03 Juillet 2012
En cette période de veillée d’armes, qui voit chacun fourbir ses arguments en faveur de telle ou telle politique énergétique, il n’est pas inutile de passer les troupes en revue afin d’essayer de mesurer les forces et les faiblesses des futurs candidats au remplacement du pétrole et de ses acolytes le gaz et le charbon.
Auparavant il est important de lever un malentendu à propos du challenge des énergies durables. Les médias évaluent souvent leurs possibilités en termes de pourcentage de remplacement dans le domaine de l’énergie électrique, l’objectif étant alors les 300 ou 400 TWh électriques actuellement consommés.
La réalité est toute autre car il s’agit en fait de remplacer à terme la totalité des énergies fossiles carbonées et du nucléaire, soit 87% de l’énergie finale consommée.
Ce qui change complètement la donne.
La consommation 2010 d’énergie finale en France a été d’environ
160 Mtep, ou encore 1 860 TWh , dont 320 TWh d’électricité nucléaire.
Le panier énergétique était le suivant:
Pétrole: 42,1%
Gaz naturel: 22,7%
Charbon: 4,7%
Total fossiles carbonées: 69,5%
Nucléaire: 17,1%
Bois/Biomasse: 6,4%
Hydraulique: 3,5%
Agro carburants/ 1,7%
PAC: 0,8%
Eolien: 0,6%
Solaire +
Biogaz +
Géothermie +
Déchets: 0,5%
Total renouvelables: 13,5%
Source: SOES/ 2011
Près de 87% de l’énergie finale consommée en France sont donc d’origine fossile carbonée et nucléaire, les énergies durables étant encore très minoritaires.
Le basculement vers les énergies durables ne peut être qu’un processus lent soumis aux aléas de la Politique d’une part, au coût des combustibles fossiles d’autre part, aux possibilités de financement et aux aléas du marché en général, et bien sûr à l’occurrence de la pénurie de combustibles fossiles.
On ne peut donc que faire des hypothèses sur la physionomie du futur mix énergétique, en ayant conscience de la fragilité du scénario.
Notre scénario pour 2050 est basé sur le mix énergétique suivant:
Consommation finale: 2 000 Twh ( 170 Mtep)
( Demande supposée stabilisée grâce aux économies d’énergie ).
Répartition: Fossiles et nucléaire: 50%
Renouvelables: 50%
(Le basculement total sur les énergies renouvelables ne nous paraît pas crédible avant la fin de ce siècle).
En 2050, 1 000 TWh seraient donc issus des énergies renouvelables, répartis comme suit:
- Eolien: 30% 300 TWh
- Solaire Thermique: 15% 150 TWh
- Solaire Photovoltaïque: 15% 150 TWh
- Hydraulique: 10% 100 TWh
- Géothermique: 10% 100 TWh
- Biomasse: 20% 200 TWh
( Incluant bois énergie et valorisation des déchets)
Cette répartition correspond à un scénario moyen, d’autres hypothèses seraient tout aussi recevables. Nous avons donné le rôle principal à l’Eolien et au Solaire, chargés de fournir 60% du renouvelable en 2050. L’Hydraulique ne semble pas susceptible d’une forte croissance, la biomasse parait plus prometteuse.
Cette énergie de substitution se présentera essentiellement sous forme d’électricité, soit directement par nature ( Eolien, photovoltaïque, hydraulique), soit convertie en électricité pour faciliter son transport par le réseau ( Centrale solaire thermique ). Une partie sera disponible sous forme de gaz et sous forme de carburants liquides pour les transports (Biomasse, déchets, GTL) ou directement sous forme de chaleur (Géothermie, bois énergie).
L’électricité restera le médium privilégié car elle seule permet le transport d’énormes quantités d’énergie instantanément sur de très longues distances, ce qui est indispensable car les lieux de production sont souvent loin des lieux de consommation, les lieux de production étant eux-mêmes fluctuants au gré des vents et de l’ensoleillement ( Solaire et éolien).
Le développement de cette stratégie restera fortement conditionné par la disponibilité de solutions de stockage de l’énergie électrique. Ce problème peut même s’avérer un obstacle insurmontable en cas d’impossibilité de pallier l’intermittence des sources.
Cette production électrique sera obtenue par la mise en œuvre de divers procédés connus: Eolien, Solaire, Hydraulique, Géothermie, Biomasse, etc.
La contribution de ces divers procédés dépendra de nombreux facteurs tels que le coût, l’acceptabilité par la population, la possibilité ou non de stockage de l’électricité, les capacités de gestion du réseau, etc…
Examinons le cas de l’Eolien:
La France ne manque pas d’air, ses façades maritimes lui garantissent un régime de vents propice à une exploitation efficace.
