L’Allemagne tourne-t-elle aux énergies renouvelables ?

L’Europe, bien cachée sous les nuages en ce mois de mai 2016, ne cesse pourtant de battre des records de production d’énergies renouvelables, que ce soit au Portugal (4 jours de consommation électrique sans utiliser d’énergies fossiles) ou en Allemagne où l’Energiewende se poursuit.

Revenons sur la cas de notre voisin germanique pour lequel les données sont nombreuses et facilement consultables. Jeudi 12 mai, à midi, l’éolien et le solaire assuraient 50 % de la production électrique allemande alors qu’en France, ces mêmes énergies peinaient à assurer 5% de notre production malgré une météo pas moins clémente et un rendement de fonctionnement identique (50% de la puissance installée).

L’écart tient bien évidemment à la puissance installée — 6 GW en France, 40 GW en Allemagne — mais aussi à la prééminence de l’énergie nucléaire en France. Toujours au même moment, l’Allemagne produisait, en effet, 7 GW à partir de ses centrales nucléaires, nous 42 GW (soit avec un rendement de fonctionnement égal à 67% de la puissance installée, pas mirifiquement meilleur que notre solaire sous les nuages donc).

On reparlera nucléaire, énergies fossiles (et charbon!) un peu plus loin, je voudrais d’abord que l’on discute de pourcentages. En effet, quelques jours plus tôt, dimanche 8 mai, près de 90 % de la consommation allemande a été couverte par les énergies renouvelables ! yikes myopera smiley

chart (1)

Je me suis montré sciemment imprécis dans cette dernière phrase. En réalité, la consommation allemande d’électricité a été couverte par les EnR à près de 90% entre 12:00 et 15:00. Le reste de le journée les EnR ont fourni 50% min. de la demande, même la nuit. Comme jeudi d’ailleurs où ce ratio de 50% s’est maintenu toute la journée même durant le pic de production.

Il y aurait énormément de choses à dire. Je vais essayer d’être synthétique.

La première remarque, c’est que, oui c’est donc possible. Si cela va sans dire, précisons-le tout de même.

Et si ce ratio de 90% a été possible, c’est aussi parce que ce dimanche, comme sans doute tous les dimanches, les Allemands ont moins consommé qu’en semaine. C’est bien la preuve que la sobriété est un préalable incontournable à une transition d’ampleur.

On entend parfois aussi dire que cela ne peut pas marcher parce que la nuit, il ne fait pas assez jour pour les cellules photovoltaïques. Ne nous étendons pas trop sur ce truisme et constatons ensemble que les EnR qui se maintiennent la nuit permettent, toujours, de couvrir 50% de la consommation électrique. Notamment parce que la nuit, on consomme moins d’électricité.

À force de le répéter, vous l’aurez sans doute remarqué, nous ne parlons, là, que d’électricité. Si les Allemands ne sont plus très loin de leur objectif pour 2020 (18% de l’énergie finale en EnR), n’oublions pas que près de 90 % de l’énergie primaire consommée par les Allemands est de l’énergie fossile ou fissible. Les choses évoluant rapidement en Allemagne, on est aujourd’hui plus près de 15% que de 11,1% (graphique ci-dessous de 2014) de la consommation couverte par les énergies vertes.

primaryenergyconsumptiongermany2014

Avant de nous moquer, rappelons qu’en France, nous dépendons pour 90% aussi des énergies fossiles ou fissibles. Si 40% est pour nous d’origine nucléaire, nous avons une dépendance au pétrole pas bien moins élevée (30% au lieu de 35%).

Cela veut donc clairement dire que, quelque occidental que nous soyons, notre dépendance aux fossiles est gigantesque ! Il est complètement aberrant de croire répondre aux déplétions en cours sans plus de sobriété et d’efficacité.

Disons tout de suite ce que le problème n’est pas : nous n’allons pas manquer d’énergie fossile. Il y en a plein mais de moins en moins accessible si bien qu’il faut de plus en plus d’énergie pour extraire de l’énergie !

