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Le nouvel horizon énergétique de la France fait la part belle aux énergies renouvelables…

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Edito : Le nouvel horizon énergétique de la France fait la part belle aux énergies renouvelables…

Vendredi, 18/02/2022 - 00:00 0 commentaire
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Cette semaine, j’ai souhaité revenir sur un sujet capital, celui de l’avenir et des choix énergétiques de notre pays. Comme vous le savez, le Président de la République a dévoilé, le 10 févier dernier à Belfort, une feuille de route très attendue, qui fixe le cadre et le calendrier de notre transition énergétique vers la sortie de l’économie carbonée, à l’horizon 2050. Quatre axes majeurs caractérisent le plan global annoncé par le Chef de l’Etat, une montée en puissance considérable des différentes énergies renouvelables, qui vont être multipliées par quatre d’ici 30 ans, un effort absolument gigantesque en faveur de l’éolien marin qui représentera, de loin, la 2ème source de production d’électricité (derrière le nucléaire), en 2050, une sortie complète des fossiles pour produire de l’électricité, et un renouvellement de grande ampleur, accompagné d’un changement de génération, de notre parc électronucléaire.

En reprenant les différentes décisions annoncées par le Président de la République, il est intéressant de détailler le futur paysage énergétique national qui permet de mesurer, par source d’énergie, à fois en valeur absolue et en pourcentage, l’évolution sans précédent que va connaître notre pays au cours des 30 prochaines années. S'agissant du nucléaire, les médias ont surtout retenu l’annonce concernant la construction probable de 14 réacteurs de nouvelle génération (EPR), ainsi que la prolongation à 60 ans de certaines centrales existantes. Mais, curieusement, peu de commentateurs ont souligné un point pourtant fondamental : le plan annoncé par le Chef de l’Etat aboutit (sans le dire de manière formelle) à une diminution très importante de la production électronucléaire à l'horizon 2050, tant en valeur absolue, qu’en pourcentage, de notre production totale d’énergie ; cette production passerait en effet de 379,5 TWH par an (produits actuellement par 56 réacteurs nucléaires) aujourd'hui, à 215 TWH par an en 2050, soit une diminution de 43 %. Encore plus instructif, la part du nucléaire dans la production totale d'électricité (indicateur plus parlant que la simple consommation nette) passerait de 70 % aujourd'hui, à 41 % en 2050…

Sachant que le Président de la République a annoncé la construction "ferme" de 6 EPR, d'ici 2040 (produisant 13 TWH chacun par an), et la construction possible de 8 autres EPR, entre 2040 et 2050, on peut calculer que l'ensemble de ces 14 EPR pourraient fournir 182 TWH par an en 2050. Si l’on ajoute l’EPR de Flamanville, en cours d’achèvement (13 TWH par an), on arrive à 195 TWH par an, avec ces 15 nouveaux EPR, soit 65 % de la production nucléaire nécessaire en 2050 (300 TWh), pour compléter le mix énergétique, dans le scenario officiel prévoyant une production électrique totale en 2050 de 730 TWH (pour une consommation finale de 645 TWh).

Il va donc manquer dans ce scenario 105 TWH d'électricité nucléaire par an pour compléter ce mix global. Ces 105 TWh représentent la puissance de quinze réacteurs nucléaires actuels, ou de huit nouveaux réacteurs EPR. Cette puissance manquante, quand même très importante, devra être trouvée en actionnant plusieurs leviers. Le premier est la prolongation à 60 ans, comme cela est envisagé par l’Etat, de la durée de vie des réacteurs les plus récents. Le second est la mise en chantier d’un nouveau type de centrale nucléaire, les SMR (Small Modular Reactor). Il s’agit de petits réacteurs nucléaires plus simples à construire et moins coûteux, dont le premier prototype est attendu vers 2030. Ces réacteurs devraient apporter 25 gigawatts de nouvelles capacités nucléaires d’ici 2050, en complémentarité avec les EPR annoncés. Mais ces deux premiers leviers risquent d’être insuffisants pour "boucler" de manière décarbonée notre mix énergétique, surtout si la demande électrique augmente plus rapidement que prévue dans l’hypothèse retenue par l’Etat. C’est pourquoi, sauf à devoir prévoir quelques réacteurs nucléaires EPR supplémentaires, il faut envisager dès à présent de développer encore davantage le solaire et l’éolien en mer, deux sources d’énergie qui heureusement disposent dans notre pays de marges de progression considérables, tant en termes de gisements que de rendements.

