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Prospective Electricité 2050
Aux lecteurs de la "note brève" de
février 2020 : la production
d'électricité sans émission de CO2 et sans
nucléaire ? Un mirage pervers
Documents
préparés pour débattre
avec RTE
Aux
lecteurs de la "note brève" de février 2020
la production
d'électricité sans émission de CO2 et sans
nuclaire ? Un mirage
Précisions et compléments
- Les
émissions de CO2 causées par l'arrêt des deux
réacteurs de Fessenheim : en utilisant l'outil de
simulation de ce site, on voit que l'arrêt des deux
réacteurs augmentera la consommation, en France,
d'électricité produite à partir de gaz de 3,2
TWh/an et diminuera les exportations de 6,4 TWh/an. Cette baisse
d'exportation sera compensée par une augmentation de production
à partir de gaz surtout et aussi , mais en moindre
quantité, de charbon ou de lignite. Supposons, au total 7 TWh
à partir de gaz et 2,6 TWh à partir de charbon soit en
tout 7 millions de tonnes de CO2, soit, en 20 ans, 140 MtCO2. Par
ailleurs un mètre cube de bois qui brûle libère une
tonne de CO2. Un hectare de forêt porte en moyenne 300 m3 de
bois. 140 millions de mètres cubes sont portés par 470
000 hectares,. C'est la moitié de la surface du massif landais.
Ajoutons que lors d'un incendie de forêt tout le bois n'est pas
brûlé et que la forêt qui repousse
récupère le CO2.
- La consommation
d'électricité dans la SNBC : "entre 600 et 650 TWh
dont une partie utilisée pour des conversions vers d'autres
vecteurs d'énergie finale : hydrogène, gaz... (p. 27 du
rapport SNBC. Plus loin, p. 30, le schéma montre que la
consommation finale de industrie, transport, résidentiel et
agriculture serait, hors pertes de réseau, de 520 TWh . En 2013,
elle fut de 460 TWh. Elle a un peu diminué depuis. Donc la SNBC
prévoit une augmentation de 70 TWh alors que la
consommation d'énergie fossile est de 950 TWh.
- Une autre
hypothèse sur la consommation d'électricité
: Une partie de cette énergie fossile sera remplacée par
des moteurs électriques et des PAC qui remplacent par 1 MWh
électrique 2 ou 3 MWh fossiles. Il y aura des économies
d'énergie et, en sens inverse, de nouveaux usages et une demande
de confort. La biomasse apportera quelques dizaines de TWh. La SNBC
suppose donc une baisse de consommation qui va bien au-delà de
l'efficacité énergétique. C'est ce qu'elle appelle
la "sobriété". De plus, ses hypothèses de baisse
de consommation du bâtiment sont beaucoup trop coûteuses.
Au total, pour les cinq secteurs de consommation, il est prudent de
compter, hors pertes de réseau, non pas 520 TWh mais 654 TWh
soit 700 TWh avant pertes de réseau. C'est moins que ce que l'on
voit dans le scénarioNégatep de Sauvons le climat.
La SNBC prévoit d'utiliser des
possiibilités de
production qui sont
excédentaires au moment où elles apparaissent pour
produire de
l'hydrogène qui sera utilisé hors du système de
production-stockage-consommation d'électricité. Il s'agit
de quelques
dizaines de TWh. Elles ne doivent pas
être comptées lorsque l'on compare la
consommation d'électricité en 2050 avec la situation
actuelle.
- Sur la stabilité du
réseau : pour conserver une inertie suffisante des
masses tournantes, une méthode déjà
pratiquée est de laisser sur le réseau les alternateurs
de groupes turbo générateurs de machines
déclassées - ce sont les "compensateurs synchrones" : le
alternateurs d'un groupe qui produisait 2 GW permettront de diminuer
cette limite minimum de production des machines tournantes de 1 GW.
Pour l'abaisser de 30 GW, il faudrait donc utiliser presque tous les
alternateurs des groupes nucléaires. A cette échelle, on
n'a aucune expérience ! Et personne ne peut prévoir les
phénomènes électriques et
électromagnétiques que cela génèrerait.
Dans certaines études sur un scénaro "100 %
renouvelable", il est dit que cette inertie stabilisatrice
pourrait être remplacée par des batteries ; c'est inexact.
On trouvera peut-être autre chose mais on ne sait
quoi. Le simulateur de ce site calcule une valeur pour cette
limite minimale de production des machines tournantes et permet
à l'utilisateur d'indiquer de combien elle peut être
abaissée.
Quelques simulations :
tableaux des hypothèses et des principaux résultats
Les
résultats présentés ici
sont un peu différents de ceux que donne la
version publiée du logiciel de simulation pour les raisons
suivantes :
- Sans
nucléaire le profil de
consommation est celui que suppose l'ADEME, qui s'adapte au rythme du
vent et du soleil, alors que, dans la version publiée, le profil
horaire de consommation est celui de l'année 2013
- Le profil horaire
de la production éolienne en mer est différent de celui
de la production éolienne sur terre
- La production de
l'eau des lacs
est calculée heure par heure en fonction des besoins et de
l'état de
remplissage des lacs et non pas égale heure par heure à
celle de 2013 ;
cela veut dire qu'elle ne tient pas compte des différentes
contraintes
auxquelles en réalité elle doit se plier.
La capacité en GW pouvant être garantie
par les batteries est évaluée au vu
des chroniques horaires de ce qui est demandé aux moyens
pilotables
hors le nucléaire (soit : le gaz, la partie pilotable de la
biomasse, les
lacs, les Steps et les batteries). La capacité de prodution
à partir de
gaz est évaluée en tenant compte de la capacité
garantie par les autres
moyens pilotables et en ajoutant quelques GW de précaution - cf.
la
notice technique présentant ce logiciel.