Alors qu’avec un baril de pétrole, on soutirait 40 barils dans les champs conventionnels d’Arabie Saoudite, il faut maintenant 3 barils pour soutirer un baril de pétrole des sables bitumineux des régions actuellement en feu du Canada. On voit bien qu’on approche une limite physique !

Pour récupérer ces précieuses ressources, on a besoin de plus en plus de métaux. On a tout en tête les westerns où le pétrole jaillissait du sol comme un geyser, on avait juste besoin d’un jerrycan, rien de plus. Imaginez, en revanche, toutes les machines et l’acier associé pour faire chauffer les sables bitumineux et en tirer le jus noir tant convoité.

Malheureusement, les métaux, très demandés (même pour le nucléaire ou les EnR whistle myopera smiley), sont de moins en moins accessibles eux aussi. On a donc besoin de plus d’énergie, plus de pétrole, pour émietter de plus en plus des roches de plus en plus profondes.

C’est un cercle vicieux, « un problème systémique sans précédent : il nous faut dépenser plus d’énergies pour extraire des métaux moins concentrés, et il nous faut plus de métaux pour une énergie moins accessible. » (P. Bihouix).

Mais revenons à nos moutons et aux records de production renouvelable en Allemagne. Une des conséquences, étonnante pour le grand public, est que les prix ont chuté lourdement jusqu’à se retrouver dans le négatif durant plusieurs heures !

chart (2)

Si cela paraît une bonne nouvelle pour les consommateurs, en réalité, cela trahit la trop grande rigidité du réseau actuel : les centrales nucléaires et les centrales au charbon sont incapables de s’arrêter rapidement, cela occasionne un surplus de production que l’on brade à tout va si bien qu’on a fini par payer les Allemands, durant quelques heures, pour consommer de l’électricité.

Ne nous excitons pas trop vite ! Les énergies vertes ne produisent pas de l’énergie gratuite ou rémunérante, elles ne le feront jamais. Si elles abaissent le coût de l’énergie, jamais un réseau 100% énergie verte ne vous paiera pour consommer sa production.

2016-05-27 10_22_02-PowerPoint-Präsentation

Ceux qui sont prêts à vous payer pour consommer, ce sont ceux qui assurent la production de base, dite aussi « de ruban », pour caractériser le fait qu’elle est permanente et quasiment inflexible (cf. bande orangé sur production française présentée plus haut). C’est cette inflexibilité, cette incapacité à produire moins de façon rapide (pour le même coût), qui rend ces producteurs-là prêts à payer pour que vous consommiez leur production. Mieux vaut vous payer que d’être contraint d’éteindre des centrales (et les redémarrer après nervous myopera smiley), cela leur coûterait trop cher. J’entends quelques mauvaises langues parmi vous souffler que c’est ce qui explique la naissance simultanée du chauffage électrique et de la ventilation mécanique en France, pfff  o myopera smiley

Ces prix négatifs sont, finalement, une assez mauvaise nouvelle pour la transition énergétique allemande. D’une part parce qu’ils contrarient les producteurs conventionnels qui voient d’autant plus la transition d’un mauvais œil que cela les contraint à « offrir » leur énergie ; d’autre part, parce que cela rend les investissements dans des productions flexibles complémentaires aux EnR difficilement rentables.

Pour les transitionneurs allemands, il faut, en effet, investir dans des solutions ultra-flexibles (de 10 à 50 GW en quelques heures) capables d’être complémentaires de la production renouvelable, par essence fluctuante. Le fonctionnement « en ruban » des centrales au charbon ou nucléaires (encore moins réactives) est inadapté pour compléter la production verte par manque de flexibilité (à coût constant) et du fait d’un coût au kWh peu concurrentiel.

get_en__2a14_renewables_need_flexible_backup_not_baseload

« Sérieusement, nous devons abandonner la production de base. L’énergie nucléaire est la moins flexible de ces productions. Oubliez donc la combinaison du nucléaire avec l’éolien et le solaire, ils ne se mélangent pas plus que l’eau et l’huile. » (Craig Morris, rédacteur technique à l’IRENA, primé par l’IAEE en 2014)