S’agissant du solaire, et sans prendre en compte le potentiel local très important de l’agrovoltaïque, l’Ademe (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie), estime que le potentiel solaire inexploité sur toiture est de 364 Gigawatts, auxquels il faut ajouter les zones délaissées (parkings, friches), qui représentent un gisement inutilisé de 53 GW ! Il suffirait d’exploiter seulement 20 % de ce potentiel pour produire 96 TWh par an, soit 15 % de la consommation électrique prévue en 2050, ou encore un quart de la production électronucléaire actuelle (380 TWH par an). Rappelons qu’actuellement, la puissance totale installée du parc photovoltaïque français atteint un peu moins de 10 GW, assurant une production annuelle de 11,6 TWh.

Le Président de la République souhaite multiplier par 10 cette production d’électricité solaire d’ici 2050, en la portant à 117 TWh, ce qui représenterait 16 % de la production électrique nationale prévue à cette échéance. Cet objectif ambitieux est tout à fait à notre portée, si l’on considère l’immense potentiel du solaire photovoltaïque, mais également hybride (avec des panneaux qui produisent simultanément électricité et chaleur), et si l’on tient également compte des progrès remarquables en matière d’efficacité énergétique des cellules solaires. Nous aurons en effet sur le marché, avant la fin de la décennie, des cellules fines à pérovskites dont le rendement sera de moitié supérieur aux cellules solaires actuelles, pour un coût de production qui devrait encore sensiblement baisser. S’agissant de l’effort exceptionnel décidé le 10 février dernier en faveur de l’éolien marin, qui devrait représenter plus de 20 % de la production électrique nationale prévue en 2050 (et devenir ainsi la 2ème source d’énergie électrique, derrière le nucléaire), il peut également paraître très ambitieux, mais il est également tout à fait atteignable, si l’on tient compte des énormes avancées technologiques en cours qui vont se matérialiser dans les éoliennes marines de prochaine génération. Il faut en effet savoir que les trois leaders du secteur, GE, Siemens-Gamesa et Vestas, vont prochainement mettre sur le marché une nouvelle génération de "géantes des mers" qui vont changer la donne énergétique.

Ces machines gigantesques, d’une hauteur de 260 mètres, auront des pales de 110 mètres de long et une surface de balayage de 43 000 m2. Placées dans des zones bien venteuses, elles pourront produire, en moyenne, 80 millions de kWh par an, de quoi alimenter en électricité 17 000 foyers (chauffage compris). Ces machines pourront en outre être complétées par de nouvelles éoliennes flottantes géantes, pouvant être installées en toute sécurité à plusieurs dizaines de km des côtes. Ces éoliennes flottantes de 190 mètres de haut peuvent exploiter des vents plus forts et plus réguliers et cinq d’entre elles viennent d’être mises en service au large des côtes d’Ecosse, un pays en pointe mondiale dans le développement des énergies de la mer. Quant à l’électricité excédentaire qui sera produite par ces machines marines, elle pourra être utilisée sur place pour produire directement de l’hydrogène vert qui sera utilisé, soit directement comme carburant (pour la mobilité lourde, trains, bus, bateaux, avions), soit source d’électricité, dans des piles à combustible. RWE, le plus grand producteur d'électricité allemand, vient de s’engager dans un gigantesque projet, baptisé H2opZee,  de production d'hydrogène vert en mer du Nord d'ici 2030. La capacité d'électrolyse de ce projet atteindra à terme 500 mégawatts et permettra de convertir l'énergie éolienne marine excédentaire en hydrogène vert, qui sera acheminé à terre grâce à un pipeline existant en mer du Nord.

