L'éolien et le solaire, à deux c'est mieux.

15 Mars 2016

Les énergies renouvelables, c'est bien.
L'électricité d'origine éolienne et solaire constitue, sans conteste, notre bouée de sauvetage pour le grand naufrage énergétique du XXIIè siècle.
Même si aujourd'hui la sainte huile et ses acolytes le Gaz naturel et le charbon sont encore disponibles, il est sage de commencer sérieusement à préparer le "monde d'après" pour ne pas être pris au dépourvu lors de la pénurie.
Chez les cigales, on continuent à chanter et on se préoccupe assez peu de cette histoire de soi-disant pénurie, avec ses airs d'arlésienne qui se prend pour le père fouettard. A l'abri derrière un nucléaire faussement bonhomme, on peut chanter encore un certain temps. Mais pas trop longtemps.
Chez les fourmis (d'outre-Rhin), on ne chantent pas. Un chat est un chat, puisque pénurie il y aura, plus vite on cherchera d'autres sources, plus vite on évitera les conséquences fâcheuses.
Elles ont donc décidé, pour faire bonne mesure, d'arrêter le nucléaire et de développer les renouvelables à tour de bras.
L'éolien et le solaire ont ainsi fait l'objet en Allemagne d'une politique de déploiement ambitieuse.
En 2015, on y trouve un parc éolien de 45 GW installés, produisant annuellement 88 TWh , soit 13,5 % de l'énergie électrique d’outre-Rhin.
Le facteur de charge global est de 22,3%, relativement faible car la part de l'éolien offshore n'y est encore que de 10%.
La consommation électrique allemande s'élève à 650 TWh, ce qui correspond à une puissance moyenne de 74 GW, toutes sources confondues.
On peut alors s'étonner qu'avec une puissance installée éolienne représentant plus de 60% de la puissance moyenne électrique consommée par l'Allemagne, l'éolien ne participe qu'à hauteur de 13,5% à la quantité d'énergie produite (88 TWh sur 650).
C'est le "drame" des énergies intermittentes.
Il ne faut pas confondre énergie et puissance.
La puissance "installée" d'une unité de production électrique quelle qu'elle soit représente la puissance maximale qu'elle peut délivrer dans les meilleures conditions, on parle alors de "Puissance nominale".
Par exemple, pour une centrale thermique ou nucléaire, la puissance réellement délivrée en régime continu est égale à la puissance nominale pour peu qu'on lui fournisse le combustible requis, ce qui est facile s'agissant de Gaz, de Charbon ou de combustible nucléaire, du moins tant qu'ils sont disponibles.
Pour une éolienne il en va autrement. Le vent est certes gratuit, mais il souffle à sa guise.
La puissance délivrée dépend de la force du vent, elle a sa valeur "nominale" seulement pour une vitesse de vent comprise dans certaines limites.
Si le vent faiblit, la puissance diminue et si le vent est trop fort il faut mettre les pales en "drapeau" pour éviter une avarie.
Donc, même si la puissance éolienne installée est impressionnante, la puissance "utile" sera notablement plus faible, le rapport des deux étant le "facteur de charge".
Pour le parc éolien allemand, le facteur de charge varie entre 18% pour des machines terrestres assez mal situées, jusqu'à 35% pour des machines offshore modernes bien exposées.
La moyenne est à 22,3%.
Il faut donc un nombre d'éoliennes considérable pour égaler la production énergétique d'une petite centrale thermique.
Ce point est préoccupant car les possibilités d'occupation des sols et des plateaux continentaux sont évidemment limitées.
Le Gouvernement allemand a lancé un programme visant à obtenir une meilleure utilisation du vent en agissant dans deux directions:
Remplacer les "vieilles" machines par d'autres plus modernes de meilleur rendement et plus puissantes ( Re-powering), et développer des super-machines de 10 MW et plus pour les applications offshore futures.
La production éolienne est donc par nature intermittente, puisque dépendant de la force du vent.
Les relevés des années 2011 à 2014 montrent que la puissance effective délivrée au réseau par les éoliennes allemandes a fluctué dans un rapport de 1 à 5,5 sur un rythme annuel et saisonnier, et même d’un jour à l’autre.
Le maximum est en principe sur Décembre-Janvier et le minimum sur Juillet-Août, avec des « variations surprise » car, comme dit la chanson: « Le vent souffle où il veut ».
Les clients attendent du réseau une disponibilité de puissance sans faille, ils se moquent des sautes de vent. Le gestionnaire de réseau doit donc se débrouiller pour compenser les fluctuations de l’éolien (et du solaire).
Tant que la part de l'éolien dans le mix électrique allemand est faible (13,5 % aujourd’hui) ces fluctuations de puissance restent gérables en ajustant la puissance des autres sources d'énergie (Centrales thermiques).
Par contre, si la part éolienne passait à une valeur importante, 30% par exemple, les fluctuations dues à l'intermittence deviendraient ingérables sauf à construire de nouvelles centrales thermiques, ce qui est contraire à l'esprit de la transition énergétique.
Heureusement les choses s'arrangent un peu lorsque l'on considère la production d'énergie solaire.
Les allemands ont également beaucoup investi dans le solaire jusqu'en 2014. Le parc photovoltaïque ( PV) affiche aujourd’hui 38 GWc installés en 2014, produisant 35 TWh, soit 6% environ de part dans le mix électrique.
Le rendement des panneaux est de 10,5%, ce qui est normal dans un pays non privilégié par l'ensoleillement, sauf le Sud.
Cette énergie est bien sûr intermittente, mais les relevés de 2011 à 2014 montrent que les fluctuations solaires sont déphasées favorablement par rapport aux fluctuations du vent, apportant ainsi une compensation partielle de l'intermittence de l'éolien.
En gros il y a moins de vent en été, mais davantage de Soleil, et vice-versa en hiver.
On peut tirer de cette constatation que l'éolien et le solaire sont complémentaires et doivent impérativement être déployés simultanément pour minimiser les inconvénients de l'intermittence.
Actuellement en Allemagne la part de ces deux énergies dans le mix électrique atteint 20 % environ, contre 4 % en France.
(En termes de production annuelle).
La gestion de l’intermittence impose au gestionnaire de réseau l’obligation de s’adjoindre un service météorologique très performant afin d’établir des prévisions détaillées des vents et de l’ensoleillement.
Ces prévisions doivent avoir une résolution spatiale permettant d’effectuer des prévisions de production pour chaque parc éolien ou solaire.
Toujours en Allemagne, la production électronucléaire est de 90 TWh avec 8 réacteurs encore en service, soit 14 % de la production électrique.
Cette production est censée disparaître en 2022.
Elle sera remplacée par des renouvelables, ou par des centrales thermiques.
En France, où la part de l’éolien et du solaire n’est encore que de 4% du mix électrique, et où la production électronucléaire se porte bien, merci, ces problèmes sont évidemment ignorés, sauf de EDF qui aura à les affronter un jour.
Nous lui souhaitons bien du plaisir…
PS:
Selon Eurostat, les prix de l’électricité pour le consommateur domestique sont en moyenne 80% plus élevés en Allemagne qu’en France.
Préparez vos mouchoirs…