Le choix allemand d’abandonner le nucléaire pour 2022 est une force motrice pour se passer du fonctionnement en base et basculer vers des solutions complémentaires réactives. En France, nous sommes coincés dans une souricière atomique :
– Pour augmenter notre part d’EnR dans notre mix électrique, il vaut mieux que la consommation électrique baisse. De facto, sans investissement, la proportion d’énergie verte augmenterait alors, en effet.
– Pour que la production électrique ne représente que 50% de la consommation sans éteindre de centrales, il faudrait, étant donné la surcapacité actuelle, que la consommation électrique augmente très significativement (+ 40 à 50%). Ce n’est pas la tendance actuelle et même avec un parc de 5 millions de voitures électriques, on ne pourrait s’attendre qu’à une hausse de + 3 %.
– Pour diviser par deux notre consommation globale comme nous nous y engageons pour 2050, il faudrait mieux que la consommation électrique diminue plutôt qu’augmente.

Qu’entendent les Allemands par solutions complémentaires réactives ?

centrale-gaz-cycle-combineIl y a tout d’abord les centrales thermiques fonctionnant aux énergies fossiles mais capables de flexibilité, en particulier les centrales à gaz à cycle combiné. Du fait de leur rendement élevé (70% contre 35% pour une centrale plus classique), elles sont moins polluantes et ont une contribution deux fois moindre à l’effet de serre. Converties au biogaz, elles pourront prétendre à un bilan d’exploitation presque nul.

Au gaz ou avec une biomasse différente, les centrales à cogénération sont l’option la plus vertueuse. En combinant production électrique et production de chaleur (pour réseau), la centrale Niehl 3, par exemple, affiche un rendement de 85 %eek myopera smiley

Transformer le réseau, le rendre plus intelligent est aussi une étape indispensable. D’abord au sein même du pays, en reliant mieux les zones qui produisent à celles qui consomment mais aussi en engageant des coopérations avec toute l’Europe.

Il est également essentiel de gérer la demande à sa source. Par des mesures de sobriété, d’efficience mais aussi par des productions d’appoint chez le consommateur. Des fabricants ont travaillé ainsi sur le moteur Strirling (et Ericsson) pour permettre de la cogénération domestique à partir de gaz, de biogaz et même de bois.

Il y a enfin le fameux stockage d’énergie qui excite tous les geeks. À partir du moment où la production renouvelable allemande dépassera le 100 % de la consommation électrique, il deviendra, en effet, intéressant et important de stocker cette énergie « propre » (sans CO2).

Cependant, ne nous emportons pas trop vite, le stockage d’énergie ne constituera pas un mur d’investissement infranchissable. En effet, si l’on en croit le renommé Institut Fraunhofer, le besoin supplémentaire de stockage restera faible (5 GW de pompage-turbinage sont déjà installés), même avec 90% d’énergies renouvelables dans le mix :

« Jusqu’à une part d’électricité renouvelable de 60 %, l’ajout de périphériques de stockage de puissance n’est pas une condition préalable pour l’ajout de centrales solaires et éoliennes… Même à haut degré de pénétration (90 % en Allemagne), l’équilibrage requis est largement possible sans stockage d’énergie supplémentaire. » (Presseinformation 2014)

Il y a pléthores de solutions de stockage plus ou moins prometteuses. L’institut Fraunhofer travaille, en particulier, sur 7 technologies :
– les batteries,
– le stockage électrique via des super-condensateurs,
– le stockage électro-mécanique (air comprimé),
– le stockage thermo-chimique (ex : matériaux à changement de phase),
– les piles à combustibles.

