La production nette[1]Certains moyens de production consomment eux-même de l’électricité, c’est le cas d’une centrale nucléaire par exemple. Les chiffres donnés ici décomptent cette autoconsommation, d’où l’adjectif « nette » d’électricité française en 2015 s’est élevée à 546 TWh d’après RTE [4]Open Data – Réseau et Transport d’Électricité. Il est important de rappeler que la production est nécessairement supérieure à la consommation puisqu’elle couvre les pertes, mais aussi les éventuelles exportations – 64 TWh[2]solde exportateur – c’est à dire les exportations moins les rares importations – d’après les Chiffres clés de l’énergie 2016 – Ministère du développement durable tout de même en 2015, soit près de 12% de la production. La figure ci-dessous dessous rassemble les productions des différentes filières pour 2015. A titre de comparaison, vous pouvez afficher les valeurs prévues pour 2050 par les scénarios de l’Ademe [3]Un mix 100% renouvelable en 2050 ? Analyse et optimisations – Agence de l’énergie et de la maîtrise de l’environnement et de NégaWatt [5]Scénario 2017-2050 – Association NégaWatt en cliquant sur leur nom dans la légende.

 

Électricité d’origine fossile

L’électricité d’origine fossile agrège trois types de sources, et donc de technologies différentes : les centrales à charbon, les centrales au pétrole et les centrales au gaz. Elles ont l’avantage d’être peu chères à la construction (faible coût d’investissement) et d’être très flexibles (leur production peut être modulée rapidement pour répondre à la demande). Elles ont cependant deux gros désavantages : sur le long terme, le coût de l’électricité est relativement élevé car il faut importer le combustible, et elles sont extrêmement polluantes. Malheureusement ce type de centrales est largement utilisé dans le monde, et leur nombre s’accroît. En France cependant, elles représentent une part faible de la production (environ 6%) et servent souvent d’appoint pour les période de forte demande (lors des grands froids hivernaux par exemple). Voici la production d’électricité fossile des dernières années selon RTE[6]Open Data – Réseau et Transport d’Électricité (rappelons qu’elle dépend entre autres des conditions climatiques).

Pour des raisons environnementales, la production d’électricité à partir de sources fossiles devrait décroître dans le futur. Les centrales au charbon et au fioul étant les plus polluantes, elle devraient disparaître rapidement, ne laissant place qu’aux centrales au gaz (si elles-même subsistent). C’est pourquoi les chiffres choisis en terme de d’impact carbone, coût, etc… correspondent à ceux des centrales au gaz.

 

Nucléaire

L’électricité française est très largement dominée par la production d’origine nucléaire, qui s’établit à 76% en 2015. Le but de cette page n’est pas de décrire les pour et les contre de ce mode de production d’électricité, ils sont nombreux et se trouvent dans toute une variété de publications scientifiques, journalistiques et militantes. On se tiendra à dire ici qu’en 2050, toutes les centrales actuelles auront dépassé leur limite d’âge. Des prolongations sont imaginables pour les centrales construites à la fin des années 1990, mais restent improbables. Le calculateur est donc basé sur le fait que toute production nucléaire en 2050 provient de réacteurs de nouvelle génération (type EPR de Flamanville).

Note : le nucléaire de fusion est actuellement au stade de recherche[7]projet international ITER sur le site de Cadarache en France et rien ne laisse à penser qu’il sera commercialement utilisable en 2050.

Hydraulique

L’énergie hydraulique couvre actuellement près de 11% de notre production d’électricité. Lorsque l’on pense à l’hydraulique, on imagine immédiatement les grands barrages de montagne. Leur avantage est d’avoir une réservoir d’eau disponible et de pouvoir moduler leur production en fonction des besoins. Ils ne représentent en fait « que » 25% le la production hydraulique [8]Open Data – RTE, données annuelles par demi-heure. La plus grande part provient, à près de 65%, de centrales dites « au fil de l’eau », n’ayant pas de lac stockant l’eau, et dont la production n’est pas modulable. Enfin, une partie de l’hydraulique est utilisé pour du stockage, sous la forme de station de transfert d’énergie par pompage (STEP) : lorsqu’il y a surproduction d’électricité, elle est utilisée pour pomper de l’eau dans un réservoir en hauteur. Cette eau est relâchée et fait tourner une turbine lorsqu’il y a besoin de produire de l’électricité [9]voir Connaissance des énergies pour plus de détails. Nous avons également en France une usine marémotrice à La Rance, qui produit 0.5 TWh par an [10]Les chiffres clés de l’énergie en Bretagne – Bretagne environnement.

