La saisonnalité, facteur clef de l’énergie.

par Philippe Hansen                                                                               4 avril 2010

Les données sur la consommation énergétique au niveau d’un pays se font souvent sur des bilans annuels en millions de tonnes équivalent pétrole (Mtep) ou en milliards de kWh (TWh). Pour la France par exemple : la consommation d’énergie primaire se décompose comme suit :

- 90 Mt de pétrole
- 50 Mtep de gaz
- 10 Mtep de charbon
- 8000 tonnes d’uranium naturel à 0,7 % en 235U [1]

- 10 Mtep sont issus de la biomasse
- 7 Mtep sont issus de l’hydroélectricité

La consommation d’énergie finale :

- 140 Mtep fossiles
- 500 TWh électriques (80% nucléaire, 10% hydraulique et 10 % fossile)

Cette description est issue du monde fossile n’est plus adaptée à la civilisation décarbonnée. Dans une société décarbonée le premier vecteur énergétique est l’électricité. Et l’électricité se stocke à plusieurs fois son coût de production et nécessite des investissements physiques importants comme des lacs ou des millions de batteries.

Il faut donc s’intéresser à la capacité de production d’électricité :

en France

- 63 GW nucléaire sur 19 sites et 58 réacteurs
- 25 GW hydraulique
- 24 GW thermique
- 1 GW moyen éolien (entre 0,3 et 3 GW)

Sauf l’hydraulique au fil de l’eau (environ 10 GW) et l’éolien, qui sont des sources dites fatales, toutes les autres productions, même le nucléaire, sont modulables. On peut aussi moduler la production par 10 GW d’importation. La régulation électrique peut se faire assez facilement à l’échelle de la journée par l’utilisation de l’eau chaude sanitaire ou la charge de véhicules électriques. En revanche, il existe une variation majeure des besoins énergétiques en Europe au cours de l’année, due principalement au besoin de chaleur :

Entre l’été et l’hiver : la puissance appelée pour le chauffage croît de 87 GW thermique fossile et 12 GW de chauffage électrique par effet Joule :



C’est une puissance considérable, en dehors de l’hiver, la puissance électrique en France oscille entre 40 et 60 GW ; en hiver, la demande électrique se situe entre 60 et 80 GW, avec des pointes à 92 GW et peut-être à 108 GW en 2020.



Pourquoi il est inutile d’investir dans l’énergie solaire en Europe

Toutes les énergies décarbonées ont un coût qui repose principalement sur l’investissement, il est donc inutile de se demander pourquoi, on ne développe pas le solaire en Europe, l’énergie solaire est très faible, au moment où la consommation est la plus importante : investir dans l’énergie solaire nécessite d’investir dans un autre moyen de production pour satisfaire aux besoins l’hiver.



D’autre part, le coût de l’énergie solaire oscille entre 17 c€/kWh pour le solaire thermique à 43 c€/kWh pour le photovoltaïque individuel, alors que pour l’isolation poussée de l’habitat ancien ou les pompes à chaleur, le coût ne dépasse pas les 17 c€/kWh.

On pensera qu’utiliser l’énergie solaire en été, plutôt qu’un chauffe-eau électrique par exemple fait au moins économiser de l’uranium, mais dans ce cas, il vaut mieux extraire directement l’uranium de l’eau de mer pour augmenter le stock stratégique. Car ceci entraîne un surcoût d’à peine 4 c€/kWh.

Dans l’immense défi qui consiste à sortir du pétrole et des énergies fossiles, le coût financier sera très important et nous ne pouvons gaspiller nos moyens : d’une part parce que plus nous utilisons des moyens onéreux pour sortir du pétrole, moins nous en économiserons ; d’autre part, parce que notre génération doit faire face à deux autres défis économiques que sont la mondialisation et le vieillissement de la population.

L’utilisation de l’énergie solaire pourrait intervenir seulement si son coût descendait autour de quelques centimes d’euros par kWh. La production électrique issue des panneaux solaires produirait alors de l’hydrogène pour le reste de l’année. En effet seul un stockage sous forme chimique permet de stocker l’énergie sur une durée de six mois. L’hydrogène ainsi produit servirait par exemple à produire des biocarburants à partir de biomasse. L’apport d’hydrogène et de chaleur électrique permet de multiplier par 5 les rendements de biomasse.