Mais bien plus intéressant encore, il y a le stockage fonctionnel ! N’oublions pas que l’électricité n’est pas une énergie mais un vecteur énergétique, c’est-à-dire un véhicule de l’énergie. Ce qui nous intéresse ce n’est pas l’électricité en elle-même mais ce qu’elle nous apporte, par ex. la chaleur (notre premier besoin) et la mobilité (véhicules électriques).

En fonctionnant en intégration électricité-chauffage-transport, on peut ainsi stocker les surplus de production dans des véhicules électriques ou des réseaux de chaleur (Power-To-Heat/P2H).

image-994120-galleryv9-ffeb-994120Portée par l’augmentation de fréquence des prix négatifs (succès des EnR oblige), cette dernière solution a le vent en poupe. Elle est d’une simplicité enfantine : quand il y a surplus de production électrique, on utilise la puissance pour chauffer de l’eau avec une résistance électrique. Oui, oui, comme votre bouilloire ! Enfin plusieurs dizaines de milliers de bouilloires. L’eau chaude est ensuite envoyée dans un réseau de chaleur ou stockée en attendant de la demande. Simple, peu coûteux et très efficace (rendement de 98%) !

2016-05-27 12_43_44-PowerPoint-Präsentation

« Power-to-heat and thermal storage are of utmost interest. » (Professor Dr Ulrich Wagner, scientific director at the Research Center for Energy Economics)

Terminer sur une telle note optimiste me paraît très bien. Si vous voulez en savoir plus, consultez donc les nombreux liens que j’ai inclus dans ce billet.

Pour conclure, l’Allemagne ne tourne pas (encore) aux énergies renouvelables… Mais elle a pris les choses au sérieux, vous ne trouvez pas ?!

Publicités

Qui s’oppose à l' »Energiewende » et, surtout, pourquoi ?

Une fois n’est pas coutume, l’article qui suit n’est pas de moi. Il s’agit d’une traduction (par ma pomme, ce n’est pas évident, holala, n’hésitez pas à me corriger pssst myopera smiley) d’un article d’une entrepreneuse autrichienne du solaire à propos d’Energiewende.

GET_en_2A15_renewables_in_the_hand_of_the_peoplePourquoi le publié-je ? Tout simplement, parce que, si j’ai souligné dans mon précédent article sur la transition allemande combien l’Energiewende reste plébiscité par les Allemands, malgré les paradoxes et les scandales, j’ai fait l’impasse sur l’intéressante réappropriation citoyenne de la question de la production énergétique.

Cet état de fait n’est pas sans poser question ni causer des blocages forts, c’est ce que vous allez pouvoir lire ci-dessous…


 

Lire la suite « Qui s’oppose à l’ »Energiewende » et, surtout, pourquoi ? »

Pendant ce temps-là en Allemagne…

Alors qu’elle peine à se définir en France et qu’elle manque, un tant soit peu, d’audace, la transition énergétique a démarré en Allemagne depuis au moins 3 ans. Sans doute même que Energiewende risque fort de devenir le terme consacré au-delà des territoires germanophones. On en reparle dans 10 ans 😉

Je ne crois pas que le choix allemand soit parfait, d’ailleurs s’il y avait un choix idéal, cela aurait fini par se savoir. Cependant, j’y trouve un courage et une vision d’ensemble qui sont loin de me déplaire.

Je ne vais pas dépeindre ici l’ensemble des choix de notre voisin d’Outre-Rhin, je n’en ai d’ailleurs pas une connaissance suffisamment fine. Mais je voudrais reprendre quelques clichés que nous, coqs gaulois, avons sur cette entreprise somme toute originale puisque peu se sont encore risqués sur cette voie.

GET_en_2A1_long_term_targets

On ne peut passer outre que la transition énergétique allemande ne se fixe pas simplement d’abaisser ses émissions de Gaz à Effet de Serre mais qu’elle décline un ensemble de cibles dans l’idée de démontrer qu’une économie prospère peut se maintenir en abandonnant le nucléaire et les énergies fossiles et en adoptant les énergies renouvelables comme source majoritaire d’énergie. Je crois qu’il était important de préciser cela, sans quoi, on m’aurait immédiatement clamé que le nucléaire ne produit pas de CO2. Merci d’éviter cet écueil dans les commentaires feedb myopera smiley

Ah, le nucléaire, à peine commence-ton à parler d’énergie qu’on nous rebat les oreilles avec cette façon charmante de faire bouillir de l’eau !

