Electricité de demain; et si la production l”hyper-locale” était la réponse?
La transition vers les énergies renouvelables (appelées aussi « vertes ») est souhaitable pour de multiples raisons. Les plus évidentes étant les enjeux climatiques, avec la nécessité de diminuer la production de gaz à effet de serre (GES), et l’amélioration de la qualité de l’air, qui implique de restreindre les émissions de polluants locaux (comme les particules fines dispersées par nos véhicules).
Le passage aux énergies renouvelables conduit immédiatement à se poser la question du comment ? Si on se concentre plus particulièrement sur l’électricité, il nous semble qu’une production « hyper-locale » [1], notamment avec le solaire, peut constituer une réponse adaptée. D’une part, car cela autorise une substitution progressive du conventionnel par le renouvelable, d’autre part, car cela permet également d’envisager une augmentation de la production pour des usages ciblés comme les véhicules électriques, dont la pertinence du point de vue « environnemental » dépend en partie de l’énergie utilisée pour charger les batteries.
Electricité : du conventionnel au renouvelable
Des solutions technologiques qui répondent aux aspirations des citoyens?
Les citoyens ont des aspirations nouvelles qui trouvent une réponse (voire leurs origines) dans des technologies innovantes et de plus en plus abordables. Or, leur adoption introduit des ruptures qui fissurent l’ensemble des équilibres. Les progrès réalisés par les fabricants de panneaux solaires, mais aussi l’usage de batteries domestiques (pour stocker l’énergie produite) ouvrent de nouvelles perspectives. Le consommateur peut déjà consommer et stocker l’énergie qu’il produit et demain il sera en mesure de l’échanger avec ses voisins. Les technologies permettant ce type d’organisation existent déjà et sont, au moins partiellement, l’objet d’expérimentations[8]. Ce qui signifie que la transition vers l’utilisation d’une électricité d’origine renouvelable ne dépend pas uniquement des grands distributeurs.
Il est possible que malgré les progrès autorisant une consommation moindre d’électricité (smart grid, isolation des logements, objets économes car intelligents et connectés, etc.) un apport extérieur d’énergie soit nécessaire. Mais une fois de plus cela ne signifie pas forcément l’usage d’acteurs et de solutions traditionnels. Cet appoint pourrait être fourni par des acteurs disposant de solutions locales comme des fermes de panneaux solaires, des éoliennes ou des centrales fonctionnant au biogaz (pouvant également être produit localement avec les déchets ménagés). Ces acteurs pourraient être des entreprises publiques ou privées, des collectivités territoriales ou encore des regroupements de personnes (/consommateurs) par quartier, ville, département, etc.
Industrie automobile et production locale d’énergie renouvelable : des destins liés
L’industrie automobile vit également un grand chamboulement. Il n’est pas encore écrit que l’automobile de demain sera électrique mais on semble malgré tout en prendre le chemin. Les annonces se succèdent et certains constructeurs n’en sont plus à proposer des véhicules électriques uniquement pour des usages très ciblés (véhicules citadins), il s’agit bien à présent de solutions de mobilité globales.
Ce changement conduit de manière inévitable à se poser la question de la disponibilité et de l’origine de l’électricité qui permettra aux véhicules de fonctionner. En effet, d’une part, il faut produire et acheminer l’électricité pour recharger un nombre croissant de véhicules, d’autre part, veiller à ce que cette énergie reste un minimum propre pour que l’intérêt « environnemental » de ces véhicules demeure. Là encore, la production d’énergies d’origine renouvelables « hyper-localement » (et notamment l’autoconsommation) est la solution. Tout d’abord, ce type de production permet d’assurer un accroissement continu de la production d’électricité et donc d’absorber progressivement (éventuellement là où ils apparaissent) les besoins liés à l’augmentation du parc de véhicules électriques (et cela avec une électricité propre), ensuite de minimiser les investissements dans les infrastructures de production (si on considère que l’alternative est la construction de centrales –notamment nucléaires-), de transport et de distribution de l’électricité.