Dans ce scenario énergétique qui s’esquisse pour 2050, la part de l’hydroélectricité resterait à peu près stable en pourcentage, autour de 10 %. La part des énergies fossiles, qui représente encore 9 % de notre production électrique, serait ramenée à zéro, pour accélérer la décarbonation de notre mix énergétique. Au final, si l’on articule les différentes annonces présidentielles, on constate que la part totale des énergies renouvelables dans la production d’électricité (elle-même en augmentation sensible au sein de notre bilan énergétique global) serait presque multipliée par quatre en valeur absolue, et par trois, en pourcentage, passant de 21,5 % aujourd’hui, à 59 % en 2050. Mais, si l’on examine la place des différentes énergies renouvelables dans ce scenario, on constate que c’est, de loin, l’éolien marin qui se taille la part du lion, puisqu’il représenterait 21 % de notre mix énergétique en 2050, et deviendrait alors la deuxième source d’électricité, derrière le nucléaire, mais loin les autres sources propres, qu’il s’agisse de solaire (16 %), de l’éolien terrestre (9,3 %) ou de l’hydraulique (9,8 %).

Le scénario présidentiel repose, rappelons-le, sur une hypothèse qui prévoit une augmentation de 35 % de la production et de la consommation d’électricité en France d’ici 2050. Mais pour certains experts, cette hypothèse, dite "médiane", pourrait bien sous-estimer la hausse de la demande électrique d’ici le milieu du siècle. Ces spécialistes rappellent en effet que la consommation électrique en France a été multipliée par quatre depuis 1970 et a progressé deux fois plus vite que la consommation d’énergie, ce qui est logique car l’électrification n’a cessé de s’étendre dans notre économie, pour conquérir de nouveaux secteurs, de nouveaux usages, de nouveaux services…

Ce scenario de référence prévoit d’ailleurs, dans le prolongement de cette évolution historique, que trois secteurs vont connaître une accélération notable de leur électrification, les transports, avec une forte montée en puissance des véhicules "tout électrique" (+ 85 TWh sur la période), l'industrie (+ 65 TWh) et la production d'hydrogène (+ 50 TWh). S’agissant du secteur des transports, RTE prévoit que plus de 40 % du parc automobile léger soient composés de véhicules électriques ou hybrides rechargeables à l'horizon 2035, soit 16 millions de véhicules électriques à cet horizon. Reste que, face au fort développement attendu des véhicules tout électrique (qui devrait absorber 10 % de la production électrique nationale en 2035), il est absolument nécessaire, pour éviter des pics de demande ingérable sur les réseaux électriques, de déployer dès à présent la technologie V2G et d’imposer aux constructeurs l’ajout à leurs voitures électriques d’un système de charge bidirectionnel, qui autorise le flux d’énergie à circuler dans les deux sens, du fournisseur à l’utilisateur et vice versa.

On voit donc, même si cela peut d’abord paraître paradoxal, que notre pays, à la fois pour améliorer l’efficacité énergétique globale de notre économie, et respecter ses engagements climatiques internationaux (Accords de Paris) et nationaux, va devoir simultanément diminuer globalement sa consommation d’énergie d’ici à 2050, et augmenter sensiblement sa production d’électricité. Toute la question est de trouver le bon équilibre entre ces deux tendances inéluctables. Rappelons que la France a décidé, dans le cadre de sa Stratégie Nationale Bas Carbone (SNBC), de réduire de 40 % sa consommation d’énergie finale dans les trente ans à venir. Mais dans le même temps, pour atteindre la neutralité carbone en 2050, l’électricité devra couvrir 55 % des 930 TWh d’énergie finale consommée, soit 645 TWh (y compris la production d'hydrogène).

Dans ce scenario, certains secteurs comme le logement résidentiel et le tertiaire devraient voir leur consommation d'électricité diminuer grâce à l'amélioration de l'efficacité énergétique (isolation des bâtiments, gestion numérique intelligente). Le secteur du bâtiment (résidentiel-tertiaire), il est important de le rappeler, pèse pour 44 % dans la consommation énergétique finale française, tout secteur confondu (transports, agriculture, sidérurgie, industrie), soit 61 Mtep en 2019, sur 139 Mtep d’énergie finale consommée.

