Edgard BOSSOKENConsultant énergie-climat

ObjectifsAppréhender les enjeux induits par le stockage de l'énergie grâce à l’hydrogèneCaractériser la transition énergétique à travers les politiques énergétiques

AmbitionFaire l’état de la connaissance sur le stockage de l’électricité grâce à l’hydrogène et de la transition énergétique au niveau européen et dans certains Etats européens.

La hausse de la demande qui exige des moyens de production accruesLe développement des énergies renouvelables qui supplanteront les énergies fossiles pour la production d’électricitéDes coûts croissants de réseaux du fait de maintenir le réseau actuel à niveau, du développement des interconnexions et de la nécessité de raccordement de la production d’origine renouvelable et le développement des nouveaux usages

Le développement des énergies renouvelables (notamment éoliennes dont la production n’est pas corrélée à la consommation) va entrainer des situations de plus en plus fréquentes de surproduction,Le non foisonnement des capacités des énergies renouvelables induit la nécessité de développer des interconnexions de réseaux plus larges, et des mécanismes de gestion de la demande encore plus précis.

Les systèmes de stockage contribuent :à la sécurisation de l’alimentation des réseaux, via des dispositifs locaux ou globaux capables de pallier toute coupure temporaire,au lissage de la pointe de consommation électrique, à l’optimisation du programme de production, à la qualité du courant, à la fourniture de réserves primaires et secondaires (réglage de la fréquence et/ou de la tension du réseau) et au traitement de l’intermittence de certaines énergies renouvelables comme l’énergie éolienne et l’énergie photovoltaïque.

Les principaux systèmes de stockage sont : Par hydraulique comme les stations de transfert d’énergie par pompage ou STEP,par air comprimé ou CAES (Compressed Air Energy

Storage),

par volant d’inertie (l’électricité est convertie en énergie cinétique en faisant tourner à grande vitesse un disque très lourd),

par des procédés hydropneumatiques,

par des procédés magnétiques ou SMES

(Superconducting Magnetic Energy Storage) à base de matériaux supraconducteurs,

par des procédés thermodynamiques.

A ce jour, la quasi-totalité du stockage d’énergie

dans les systèmes électriques est réalisée au

moyen d’équipements de pompage hydraulique

(environ 100 GW installés dans le monde).

C’est une technologie mature et efficace

(rendements de cycles approchant les 80 %, coût de l’ordre de 1 M€ par MW installé).

Plusieurs grands projets ont été lancés en Europe (Suisse, Autriche, Espagne, Portugal), mais l’Asie dispose de la plus grande puissance cumulée installée et du marché le plus actif.

Les systèmes de stockage électrique stationnaires sont des sites dédiés au stockage qui viennent en appui aux réseaux électriques et aux sites de production d’énergies renouvelables ; ce sont des systèmes de stockage à grande échelle – capacités installées supérieures à quelques MWh de moyenne ou forte puissance (de 100 kW à 1 GW).Les systèmes de stockage embarqués sont de petite capacité et de faible puissance, intégrés dans un système mobile ; ils sont essentiellement utilisés dans le transport, en particulier dans les véhicules électriques et hybrides rechargeables.

De nombreux programmes sont en cours (Etats-Unis, Japon, Chine, Allemagne et France notamment) avec pour ambition d’élaborer des systèmes aux performances éprouvées à l’horizon 2020 – 2050Les systèmes de stockage de l’énergie présentent encore des coûts très élevés :

pour les systèmes de stockage embarqués l’objectif est d’atteindre un coût d’environ 360€/kWh à l’horizon 2015,

Le développement des énergies renouvelables appellent des systèmes de forte capacité et forte puissance à faible coût et grande durée de vie. En réponse à ce besoin, le NEDO au Japon a initié, dès 2006, un vaste programme intitulé «Développement d’un système de stockage d’énergie électrique pour connexion au réseau». Différents types de batterie sont développés dont nickel-métal hydrure et lithium avec pour objectif 2030 une durée de vie de vingt ans pour un coût de 15 000 yens/kWh (soit environ 132€/kWh).