GET_en_6A5_broad_support_for_renewables_2013Il y a un certain consensus en Allemagne, elle rejette l’énergie nucléaire parce qu’elle la trouve trop risquée, trop coûteuse et que la question des déchets ne trouve pas de réponse satisfaisante. En outre, l’énergie nucléaire n’a pas le potentiel pour jouer un rôle majeur dans l’approvisionnement énergétique du monde.

Nul doute que je vais m’attirer les foudres des partisans du nucléaire alors permettez-moi de détailler les arguments de nos voisins, vous vous ferez une opinion ensuite :

  • Beaucoup de réacteurs mais peu de réduction des gaz à effet de serre
    De nombreuses institutions publiques (dont l’International Atomic Energy Agency) s’accorde à dire que les 400 réacteurs actuellement en fonctionnement sont insuffisants et qu’il faudrait près de 2 000 nouveaux réacteurs pour avoir un impact sur le réchauffement climatique. Ainsi, en remplaçant toutes les centrales au charbon par ces nouveaux réacteurs, on obtiendrait une réduction mondiale des émissions de GES de 20 %. Pas tout à fait un changement de paradigme, n’est-il pas ?

    Et si le monde abandonnait les centrales nucléaires pour des centrales à gaz ?
    Pour produire les 2 600 TWh nets fournit annuellement par les centrales à fission mondiales, il faudrait consommer 4 300 TWh de gaz dans des Centrales électriques à Cycle Combiné Gaz (CCCG) (rendement de 60%), ce qui entrainerait une augmentation des émission de gaz à effet de serre de (0,427 – 0,006) x 4 300 = 1 810 Mt éq. CO2. Les émissions mondiales se situant autour de 50 Gt/an éq. CO2, cela représenterait une augmentation de 3,6 %.
  • Beaucoup d’argent
    À l’exemple de l’EPR de Flamanville, le coût de la construction d’un réacteur est très couteux. Beaucoup plus couteux que des mesures d’efficience énergétique qui ont l’avantage de diminuer aussi plus rapidement les émissions de CO2.
  • Beaucoup de temps
    Là aussi, on peut se fier à l’exemple de Flamanville, construire un réacteur prend du temps. Construire 2 000 réacteurs prendra sans nul doute plus de temps que ce que le changement climatique nous en laissera.
  • Beaucoup de paris sur des technologies qui n’ont pas fait leurs preuves
    On entend dire que de nouveaux réacteurs existent sur les bureaux des ingénieurs, qu’ils seront plus efficaces et plus sûrs. Mais aucun de ces créations de l’esprit n’a démontré son potentiel in real life, alors peut-on parier notre survie sur un cheval qui n’a jamais couru ?
  • Beaucoup de déchets
    Aucune solution d’enfouissage ou de traitement n’a démontré une efficacité suffisante pour ne pas craindre de laisser un lourd fardeau aux générations futures. On évoque l’usage des déchets comme nouveau combustible mais ce n’est pas sans danger, en particulier de risques de prolifération militaire.
  • Beaucoup d’insécurité
    Fukushima a marqué les Allemands qui pensent maintenant que le jeu n’en vaut pas la chandelle. Ils craignent également que la multiplication des réacteurs n’amène une menace militaire insoutenable sur la paix dans le monde.
    GET_en_1A6_Recognizing_the_danger_of_nuclear_power
  • Beaucoup de carbone gris
    Si produire de la vapeur à l’aide d’un réacteur nucléaire ne produit pas de gaz à effet de serre, la chaîne globale de production en elle-même a un bilan moins flatteur (mines, enrichissement, stockage des déchets mais aussi construction et exploitation des centrales) et émet bien plus que le solaire ou l’éolien.
  • Beaucoup de susceptibilité au climat
    Les centrales nucléaires sont sensibles au climat (température et niveau des eaux, tempêtes, catastrophes naturelles) et souffriront du changement climatique bien plus que les solutions renouvelables plus résilientes.