En juin 2008, une remarquable étude réalisée par une équipe d'EDF-R&D avait imaginé un scénario d'évolution vers des bâtiments (des secteurs résidentiel et tertiaire) ne faisant pas appel aux énergies fossiles, à l'horizon 2050. Ce travail, qui fait toujours référence aujourd’hui, montrait pour la première fois, de manière rigoureuse, qu’il était possible, sans rupture technologique majeure, en améliorant l'isolation et l'efficacité énergétique, en intégrant massivement les énergies renouvelables dans le bâti neuf et en rénovation, et en exploitant toutes les potentialités de la gestion numérique intelligente des bâtiments, de ne plus recourir aux énergies fossiles dans le bâtiment. Mais l’enseignement majeur de cette étude est que cette décarbonation totale du bâtiment pourrait en outre s’effectuer sans augmenter de façon significative la demande d'électricité et en réduisant, de surcroît, ses émissions de CO2 de 90 millions de tonnes par an, une économie qui représenterait plus de 20 % de nos émissions nationales de CO2…

Aujourd’hui, la chaleur représente plus de la moitié des besoins énergétiques de la France. Elle sert essentiellement à chauffer logements et bureaux et, dans une moindre mesure, à des utilisations industrielles. Cette chaleur reste produite à 80 % par des énergies fossiles, et c’est bien là tout le problème, car, pour atteindre 32 % d’énergies renouvelables dans le mix énergétique français en 2030, il va falloir atteindre l’objectif de multiplication par 5 de la chaleur renouvelable (facteur 5) prévu par la loi de transition énergétique. Heureusement, une vraie dynamique s’est enclenchée : le nombre de logements chauffés avec de la biomasse solide devrait passer de 8 à 11 millions d’ici 2028. Le marché des pompes à chaleur (PAC) est en train d’exploser. Il a été multiplié par cinq en moins de 10 ans, passant de 52 000 pompes en 2011 à 267 000 vendues en 2021. Et ce marché pourrait encore tripler d’ici 2030, pour atteindre 6,33 Mtep à la fin de la décennie. La France a également les capacités d’accélérer le développement du biogaz et du biométhane. Selon l’Association européenne de Biogaz (EBA), le biométhane durable, dont la France est devenue le 2ème producteur européen, pourrait couvrir jusqu’à 40 %, de la consommation de gaz de l’Union en 2050. En France, les principaux producteurs, GRTgaz, le SPEGNN et TIGF estiment qu’il est possible de porter de 6 % aujourd’hui, à 30 %, la part du gaz renouvelable (soit 90 TWH) dans la consommation finale de gaz en France en 2030.

Mais une autre révolution, déjà amorcée, pourrait venir encore accélérer la transition énergétique en cours, celle des bâtiments à énergie positive, rendue possible par une combinaison ingénieuse des dernières technologies énergétiques, climatiques et numériques. Dans plusieurs métropoles, Dijon, St-Etienne, Strasbourg, le groupe immobilier Elithis vient de réaliser des tours d’habitation qui, en associant les meilleures technologies disponibles en matière d’isolation, d’intégration énergétique et de gestion numérique, parviennent, in fine, à produire plus d’énergie que leurs occupants n’en consomment… Et, contrairement aux idées reçues, la construction de ces tours ne coûte pas plus cher qu’un bâtiment standard, grâce à une conception rigoureuse et à des économies judicieuses au niveau des matériaux. Elithis, fort du succès de ses premières réalisations, compte à présent construire une centaine de ces tours à énergie positive d’ici 10 ans.

Le choix présidentiel vise à combiner le développement considérable des différentes sources d’énergie renouvelable et le renouvellement de notre parc nucléaire vers la technologie EPR, à la fois plus efficace sur le plan énergétique et plus sûre, de par sa conception et ses multiples systèmes de sécurité. L’objectif est de parvenir à décarboner largement notre économie d’ici 2050, tout en assurant une production suffisante d’énergie, à un coût financièrement et socialement supportable par nos concitoyens. Néanmoins, si nous voulons à la fois tenir notre objectif ambitieux de réduction de 40 % de notre consommation globale d’énergie d’ici 2050, et sortir des fossiles à cette échéance (notamment pour le chauffage) tout en maintenant notre qualité de vie, et sans recourir à des politiques de rationnements ou de quotas d’énergie, nous devons sans tarder adopter des normes de constructions à énergie positive, pour tous les nouveaux bâtiments, qu’il s’agisse de maisons individuelles, de bureaux ou d’habitat collectif.