Nous exploiterons les données fournies par FEE ( France Energie Eolienne), qui est l’organe spécialisé du SER ( Syndicat professionnel des Energies Renouvelables).
Fin 2010, le parc éolien du territoire métropolitain comportait 2 909 éoliennes terrestres pour une puissance installée de 5 230 MW.
La puissance installée moyenne des machines, 1,8 MW, traduit la modernité des installations qui pour la plupart sont assez récentes.
La production annuelle 2010 effective de ce parc a été de 8,7 TWh.
La production annuelle potentielle théorique étant de 45,8 Twh.
Le facteur d’efficacité est donc d’environ 19%, valeur plutôt classique pour de l’éolien terrestre.
Ces données nous suggèrent quelques réflexions:
En termes économiques de coût de l’énergie primaire, un facteur d’efficacité de 19%, certes peu élevé, reste rentable puisque le vent est gratuit, contrairement au pétrole ou au gaz .
Les éoliennes off shore offrent une efficacité double ( environ 40%). Les premières éoliennes de ce type ne seront opérationnelles sur les côtes françaises qu’après 2015 ( ou 2018 ?).
En 2050 on peut estimer que le parc éolien français sera réparti ainsi, en termes de production:
Off shore: 60% / Machines de 5 MW.
Terrestres: 40% / Machines de 3 MW.
Une machine terrestre de 3 MW installés produit environ 5 GWh annuellement.
Une machine off shore de 5 MW produira 17,5 GWh.
Pour produire 300 TWh en 2050 ( selon notre scénario), le parc éolien devra donc comporter environ 24 000 éoliennes terrestres et 10 000 éoliennes off shore.
Ceci en 2050 et pour une participation des énergies durables à hauteur de 50% de l’énergie totale consommée.
Ces quantités sont à multiplier par deux dans la perspective d’une substitution complète des énergies fossiles et nucléaire par l’ensemble des énergies durables, à une échéance de la fin du siècle.
Serons-nous prêts à accepter un environnement peuplé de plus de 70 000 éoliennes ?
On peut raisonnablement penser que le développement de l’Eolien à un tel niveau rencontrera de gros problèmes d’acceptabilité par les populations.
Indépendamment bien sûr des problèmes de coût d’investissement et de prix de revient de l’énergie produite.
Qu’en est-il pour le Solaire ?
Dans notre hypothèse l’énergie solaire contribuerait en 2050 à hauteur de 300 TWh également, répartis pour moitié en centrales solaires thermiques et pour moitié en Photovoltaïque.
Les centrales solaires thermiques occuperaient une surface de l’ordre de 400 km2, selon les rendements retenus et l’ensoleillement disponible.
Ceci pourrait correspondre à une quinzaine d’unités de production de 25 km2, situées dans le Sud du pays.
La production photovoltaïque serait répartie entre des centrales de forte puissance et des unités de production réparties sur les surfaces disponibles du territoire ( toitures).
L’exploitation de l’énergie solaire posera donc infiniment moins de problèmes environnementaux que l’exploitation des vents, du moins ces problèmes seront-ils localisés. L’emprise foncière restera modérée, en tous cas très inférieure à celle des nouvelles constructions de logements et/ou des surfaces consacrées à la production d’agro carburants.
Les autres sources d’énergie durable poseront encore moins de problèmes.
Le développement de l’hydraulique sera limité par les contraintes environnementales, une croissance significative n’est possible qu’en se tournant vers la Mer.
La biomasse, le bois énergie, les agro carburants, la valorisation des déchets, sont des gisements d’énergie prometteurs mais d’une part leur contribution future est difficile à évaluer, et d’autre part leur impact sur l’environnement peut ne pas être négligeable( encouragement à la déforestation, emprise sur les terres agricoles, émission de fumées polluantes, bilan CO2 discutable).
De cette analyse très sommaire il ressort que le remplacement des énergies fossiles carbonées et du nucléaire par des énergies renouvelables propres sera une entreprise de grande ampleur et de longue durée qui nécessitera l’adhésion de la population car des sacrifices devront être consentis.
Les Etats auront le choix entre deux stratégies:
La première consiste à ne rien faire tant que les énergies fossiles restent disponibles à un coût acceptable. Stratégie compréhensible à la rigueur pour les Etats disposant de leurs propres réserves énergétiques, mais stratégie suicidaire en l’absence de ressources internes.
La seconde option consiste à établir un programme cadre pour le développement des énergies durables, fixer les objectifs dans les différents domaines énergétiques, établir un calendrier et un budget, définir les moyens et les ressources humaines, mettre en place des structures pérennes capables de gérer ce programme sur plusieurs décennies, sur le modèle de ce qui fut fait avec succès pour le développement du nucléaire.
Peut-être une ambition à la hauteur de la future nouvelle Europe ?
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