Les tableaux suivants présentent
toutes les hypothèses et les principaux résultats de
chacune de ces simulation :
consommation
prévue par la SNBC soit 556 TWh par an avant les pertes
en ligne
- sans nucléaire, en supposant
qu'il n'y a pas
de contrainte liée à la stabilité du réseau
électrique
que la
limite minimum de production des machines tournantes est
abaissée à 15 GW (au lieu de 33 GW aujourd'hui.)
- avec 63 GW nucléaire et peu
d'éolien et de photovoltaïque
consommation
supérieure de 140 TWh à ce que prévoit la SNBC,
soit 700 TWh avant pertes en ligne
- sans
nucléaire en supposant qu'il n'y a pas de contrainte liée
à la stabilité du réseau
- avec peu
d'éolien et de photovoltaïque et le même nombre de
réacteurs nucléaires qu'aujourd'hui mais plus
puissants, soit 90 GW.
Un tableau permettant la
comparaison entre quelques résultats
des simulations précédentes : en ignorant les contraintes
de stabilité
des réseaux, la différence de dépenses avec ou
sans nucléaire est de 20 à
30 milliards d'euros par an. En tenant compte d'une contrainte
liée à
la stabilité du réseau cette difféernce est
beaucoup plus importante.
En cas de très basse consommation d'électricité,
il faut ajouter les
dépenses d'économies d'énergie. Pour le
logement, il s'agirait de 20 à
30 milliards d'euros par an voir ici.
Comme
je l'écris régulièrement, nul n'étant
à l'abri des erreurs merci de me faire part de vos remarques.
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Documents
préparés pour débattre avec RTE
Sur la pertinence de
l'outil de simulation Simel-SP publié ici
- Une note présentant
Simel-SP et montrant sa pertinence : il réplique bien un
scénario sans nucléaire et sans émission de CO2
(une étude faite par une équipe du CIRED)
- une
réplique du scénario Ampère de RTE et une comparaison
de Ampère et de sa réplique
Expliquer pourqoi des
évaluations de coût sont tellement différentes
Une
analyse : profil de la demande, gestion de l'eau, profil de
l'activité du
vent, hypothèses sur l'efficacité et le coût des
moyens de production,
calcul des capacités garanties.
Des tableaux montrant les
moyens de production,
Un
ensemble de tableaux sur la production d'électricité
selon le niveau de la consommation, la part du nucléaire, la
contrainte liée à la stabilité du réseau
Une feuille montrant une
simulation avec des hypothèses très théoriques
proposées par RTE
: une faible consommation (556 TWh), une capacité
éolienne et PV et
une capacité
de batteries en haut des fourchettes proposées par RTE, pas de
contrainte liée à la stabilité du réseau.
Une simulation avec une consommation de 700 TWh et peu
d'éolien et de PV
Une note qui explique comment ont
été bâties ces simulations : le niveau et
le profil de la consommation, le détail des coûts,
le calcul de la capacité pilotable.
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La ministre a demandé à RTE de travailler sur une
propective 2050
Le but de la politique de l'énergie de l'Union européenne
et de la France est d'atteindre la neutralité carbone,
c'est-à-dire de ne plus consommer de gaz, de fioul ni de
carburant pétrolier.
C'est possible avec plus ou moins de consommation d'énergie,
plus ou moins de consommation d'électricité et plus ou
moins de nucléaire.
En utilisant l'outil de simulation qui est publié ici et une
autre version non encore publiée, nous avons
étudié un grand nombre d'hypothèses.
Les aspects critiques sont :
la consommation d'électricité,
la stabilité du réseau électrique,
la place du nucléaire,
l'efficacité des batteries pour garantir une puissance,
la capacité des moyens de producion à partir de gaz de
synthèse,
l'indépendance énergétique,
l'utilisation des possibilités de production
excédentaire,
le nombre d'éoliennes et les surfaces occupées pa les
panneaux photovoltaïque,
la consommation de matériaux (sable pour le baton, fer, cuivre,
métaux nobles, terres rares),
la pollution causée par la production des matériaux,
les dépenses.
Deux jeux
d'hypothèses sans émissions de CO2, sans nucléaire ou avec peu
d'éolien et de PV
une
simulation avec des hypothèses très théoriques
proposées par RTE : consommation 556 TWh sans
nucléaire. Forte capacité éolienne et PV ; grossee
utilisation des batteries des véhicules. En supposant qu'il n'y
a aucun problème de stabilité du réseau
électrique et en comptant pour zéro le coût de
batteries, les dépenses seraient de 55,8 milliards d'euros par
an - avec les hypothèses de coûts fites par RTE pour
l'année 2035.
une simulation avec une consommation de 700 TWh et peu
d'éolien et de PV (23 GW d'éolien dont 3 en
mer, 20 GW PV) et 85 GW nucléaire (il suffit de remplacer nombre
pour nombre les réacteurs actuels) : les dépenses
seraient de
45,4 milliards d'euros par an. Ceal deamndera un puissant effort de
mobilisation de l'industrie.
En comparant les dépenes, il faut ajouter les dépenses
d'économie d'énergie, supérieures avec la
première hypothèse de 25 milliards d'euros par an
à celles qui vont avec la seconde hypothèse - voir ici. Ce qui porte
la différence à 35 milliards d'euros par an sans compter
le coût des batteries et en supposant qu'il sera possible de
préserver la stabilité du réseau électrique
sans aucun surcoût. Voir par exemple le
dernier de ces
tableaux.
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