Le véhicule, en étant lui-même un moyen de stockage, pourra être pleinement actif dans la gestion de la consommation locale d’énergie. La batterie du véhicule étant chargée pendant les périodes creuses et l’énergie stockée restituée lors des pics de consommation dans les logements.
Toutes ces solutions offre une certaine flexibilité, ce que n’autorise pas, par exemple, une centrale nucléaire, mais également un niveau plus élevé de résilience. Un évènement local aura un impact local et pourra être résolu localement.
Energie « verte » : des incitations variables
Les engagements des Etats
L’utilisation d’une électricité d’origine renouvelable semble devenir une priorité pour la majeure partie des pays du globe. Les engagements pris par les différentes nations en termes de réduction des émissions de GES, suite notamment aux différents accords sur le climat et, plus particulièrement l’accord de Paris, illustrent cette détermination. Détermination qui, espérons-le, ne peut qu’être renforcée par la toute récente alerte de l’ONU[2].
Cette crainte de l’ONU est compréhensible car ces engagements ne se traduisent pas encore vraiment dans les actions des pays. Et lorsque l’on parle d’électricité, il semble plus rationnel d’investir massivement dans des méthodes de production « propres » lorsque l’on est un pays importateur d’électricité ou s’appuyant sur des technologies « sales » comme les centrales à charbon ou au fioul. Ceci explique sûrement pourquoi des pays comme le Portugal[3], dont le renouvelable constitue plus ou moins la moitié de la production d’électricité, ou l’Allemagne, où le tiers de la production est d’origine renouvelable, ont pris une telle avance (voir figure 1). On peut également expliquer l’avance de certains pays par des avantages « naturels », comme l’Autriche dont la richesse en cours d’eau lui permet de produire 60% de son électricité via l’hydraulique[4]. En 2015, plus de 70% de sa consommation brute d’électricité était couverte par du renouvelable (voir figure 1)[5].
Tous ces pays on fait des choix radicaux. L’Allemagne et l’Autriche ont choisi de sortir du nucléaire (l’Autriche par referendum en 1978) mais aussi, comme le Portugal, de tourner le dos à la production d’électricité à partir d’énergies fossiles.
Figure 1. Part du renouvelable dans la consommation brute d’électricité (2004 – 2015, Eurostat)
En France cela pourrait être plus difficile
Dans notre chère France où le nucléaire domine et est trop souvent considéré comme « propre »[6], où l’électricité est « relativement » bon marché (par rapport au reste de l’Europe – voir figure 2) les choses sont très différentes. Pousser le renouvelable quand on a un important parc nucléaire (environs 75% de la production), dont il faut couvrir les coûts de fonctionnement semble difficile.
La France compte également dans ses rangs d’importants acteurs de l’industrie du nucléaire, ce qui peut créer certaines résistances. En effet, difficile de remettre en cause ce type de production lorsqu’elle « génère » une importante activité économique et pèse favorablement sur la balance commerciale (équipements et énergie). D’autant plus que le nucléaire est promu comme un moyen de limiter les émissions de gaz à effets de serre.
Cependant, nos centrales étant vieillissantes, de nouveaux choix s’imposent : les prolonger ? Les démonter ? Quel que soit le scenario qui s’imposera cela implique des coûts qui remettent en cause, au moins partiellement, la compétitivité de ce choix technologique et autorise une réflexion plus large (qui intègre le renouvelable). De plus, les différents engagements de l’Etat Français sur le renouvelable comme sur le nucléaire[7], devrait agir favorablement sur les incitations pour des solutions plus « vertes ».
Figure 2. Prix de l’électricité pour les ménages en Europe (2nd moitié de 2016, Eurostat)
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Conclusion
La production « hyper-localisée » d’électricité constitue une solution à un très grand nombre de problèmes qui se posent aujourd’hui. Elle est un facilitateur lorsqu’il s’agit d’opérer une transition énergétique, elle est une réponse à un besoin croissant d’électricité et une solution aux contraintes de réseaux. Elle est également à envisager pour accompagner l’émergence de la mobilité électrique.
