Comme nous l’avons vu dans les deux articles précédents (100% EnR : une utopie ? et Une étude de l’ADEME sur le « 100% EnR » : un peu d’optimisme !), de nombreux scénarios « 100% renouvelables », principalement basés sur le solaire et l’éolien, ont vu le jour. Cependant, le développement des énergies renouvelables fait face à des limites et des contraintes relevés par certains experts. Quelles sont-elles ?
De nombreux acteurs ont développé des scénarios avec un taux très élevé de pénétration du renouvelable dans le mix énergétique ou électrique. Cependant, ces scénarios « 100% renouvelables », même s’ils sont faisables, sont-ils véritablement souhaitables ? A priori, ces scénarios font rêver, mais dans quelle mesure sont-ils atteignables ? Quelles seront les efforts à fournir et les conséquences ? Une augmentation du prix de l’énergie ? Un investissement exorbitant ? Un problème d’approvisionnement en énergie ? Une pénurie de ressources ? Telles sont les limites énoncées aux nombreux scénarios promouvant le développement des énergies renouvelables jusqu’à 100% de notre mix énergétique ou électrique.
Les énergies renouvelables : moyens de production intermittents et non-pilotables
Les énergies renouvelables sont intermittentes et ne constituent pas des moyens de production pilotables. Ainsi, cela pose des questions concernant l’équilibre du réseau et la disponibilité de l’énergie à tout moment de la journée.
De plus, le maintien de la fréquence à 50 Hz est indispensable, or, il est plus simple de le contrôler avec des modes centralisés de production qui sont pilotables (nucléaire, hydroélectricité). Or, avec le solaire, il n’y a rien qui tourne, que l’on pourrait faire tourner plus ou moins vite selon la fréquence du réseau. Avec l’éolien, certes il y a une rotation du rotor, mais pas toujours à la bonne vitesse. Dans les deux cas, le courant induit est continu et est ensuite transformé en courant alternatif par un ondulateur, avec de l’électronique de puissance. Or, l’électronique de puissance est bien moins performante qu’un rotor d’alternateur pour « rattraper » un petit décalage de fréquence qui commence à apparaître sur le réseau. Ainsi, certains spécialistes disent que, même si nous avions la possibilité physique et économique pour développer les énergies renouvelables, nous aurions l’impossibilité physique d’assurer la stabilité du réseau avec uniquement ce type de modes de production.
La question du stockage
Avec des moyens de production intermittents, une large fraction de l’électricité devra être stockée à minima sur la journée, et pour une partie sur plusieurs semaines, voire plusieurs mois. Ainsi, il s’agira, dans le cadre d’un développement massif des énergies renouvelables, de développer des moyens de stockage journaliers, inter-saisonniers et même interannuels pour mettre en adéquation la production et la consommation toute l’année.
Le stockage inter-saisonnier dans les batteries pose notamment la question du prix et de la disponibilité des matières premières pour les produire. La seule capacité de stockage à grande échelle actuellement disponible est donc la station de pompage (STEP). De nouvelles stations de pompage devront donc être développées (le potentiel de développement étant par ailleurs très limité). De nombreuses questions se posent alors concernant : l’investissement nécessaire, l’impact environnemental de ces structures, l’acceptabilité sociale et la perte de valeur pour les territoires disparus.
L’interconnexion comme vecteur du développement des EnR contestée
Les scénarios 100% EnR, notamment celui de l’ADEME, insistent sur l’importance des interconnexions entre les différents pays européens pour réduire les contraintes dues au caractère intermittent et non-pilotable des énergies renouvelables. Or, dans l’ensemble des pays européens il fait nuit à peu près au même moment et il y a des dépressions – donc du vent – ou pas sur l’essentiel de la zone à peu près simultanément.
Le coût économique de ces scénarios « 100% renouvelables »
L’investissement nécessaire pour atteindre 100% d’énergies renouvelables d’ici 2050 est considérable et s’explique par différents facteurs.
Différents facteurs de charge
Tout d’abord, si on compare les énergies renouvelables (solaire et éolien) au nucléaire, leurs facteurs de charge sont bien moins élevés. Alors que celui du nucléaire est de 75%, le facteur de charge de l’éolien est de 20%, et celui du solaire de 14%. Ainsi, la puissance installée pour obtenir la même production annuelle est considérablement plus importante (3 à 4 fois plus de puissance installée).
Différentes durées de vie
Il faut aussi tenir compte de la différence de durée de vie des moyens de production. Comme une éolienne est donnée pour 20 à 30 ans et le nucléaire 40 à 80, il faudra donc remplacer les installations deux à trois fois plus souvent si l’on utilise de l’éolien que si on utilise du nucléaire, entrainant des investissements conséquents.
La nécessité de renforcer le réseau
Le développement des énergies renouvelables à hauteur de 100% du mix énergétique ou électrique implique des coûts de renforcement du réseau. En effet, il faut d’abord raccorder tous ces moyens diffus, ce qui consomme bien plus de câbles et de travaux publics que pour la même puissance en centralisé. En outre, avec une puissance de pointe multipliée par 2 à 3 côté production, il faut aussi renforcer le réseau de transport. Même si la puissance maximale d’un parc éolien n’est jamais de 100% de la puissance nominale totale, cela peut monter à 70%, et il faut donc que le réseau puisse, à ce moment là, « évacuer » tout ce qui est produit.
Pour 1 euro investi dans une éolienne ou un panneau solaire, il faudra compter environ un euro supplémentaire pour les investissements dans « l’environnement électrique » au sens large, c’est à dire toutes les adaptations qui prennent place en amont du raccordement de l’éolienne ou du panneau solaire.
Le coût du stockage
Le stockage est, comme déjà vu précédemment, indispensable au développement des énergies renouvelables. Le nombre actuel de STEP n’étant pas suffisant pour assumer le stockage inter-saisonnier, les investissements seront nécessaires.
Les investissements nécessaires seront répercutés sur le prix de l’électricité (que serait de 6 à 10 fois plus cher), ce qui risque de ne pas plaire aux consommateurs, dont la part de leurs dépenses en énergie se verrait augmentée.
L’occupation de l’espace, l’utilisation supplémentaire de métal (externalité minières), la disponibilité en matières premières ne sont pas prises en compte dans l’article étudié mais constituent également des facteurs limitant énoncés pour développer un mix énergétique 100% EnR.
Les limites au développement de scénarios 100% EnR maintenant mises en évidence, il s’agira de les nuancer ou de les valider à l’aide d’autres études.
Sources :
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