est injectée dans le réseau, en complément occasionnel de l'électricité thermique, et de l'hydraulique.

Lorsque tous ces moyens de production ont à faire face à une demande très forte qui dépasse leurs possibilités du moment, on a recours aux importations.
Les capacités d'échanges transfrontaliers sont aujourd'hui établies à environ 10 GW entre la France et les pays voisins.
La mutualisation du réseau électrique européen requiert un accroissement de ces capacités d'échange, pour gérer la circulation de l'énergie éolienne et solaire entres les différentes zones géographiques.
Des liaisons avec l'Afrique sont également en cours d'étude.
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La conclusion de tout ceci est que l'on ne peut réduire les capacités de production de base qu'à condition de réduire et de contrôler la demande de consommation, ce qui exige de mettre en œuvre deux actions:
D'une part réaliser des économies d'énergie à hauteur de la réduction de production de base envisagée,
Et d'autre part passer du système de suivie de charge au système de suivi de production grâce au réseau intelligent.

Que l'on décide de fermer 17 , 25, ou 37 réacteurs nucléaires, peu importe du moment que l'on a préalablement fait ce qu'il fallait pour réduire la consommation et la contrôler pour en lisser la valeur.

Ce quatrième point est la quatrième clé qui permet de comprendre les problèmes qui nous attendent et donc les contraintes qu'il nous faudra accepter.

Il est extrêmement dommage que tout ceci n'ait jamais fait l'objet d'une communication aux usagers, cela aurait peut-être pu éviter une polémique stérile autour du nouveau compteur.

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En cette matière, il est recommandé d'éviter de mettre la charrue avant les bœufs sous peine d'avoir à gérer "quelques" difficultés causées par un réseau devenu fou…

Nous comptons sur Monsieur Hulot et Monsieur Edouard pour nous éviter ces soubresauts électriques.

PS. Comme déjà suggéré dans un précédent article, les usagers avisés seraient bien inspirés d'étudier sérieusement la possibilité de produire eux-mêmes leur besoin électrique de base.
C'est un conseil d'ami.
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En 2025, dans huit ans, notre consommation finale d'électricité n'aura pas significativement varié, elle sera d'environ 450 TWh.
( Lire en particulier: "RTE, Bilan prévisionnel de l'équilibre offre-demande d'électricité en France jusqu'en 2050").
Cette consommation finale correspond à une production d'énergie d'environ 550 TWh.
(Nous aurons toujours les pertes en lignes, les pertes de transformation, les consommations internes au secteur de l'énergie électrique).

L'augmentation le la consommation due à l'accroissement du nombre de ménages, aux nouvelles applications comme la voiture électrique (Dont M.Hulot veut faire la promotion), au développement du marché des pompes à chaleur, sera compensée par les économies réalisées dans l'efficacité énergétique des nouveaux matériels et surtout par le recul du chauffage électrique à effet Joule et le développement de l'autoconsommation des producteurs particuliers ( Solaire ).
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Aujourd'hui la capacité de production nucléaire est environ de:

63,2 GW x 0,9 x 8 760 h # 500 TWh.

400 TWh sont consommés en interne au titre de l'énergie finale.
50 TWh sont exportés, car le réseau en yoyo ne permet pas de les consommer en interne (Rentabilisation d'une énergie fatale).
50 TWh sont dissipés en pertes en lignes, pertes de transformations, et consommations internes du secteur.

Dans la consommation finale, le nucléaire représente donc:

400 TWh / 480 TWh =  83,3 %   (Et  non 72% comme lu ici et là).

Mais dans la production d'énergie électrique, ce même nucléaire représente donc:
500 TWh / 550 TWh =  91%
(C'est le ratio officiel le l'honorable maison EDF. Tout autre valeur est fantaisiste).

 

Pour ramener cette part à 50%, tout en conservant une énergie finale de 480 TWh, il faudrait donc ramener la part nucléaire à 250 TWh, c'est-à-dire fermer non pas 17, mais 26 réacteurs de 900 MW.
(Et même davantage si nous comptons les pertes en lignes etc…).

Cette action d'éclat devrait s'accompagner de la mise en service (Nécessité incontournable) d'installations de production de base capables de replacer la production actuelle des 24 réacteurs mis au rebut.

Ces installations pourraient être, au choix:
- Soit un parc de  26 centrales thermiques à Gaz à cogénération ( Tant qu'on y est…) .
- Soit un ensemble de parcs éoliens et solaire de capacité énergétique équivalente, accompagnés des installations de compensation de l'intermittence ( Centrales thermiques, Stations de pompage-turbinage, stockage gazeux sous forme d'Hydrogène obtenu pas électrolyse, ou autre…).
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La fermeture de 26 réacteurs, voire plus, est parfaitement possible, mais à deux conditions:

Soit la consommation d'énergie finale ne baisse pas, et alors il faudra mettre en place le programme ci-dessus.

Soit on se dispense du programme de compensation de la production perdue, mais alors on explique comment on va réduire la consommation finale électrique de 160 TWh.

Nous attendons avec impatience de connaître le choix du Gouvernement, et les décisions arrêtées pour impulser le lancement des projets industriels correspondants à la stratégie retenue.

Car enfin, ces centrales thermiques, ces parcs éoliens et solaires, ces stations de pompage-turbinage, ces usines de production d'Hydrogène par électrolyse, ces piles à combustible pour refaire de l'électricité, ces batteries énormes pour le stockage, il faudra bien que quelqu'un les fasse, et les finance…
Il arrivera bien un jour ou tout cela devra sortir des rapports papier de stratégie pour entrer dans la vie réelle.

Nous comptons sur Monsieur Hulot pour être l'Homme du XXIè siècle qui aura réussi ce tour de force.
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