Inutile dire qu’en raison des prix de l’énergie solaire, cette perspective est tout à fait irréaliste, alors qu’un parc nucléaire en profitant de la baisse de demande en été, peut très bien produire de l’hydrogène à un coût raisonnable . 10 GW nucléaires permettraient de produire 15 à 20 millions de tonnes des carburants à 1,75 €/TTC.

Compte-tenu de son faible coût sur le long terme, il n’est pas déraisonnable d’investir dès aujourd’hui dans les filières nucléaires pour assurer une puissance qui varierait de 60 à 115 GW au cours de l’année ; en effet avec un parc nucléaire suffisamment grand, on répartit les arrêts entre les réacteurs et même si on fait baisser le taux d’utilisation à 75% au lieu de 90% comme dans les parc mixte nucléaire-charbon allemands ou américains, le surcoût d’une utilisation partielle reste bas.



On remarque, que la courbe de coût d’une centrale nucléaire est proche d’une hyperbole, car le revenu dépend de la production annuelle, alors que les centrales fossiles, ont un coût du kWh principalement lié au coût du combustible donc un coût du kWh presque indépendant de la durée d’utilisation.

Le biologiste Francis Hallé amoureux des pays tropicaux, explique que la nature et la mentalité de leurs habitants est construite sur le fait que la durée du jour varie peu (photopériodisme), eux peuvent faire reposer leur société sur l’énergie solaire (et encore seulement si la densité de population n’est pas trop importante) ; pour nous européens notre nature, et notre mentalité sont construites sur l’alternance des saisons. Nous fêtons Noël/Jul au solstice d’hiver, les feux de la Saint -Jean sont encore allumés au solstice d’été.

De nombreux récits indo-européens appuient sur la difficulté de passer l’hiver. Avec l’Âge du pétrole, nous avons cru dominer la Nature. En fait nous sommes confrontés aux mêmes défis que nos ancêtres.

Pour nous pendant l’hiver, il s’agit de se passer de 100 GW thermique fossile. Observons de quels bâtiments proviennent les besoins thermiques :



En rénovant l’habitat ancien, il est possible de diminuer d’un tiers la consommation totale par l’isolation, l’utilisation de pompes à chaleur et la cogénération de la biomasse divisent par trois les besoins restant à une vingtaine de GW.

Pour la puissance de base fossile (environ 66 GW thermiques ou 50 millions de tonnes de pétrole) qui est due au transport. Un tiers du problème est résolu par l’électrification. Compte-tenu de l’efficacité triple du moteur électrique par rapport au moteur thermique, nous pouvons nous contenter de mobiliser 30 GW pendant les heures creuses pour des hybrides rechargeables ou des véhicules électriques. Grâce à la biomasse et à l’hydrogène nucléaires 15 à 20 millions de tonnes de carburants synthétiques pourront être produits . Pour le reste, le peu d’énergie fossile restant et la privation détermineront la mobilités des générations futures (c’est à dire à partir de 2030).

Une politique énergétique cohérente devrait donc renoncer aux investissements excessifs dans l’énergie solaire, augmenter la puissance nucléaire d’au moins 50% et investir dans l’isolation et les pompes à chaleur.

Notes

[1] Il faut noter aussi qu’en France, sont stockés annuellement :

- 7000 tonnes d’uranium appauvri (à 0,25% en 235 U)
- 500 tonnes d’uranium de retraitement (à 0,75 % en 235 U) comme on peut appauvrir jusqu’à 0,1%, il reste en matière fissile dans les réacteurs à neutrons lents (REP et EPR), environ 38 % de la quantité consommée, ceci en tenant compte du retraitement de 300 kg d’uranium de retraitement et du recyclage du plutonium en Mox.

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Association des Retraités du groupe CEA, indépendante de l'Etablissement Public de Recherche             haut de page —>>haut de page