Voilà donc posés les arguments d’Energiewende à l’encontre du nucléaire. Mais il est intéressant de constater que nos voisins pensent aussi que si le nucléaire en lui-même a des défauts éliminatoires, il est également un handicap pour passer à une société plus sobre basée sur le renouvelable.

Cela n’échappe à personne, surtout pas au contradicteur de la transition, les énergies renouvelables sont intermittentes. Ces derniers argumentent donc qu’il faut une production de base pour assurer la production minimale. Energiewende conteste cette conclusion. C’est justement parce que les énergies renouvelables produisent de façon intermittente qu’on ne peut pas s’appuyer sur le nucléaire !

GET_en_2A14_renewables_need_flexible_backup_not_baseload

Dans une société basée sur les énergies renouvelables, cette intermittence amènerait à allumer puis éteindre les centrales nucléaires, ce qui n’est pas, tout au moins, rentable. Parallèlement, les tarifs actuels de l’électricité (très majoritairement d’origne nucléaire en France) maintiennent le statu quo et n’incitent pas à la mise en place de nouvelles installations renouvelables ni même de production conventionnelle, d’ailleurs. Nucléaire et énergies renouvelables, une union impossible ?!

C’est bien beau de trouver tant de défauts au nucléaire si c’est pour importer l’énergie de son « voisin atomique », me direz-vous ! Sauf que ce n’est pas exactement comme cela que cela se passe, depuis 2011, l’Allemagne ne cesse d’exporter de plus en plus de TWh.

GET_en_6A7_German_power_exports_continue_to_rise

Comment est-ce possible ?

Souvenez-vous que les centrales nucléaires sont utilisées de façon assez monotone. En fait,elles fonctionnent à plein régime aussi souvent qu’elles le peuvent. Quand l’Allemagne a besoin d’électricité, nos centrales atomiques ne peuvent rien, elles fournissent déjà aux Français tout ce qu’elles ont, nos pics de demande étant concomitants.

Au final, l’Allemagne exporte quand la demande est forte (prix haut) et importe lorsque la demande est faible (prix bas). Un bel avantage économique.

Figure-2003to20132Si ce n’est notre nucléaire qui bouche le trou, c’est donc que le charbon a pris le relai Outre-Rhin, pour sûr.

Ce n’est pas si sûr, Energiewende reconnaît qu’à l’image du reste de l’Europe, il y a eu plus de projets mis en route en 2005/2007 (bas coût du marché du carbone, craintes de normes plus dures à venir) mais rien depuis 2011.

La baisse de la demande et l’augmentation de la production renouvelable semble avoir fortement contraint l’usage du charbon et du lignite. L’orientation programmée planche toujours sur plus de renouvelables soutenus par une production très flexible au gaz naturel.

Cet article n’est pas un dithyrambe à l’honneur de l’aigle germanique. Je me serais astreint, sinon, à au moins plus d’exhaustivité si ce n’est d’emphase. jester myopera smiley

Non, c’est plutôt un avertissement, oh rien de bien autoritaire !, mais juste le signalement de ce que d’autres osent, assez témérairement. Le pari allemand n’est sans doute pas gagné d’avance, les chiffres actuels pourraient se renverser, mais craignons qu’ils se maintiennent.

Parce que dans ce cas, nous risquons de souffrir de notre retard aussi bien dans les énergies renouvelables que dans le démantèlement du nucléaire. Comme pour l’automobile allemande, voilà que nous viendrions à importer dans des domaines où jadis nous fûmes leader. Des domaines dans lesquels on imagine mal, demain, ne pas être présents, même sans adopter le plan de transition allemand.

GET_en_2A7_global_leader_wind_solar