Je voudrais enfin évoquer, pour conclure, un sujet que n’a pas abordé le chef de l’Etat à Belfort, mais qui va bouleverser, j’en suis convaincu, notre paysage énergétique. Il s’agit du rôle majeur que devrait jouer, bien plus vite qu’on le prévoyait il y a encore quelque mois, une nouvelle forme d’énergie, la fusion thermonucléaire contrôlée. Comme vous le savez, ce processus de production d’énergie à partir de la fusion d’isotopes l’hydrogène (deutérium et tritium), qui ne produit pas de déchets radioactifs à longue vie, permet de produire, avec un seul gramme d’hydrogène, autant d’énergie qu’avec huit tonnes de pétrole. Au cours de ces six derniers mois, les recherches concernant la maîtrise de cette technologie, qui vise rien moins qu’à reproduire les réactions nucléaires de fusions des atomes, à l’œuvre dans les étoiles (dont notre Soleil), ont connu, en quelques mois, trois avancées majeures, qui ont malheureusement été peu médiatisées. Ces ruptures technologiques bouleversent le calendrier jusqu’alors établi, pour le déploiement industriel de cette source d’énergie, très difficile à dompter et à mettre en œuvre.

Le 8 août 2021 au National Ignition Facility (NIF), en Californie, des physiciens américains, qui travaillent sur le confinement dit "inertiel" (l’une des deux grandes voies technologiques pour maîtriser cette forme d’énergie) sont parvenus à focaliser 192 faisceaux laser sur une petite cible en plomb, ce qui a produit un point chaud du diamètre d’un cheveu, générant plus de dix quadrillions de watts par la fusion, pendant 100 trillionièmes de secondes. La quantité d’énergie ainsi obtenue a été huit fois supérieure à celle des dernières expériences précédentes.

Le 30 décembre 2021, les chercheurs et ingénieurs de l’Institut de Physique des Plasmas de l’Académie des Sciences à Hefei en Chine, qui travaillent sur l’autre voie technologique, le confinement dit « magnétique », ont réussi à maintenir un plasma de fusion à une température de 70 millions de degrés pendant plus de 17 minutes (1056 secondes) dans le tokamak EAST. Enfin, le 9 février dernier, des scientifiques du Joint European Torus (JET), le plus grand réacteur à fusion du monde situé près d’Oxford, ont réussi à générer en cinq secondes 59 mégajoules d’énergie (assez pour assurer les besoins, pendant cinq secondes, de 35.000 foyers), multipliant par plus de deux le précédent record établi en 1997. Commentant ce résultat, Joe Milnes, directeur des opérations du JET, a déclaré que « Ces résultats sont la démonstration la plus claire à l’échelle mondiale du potentiel de la fusion pour fournir de l’énergie durable ».

Ces trois avancées tout à fait remarquables sont de très bon augure pour le succès du programme international ITER (financé par 35 pays et regroupant 1200 chercheurs et 2500 techniciens), qui va mettre en service en 2026 le plus grand réacteur à fusion nucléaire du monde (850 m3) sur le site français de Cadarache, en Provence. Ce réacteur devrait permettre, d’ici 2035, de faire la démonstration "grandeur nature" qu’il est possible de produire à l’échelle industrielle de l’énergie de fusion, de manière continue, sûre et rentable, c’est-à-dire en récupérant 10 fois plus d’énergie qu’il n’en faut pour entretenir la réaction initiale. Si ce projet ITER tient toutes ses promesses, comme on peut à présent l’espérer à la lumière de ces progrès majeurs que je viens d’évoquer, l’humanité pourrait bien disposer, plus rapidement que prévu, d’une nouvelle source inépuisable et sûre d’énergie totalement décarbonée, qui pourrait venir compléter les énergies renouvelables, pour répondre à une demande mondiale d’énergie qui va augmenter d’au moins 50 % d’ici 40 ans.

Dans cette hypothèse, la France, qui accueille le projet ITER, serait évidemment l’un des premier pays à utiliser massivement cette nouvelle forme d’énergie, qui pourrait venir totalement se substituer à l’énergie nucléaire de fission, la seule utilisée jusqu’à présent. Mais en attendant ce jour, notre pays doit préparer sa sortie définitive des énergies fossiles, et assurer à nos concitoyens et à notre société une production d’énergie suffisante, propre, participant activement au développement local de nos territoires et économiquement abordable, ce qui ne sera possible qu’en se dégageant des approches idéologiques simplistes et en combinant de manière responsable, intelligente et visionnaire, les différentes sources d’énergie durable et non émettrice de CO2 que la nature et l’ingéniosité humaine nous offrent…

René TRÉGOUËT

Sénateur honoraire

Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat

e-mail : tregouet@gmail.com

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