Pour faire simple, mon sentiment est que demain nous pourrions tous produire notre électricité, la stocker et la partager. Les progrès réalisés en matière d’isolation des habitations, de production de chaleur et de consommation électrique de nos équipements pourraient même permettre de nous limiter à cette source. Les besoins additionnels relatifs à l’automobile mais aussi à l’industrie pourraient, si nécessaire, être couvert par des moyens de production traditionnels mais aussi locaux et partagés, comme l’éolien, le solaire ou même les hydroliennes (qui utilisent la puissance des vagues, il existe déjà beaucoup de prototypes et d’expérimentations de ce type[9]). Tous ces flux peuvent être pilotés, stockés et optimisés avec les équipements et logiciels adaptés.
Et l’hydrogène ?
En réalité les différents éléments que je décris ici trouvent leurs origines dans une intuition assez ancienne qui lui est liée. Elle date de l’annonce, au début des années 2000, par General Motors, d’une mise sur le marché d’une voiture utilisant une pile à combustible (utilisant donc l’hydrogène) pour 2010. Ma conviction était alors que pour résoudre, en partie, le problème posé par l’absence d’un réseau de distribution, la solution pourrait être une production locale d’hydrogène par électrolyse au moyen d’une électricité obtenue avec des panneaux solaires. Production pouvant être réalisée par le consommateur. En 2011, je suis revenu sur cette idée en l’envisagent de manière plus globale (voir lien ci-dessous). Les batteries n’ayant pas encore les performances connues aujourd’hui le stockage de l’électricité d’origine renouvelable sous forme d’hydrogène me semblait plus rationnel. Aujourd’hui, ce n’est plus aussi évident. Mais les récentes annonces et expérimentations de Toyota, Hyundai et encore General Motors avec Honda montrent aussi que ce n’est pas non plus anachronique.
[1] J’entends par « hyper-locale » une production proche du lieu de consommation pour un nombre limité de bénéficiaires ciblés.
[2] L’ONU craint qu’il soit impossible de contenir l’élévation de la température à 2 degrés et envisage +3 degrés en 2100. Voir par exemple : http://www.francetvinfo.fr/meteo/climat/cop21/climat-l-onu-alerte-les-pays-signataires-de-la-cop-21_2447342.html
[3] En 2016, pendant plusieurs jours, le Portugal a couvert la totalité de sa consommation électrique avec du renouvelable. Voir : https://www.lesechos.fr/20/05/2016/lesechos.fr/021950062628_le-portugal-a-fonctionne-entierement-a-l-energie-renouvelable-pendant-quatre-jours.htm
[4] Source : World Bank, 2015. https://data.worldbank.org/indicator/EG.ELC.HYRO.ZS?locations=AT
[5] D’autres exemples, hors de l’Europe, de territoires vertueux peuvent être donnés. Comme par exemple la Californie ou le Nicaragua qui a d’abord refusé de signer les accords de Paris sur le climat car estimés insuffisamment ambitieux. Voir :
http://www.businessinsider.fr/nicaragua-s-engage-sur-accord-de-paris
[6] Ce qui est vrai lorsque l’on s’en tient aux émissions de GES dans l’atmosphère au moment de la production d’électricité, beaucoup moins lorsque l’on s’intéresse à la construction de la centrale, l’extraction du combustible, le retraitement des déchets radioactif, etc.
[7] Voir par exemple : http://www.leparisien.fr/environnement/ce-que-contient-la-loi-sur-la-transition-energetique-22-07-2015-4964953.php
[8] Des expérimentations s’appuyant notamment sur la technologie de la blockchain existent déjà. Voir : http://mashable.france24.com/tech-business/20161204-blockchain-energie-electricite
[9] Voir par exemple : http://bfmbusiness.bfmtv.com/mediaplayer/video/green-reflex-de-l-energie-electrique-produite-avec-la-force-de-l-eau-grace-aux-hydroliennes-marines-et-fluviales-1810-993431.html