Le potentiel l’hydro-électrique est déjà bien exploité en France, par conséquent seuls quelques TWh devraient être gagnés d’ici à 2050[11]3 TWh d’ici à 2020 d’après France Hydro-électricité. La production marémotrice pourrait quadrupler[12]TidalEnergyToday donne à la France un potentiel de 1000GW, soit quatre fois l’usine de la Rance, mais ne devrait pas dépasser 5 TWh [13]d’après François Lapérière – Hydrocoop. Il est aussi possible de produire de l’électricité à partir de l’énergie des vagues (production houlomotrice), ou à partir d’hélices placées dans les courants marins (hydroliennes). Le potentiel de ces technologies est estimé à 40 TWh et 5 TWh respectivement[14]Rapport de la mission d’étude sur les énergies marines renouvelables, mais rien ne garantit qu’elles deviendront matures techniquement et viables économiquement d’ici à 2050. Compte-tenu de ces incertitudes, la valeur maximale de la production hydraulique retenue pour le calculateur Electricité-2050 est plus faible que le maximum théoriquement atteignable (110 TWh). Ce choix pourra être considéré comme conservateur… ou réaliste !

 

Éolien

Les éoliennes sont devenues communes dans le paysage français, puisqu’il y en a plusieurs milliers [15]En 2015, 1376 installations pouvant aller « d’une micro-éolienne à une ferme constituée d’un nombre important de mâts » d’après le ministère du développement durable. Leur fort développement est poussé par leur coût (d’investissement et d’exploitation) modéré et freiné par le refus de nombreux habitants d’en avoir à proximité de leur lieu de vie [16]le fameux « Not in my backyard » – « pas de ça chez moi ». Cette source d’énergie renouvelable est intermittente, c’est à dire que sa production varie (parfois s’annule) de manière non-contrôlée en fonction du vent. En moyenne, une éolienne produit 23% de sa capacité maximale[17]facteur de charge disponible dans les données de RTE. Ceci étant, la capacité à prévoir ces variations de production s’améliore continuellement.

Deux grandes familles d’éoliennes existent aujourd’hui : les éoliennes terrestres, plantées sur le sol, et les éoliennes en mer (soit plantées dans le sol sous l’eau, soit flottantes). Les éoliennes en mer attirent l’attention car les vents marins sont plus forts, plus stables, et que cela limite les réticences des habitants. Ces éoliennes sont cependant plus chères à l’installation (coût de mise en place, câbles électriques les reliant au réseau) et à l’entretien (accès moins facile que sur Terre).

Quel est le potentiel éolien de la France ? Dans l’absolu, suffisant pour couvrir tous nos besoins électriques[18]Il « suffirait » de couvrir une surface équivalente à celle de la Bretagne pour produire 100% de l’électricité à partir d’éoliennes. Ce qui, au passage, n’est pas souhaitable – notamment pour des raisons de variabilité de la production. En prenant en compte les contraintes de faisabilité, de coût, les estimations pour 2050 vont jusqu’à 300 TWh environ [19]Scénario Ademe : Un mix 100% renouvelable en 2050 ? Analyse et optimisations – Agence de l’énergie et de la maîtrise de l’environnement, dont autour de 15% en mer.

 

Solaire

L’énergie solaire est actuellement très limitée en France, mais connaît une forte croissance. Ses atouts sont : un impact environnemental très modéré [20]Les panneaux solaires sont presque intégralement recyclables, et leur production rejette peu de CO2, une certaine facilité d’installation (qui peut se faire à l’échelle individuelle comme sous forme de parcs) ainsi qu’un prix en forte chute. Son principal défaut est l’intermittence : la production est importante un jour de soleil en été, mais faible en hiver, en cas de nuages, et même nulle la nuit. Ceci étant, la capacité à prévoir ces variations de production s’améliore continuellement. En moyenne, un panneau solaire produit 14% de sa capacité maximale[21]facteur de charge disponible dans les données de RTE.

La production d’électricité à partir de l’énergie solaire concerne aujourd’hui principalement les panneaux photovoltaïques que l’on peut installer au sol, ou sur les toitures. Un second type de technologie existe appelé solaire a concentration. Cela consiste à concentrer les rayons lumineux, à l’aide de miroirs, sur une colonne contenant de l’eau (ou des sels fondus) qui est portée à plusieurs centaines de degrés. La vapeur crée peut alors entraîner une turbine. Cette technologie présente l’avantage d’être moins intermittente[22]le liquide fondu met du temps à refroidir, si bien que le passage de nuages éparses a un impact négligeable. De plus, la production continue quelques heures au delà de la tombée de la nuit mais ne devrait devenir compétitive économiquement que dans 10 à 15 ans.

Comme l’éolien, le solaire pourrait théoriquement produire 100% de notre électricité[23]Il suffirait de 1% du territoire, soit la moitié de la taille de la Corse. Mais encore une fois, cela n’est pas souhaitable. En prenant en compte les capacités de production et les aspects économiques, l’agence internationale de l’énergie prévoit 15% de solaire en 2050[24]voir la figure 9 de sa technology roadmap (dont 1/4 à concentration) ce qui correspondrait à 75 TWh chez nous, et le scénario NégaWatt propose 150 TWh.