Dans les systèmes électriques, et dans la limite des contraintes technologiques permettant la valorisation de ces technologies, il y a nécessité de mutualiser les services apportés par les unités de stockage pour les aider à atteindre un équilibre économique. La participation du stockage d’énergie à la fourniture de nouveaux « services système », tels que le lissage de la consommation, la gestion de congestions ponctuelles et plus généralement le fonctionnement global du réseau, pourrait être envisagée pour en favoriser le déploiement.

Retour sur les principaux échanges tenus lors : Du séminaire du Centre Energie de l’IFRI intitulé « politique européenne de l’énergie et transitions énergétiques » du 09 janvier 2013 ; le débat a porté sur les différentes transitions énergétiques en cours au sein de plusieurs Etats membres, et de leur lien avec les principes fondamentaux de la politique européenne de l’énergie.

De la séance plénière du Conseil Economique, Social et Environnemental des 08 et 09 janvier 2013 du rendu de ses préconisations sur « la transition énergétique 2020-2050 : un avenir à bâtir, une voie à tracer » et sur « l'efficacité énergétique : un gisement d'économies, un objectif prioritaire »

La politique européenne de l’énergie est déclinée sur trois axes :

sécurité des approvisionnements, lutte contre le changement climatique,et compétitivité.

C’est un mille-feuille agrégeant les politiques nationales

Augmentation rapide de capacités d’ENR Pénétration multipliée par 4 entre 2009 et 2020 au niveau européen,À l’horizon 2020 la capacité de production d’ENR de l’Allemagne sera supérieure à sa consommation,Pour l’Allemagne, les erreurs de prévision de puissance appelée induits par la météo sont 5GW pour l’éolien et de 9GW pour le solaire ; ce qui nécessite la contribution des pays voisins,La Belgique devra importer ou exporter selon la météo environ 4GW à l’horizon 2020

D’où la nécessité de :Réaliser rapidement une gestion flexible de la production et de la consommation,Assurer une capacité adéquate de transport de l’électricité,Réguler les marchés pour assurer leur liquidité

Ce qui induit de développer les capacités d’échanges entre pays :

Connecter et coordonner les réseaux nationaux,Renforcer les couloirs à courant alternatifDévelopper des couloirs à courant continu pour transporter d’énormes capacités (environ 5GW) entre pays

D’où la nécessité d’adopter :Une approche européenne (présente au niveau de la Commission MAIS absente au niveau des Etats),Des codes de réseaux au niveau européen (en considérant les tarifs et investissements, les marchés, les connexions et les systèmes de gestion).

Mettre en place des mécanismes de soutien au niveau européen

La sécurité d’alimentation n’est pas acquise au niveau européen,Les Etats prennent tous des décisions de court terme avec des conséquences de long terme,Le défi est de faire passer la notion de sécurité d’approvisionnement électrique d’une approche nationale vers une approche européenne.La politique européenne de l’énergie est caractérisée par un fort développement de capacités d’ENR, sans aborder les questions de connexions, alors qu’elle devrait se préoccuper de connecter des mix énergétiques complémentaires (entre Etats)

L’Allemagne sortira du nucléaire sans assurer la diminution de ses émissions de gaz à effet de serre ; elle mutualise les coûts de sa TE en cherchant à augmenter les coûts de l’énergie dans les pays voisins, tout en poussant l’UE à augmenter les capacités d’ENR.La GB est pragmatique : elle applique à la lettre la politique énergétique européenne (le paquet énergie – climat), décarbonne son économie, assure la compétitivité de son économie ; elle parie sur l’éolien offshore et sur le nucléaire.

Les Etats-Unis, grâce aux gaz de schiste remplaceront les centrales à charbon par des centrales à gaz, réduisant de facto leurs émissions, de GES, diminuant leur facture énergétique et améliorant la compétitivité de leurs industries et de leur économie.La France devrait informer, communiquer et sensibiliser les différents acteurs sur les ordres de grandeur des différents types d’énergie ; il n’est point vrai par exemple que les ENR rendent les mêmes services que le nucléaire à quantité égale.

Pour la France, la transition énergétique doit être une réponse aux enjeux climatiques, écologiques, économiques et sociaux. Elle doit s’engager de manière volontariste dans la voie d’une société sobre en énergie et en carbone que seule une volonté politique forte permettra de construire .

Elle doit avoir pour ambition de mettre la TE au service de la performance économique et sociale, Elle doit redéfinir son mix énergétique et les EE y joueront un rôle essentiel.

Elle doit informer, communiquer et sensibiliser les différents acteurs sur les ordres de grandeur des différents types d’énergie ; par exemple il n’est point vrai que les ENR rendent les mêmes services que le nucléaire à quantité égale.

L’Europe avec ses ambitions et contraintes de limitation de ses émissions de GES élevées payera chèrement sa transition énergétique, Son secteur électrique a évolué :

Son développement était jadis basé sur le déploiement de grandes capacités pour bénéficier des effets d’échelle (c’est le cas du nucléaire), il consiste aujourd’hui à construire des capacités d’ENR coûteux et pas encore compétitifs.

D’où la nécessité de développer rapidement des moyens de gestion de la demande (connexions et gestion de réseaux notamment).

Principales conclusions

De la séance plénière du Conseil Economique, Social et Environnemental des 08 et 09 janvier 2013 du rendu de ses préconisations sur « la transition énergétique 2020-2050 : un avenir à bâtir, une voie à tracer » et sur « l'efficacité énergétique : un gisement d'économies, un objectif prioritaire »

Lors du débat national et après :

clarifier la définition de la sobriété énergétique et définir son rôle dans la transition énergétique

intégrer dans la réflexion l’ensemble des facteurs

appuyer le débat sur des scénarios à l’horizon 2050 riches, pluralistes, transparents dans leurs déterminants et accessibles à tous, prenant en compte la maîtrise de la demande d’énergie

réaliser les études d’impact environnementales et socioéconomiques nécessaires à une vision complète des conséquences de chaque scénario et choix possibles à l’horizon 2020-2050

D’ici 2020 :

préserver dans le futur mix un service de l’électricité à coûts de production réduits, pour préserver la compétitivité de certains secteurs économiques clefs, protéger les ménages de hausses excessives et lutter contre la précarité

privilégier les ENR à fort potentiel de développement et générant des emplois qualifiés non délocalisables

anticiper l’évolution des métiers afin de limiter les destructions d’emplois

structurer, dans un cadre national et européen ambitieux en matière de normes et d’objectifs, les filières du recyclage et généraliser l’éco-innovation.

Lors du débat et après :

Ne pas le focaliser sur la question du mix électrique et de la place du nucléaire, mais prendre en compte toutes les énergies

questionner et évaluer les besoins et leur adéquation avec la fourniture d’énergie dans le cadre de l’optimisation de son utilisation

aborder la question de l’évolution du nucléaire de manière sereine et complète

intégrer de manière prioritaire dans le débat national la problématique des transports

D’ici 2020 :

encourager l’élaboration de scénarios d’équilibre respectant les engagements sur le réchauffement climatique à l’horizon 2050

concentrer l’aide sur les EnR déjà en phase de déploiement commercial, celles présentant un potentiel technologique pour nos entreprises, et celles dont le bilan en termes d’externalités négatives est satisfaisant

soutenir l’extension et la modernisation des réseaux de transport de l’énergie

développer dans les transports l’usage des moteurs électriques, hybrides ou à gaz naturel, puis renouvelables, et favoriser les nouvelles mobilités

établir une programmation pluriannuelle de l’énergie

D’ici 2030 :

accélérer l’électrification des transports individuels et collectifs, et poursuivre le soutien à l’émergence de la filière.

L'efficacité énergétique constitue la première source

d'énergie domestique à l'horizon 2020.

Elle est ou sera - selon la volonté des acteurs, des pouvoirs publics et de la société toute entière - un marché clé du futur et une filière créatrice d'innovation.

L'ambition en matière d'efficacité énergétique implique :

au niveau communautaire que l'objectif de 20% d'économies d'énergie à l'horizon 2020 devienne contraignant,

au niveau français, que les politiques publiques d'efficacité énergétique s'inscrivent dans une vison à long terme, et évitent tout contre signal qui affaiblirait la progression des efforts.