 

Bioénergies

Les bioénergies consistent à produire de l’électricité à partir de matière organique, généralement en la brûlant pour créer de la vapeur et entraîner une turbine. La forme principale en France aujourd’hui est le recyclage de déchets ménagers[25]Voir par exemple l’article de Connaissance des énergies. Vient ensuite la production à partir de biomasse, principalement du bois [26]cogénération biomasse – Ademe, puis celle à partir de biogaz,  obtenu à partir de déchet, de déjections animales,  etc…[27]cogénération biomasse Ademe
La combustion de biomatériaux pour produire de l’électricité a un rendement faible (30-40% comme pour les centrales thermiques utilisant des combustibles fossiles). C’est pourquoi des technologie de co-génération (c’est à dire de génération combinée d’électricité et de chaleur) sont développées.

Si le recyclage des déchets ménagers ne peut pas augmenter fortement (faute de déchets), la biomasse et le biogaz pourraient être obtenus en grandes quantités. Cependant il faut garder à l’esprit que l’électricité n’est qu’une partie de nos besoins énergétiques : nous utilisons aussi des carburants pour nous déplacer et des combustibles pour nous chauffer. Les bioénergies devraient être en priorité développées pour ces besoins là. D’où la valeur maximale modérée retenue pour la calculateur Electricité-2050.

Et la géothermie ? Le seul site de géothermie à destination de la production électrique en métropole[28]La Guadeloupe compte une centrale sur le site de Bouillante est la centrale pilote de Soultz[29]Voir des détails sur ce projet dans Géothermie Perspective. La contribution de la géothermie à l’électricité en France est donc quasi nulle. A l’avenir, elle devrait rester une source de production d’électricité très modeste[30]Dans ses perspectives 2030 l’AFPG prévoit 260MW électrique d’ici à 2030. Le choix a été fait de classer la géothermie dans les bio-énergies de manière quelque peu abusive pour éviter d’ajouter une catégorie entière pour une source négligeable.
Si les perspectives en matière de production d’électricité sont faibles, il est important de noter que la géothermie est déjà développée (et a un grand avenir !) pour ce qui est de la production de chaleur, à destination de processus industriels comme de particuliers [31]Installation de pompe à chaleurs réseaux de chaleurs dans le bassin parisien, etc… voir Géothermie Perspectives.

Références   [ + ]

1.Certains moyens de production consomment eux-même de l’électricité, c’est le cas d’une centrale nucléaire par exemple. Les chiffres donnés ici décomptent cette autoconsommation, d’où l’adjectif « nette »
2.solde exportateur – c’est à dire les exportations moins les rares importations – d’après les Chiffres clés de l’énergie 2016 – Ministère du développement durable
3.Un mix 100% renouvelable en 2050 ? Analyse et optimisations – Agence de l’énergie et de la maîtrise de l’environnement
4, 6.Open Data – Réseau et Transport d’Électricité
5.Scénario 2017-2050 – Association NégaWatt
7.projet international ITER sur le site de Cadarache en France
8.Open Data – RTE, données annuelles par demi-heure
9.voir Connaissance des énergies pour plus de détails
10.Les chiffres clés de l’énergie en Bretagne – Bretagne environnement
11.3 TWh d’ici à 2020 d’après France Hydro-électricité
12.TidalEnergyToday donne à la France un potentiel de 1000GW, soit quatre fois l’usine de la Rance
13.d’après François Lapérière – Hydrocoop
14.Rapport de la mission d’étude sur les énergies marines renouvelables
15.En 2015, 1376 installations pouvant aller « d’une micro-éolienne à une ferme constituée d’un nombre important de mâts » d’après le ministère du développement durable
16.le fameux « Not in my backyard » – « pas de ça chez moi »
17, 21.facteur de charge disponible dans les données de RTE
18.Il « suffirait » de couvrir une surface équivalente à celle de la Bretagne pour produire 100% de l’électricité à partir d’éoliennes. Ce qui, au passage, n’est pas souhaitable – notamment pour des raisons de variabilité de la production
19.Scénario Ademe : Un mix 100% renouvelable en 2050 ? Analyse et optimisations – Agence de l’énergie et de la maîtrise de l’environnement
20.Les panneaux solaires sont presque intégralement recyclables, et leur production rejette peu de CO2
22.le liquide fondu met du temps à refroidir, si bien que le passage de nuages éparses a un impact négligeable. De plus, la production continue quelques heures au delà de la tombée de la nuit
23.Il suffirait de 1% du territoire, soit la moitié de la taille de la Corse. Mais encore une fois, cela n’est pas souhaitable
24.voir la figure 9 de sa technology roadmap
25.Voir par exemple l’article de Connaissance des énergies
26.cogénération biomasse – Ademe
27.cogénération biomasse Ademe
28.La Guadeloupe compte une centrale sur le site de Bouillante
29.Voir des détails sur ce projet dans Géothermie Perspective
30.Dans ses perspectives 2030 l’AFPG prévoit 260MW électrique d’ici à 2030
31.Installation de pompe à chaleurs réseaux de chaleurs dans le bassin parisien, etc… voir Géothermie Perspectives