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Billet de blog 18 oct. 2018

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Climat sortir de la confusion et des idées simplistes, oui à la raison partie1

Première partie Décarboner l’énergie , quelles voies possibles On consultera en annexe les émetteurs de CO2 en France, où il apparaît clairement que deux secteurs sont prédominants : les transports et le résidentiel tertiaire (bâtiment).

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À l’inverse .le secteur électrique est décarboné en moyenne à 95 % (situation inverse de celle de nombreux pays où le charbon est toujours dominant pour la production d’électricité : 40 % de l’électricité mondiale).

Ce billet fait suite à l’introduction  https://blogs.mediapart.fr/jjduch/blog/171018/climat-sortir-de-la-confusion-et-des-idees-simplistes-oui-la-raison-introduction

Ce constat indique une évidence : la priorité est de s’occuper d’abord des transports et du bâtiment et non de la production d’électricité où on ne peut plus gagner grand-chose sur le plan CO2.

La priorité en France, de ce fait, n’est pas la même que dans la plupart des pays du monde ou d’Europe.(voir à ce sujet  : https://www.electricitymap.org/?page=map&solar=false&remote=true&wind=false)

1) les transports : électrification et retour au collectif

  • Le recours progressif aux voitures électriques et hybrides peut permettre une évolution positive mais pose aussi un problème de ressources et de pérennité (terres rares, lithium pour les batteries). Cette évolution, pour être massive, relève aussi du temps long. C’est une solution partielle et non pas centrale.
  • La clé est dans un report d’usage de la voiture vers les transports collectifs, qu’ils soient intra urbains (train, métro, tram.) ou interurbains, avec une prédominance redonnée au rail.
  • Pour les transports de marchandises, la démarche devrait être la même : limiter le camion aux dessertes régionales et revitaliser le fret ferroviaire pour toutes les grandes et moyennes distances.
  • Pour le transport aérien, fort émetteur de CO2, la question de la taxation du kérosène se pose avec celle d’une alternative pour les déplacements intérieurs par le train (TGV) ou au niveau européen par le train de nuit.

Plusieurs observations à ce stade :

  1. la constante est celle d’une substitution de l’électricité aux produits pétroliers (substitut très bénéfique pour notre balance commerciale) ce qui suppose que notre mix électrique reste massivement décarboné.
  2. cette démarche suppose des investissements considérables : lignes et gares pour le fret, nouvelles lignes de métro ou de tram. Le postulat est que les gens vont continuer à se déplacer et que les transports de marchandises ne vont pas subitement cesser (même si la relocalisation de certaines productions pourrait réduire les flux).
  3. le malthusianisme est le contraire de la solution : nous avons besoin d’équipements nouveaux importants, sauf à admettre le maintien dans l’existant.
  • Un exemple : l’agitation contre le tunnel Lyon Turin peut avoir de bonnes raisons sur sa mise en œuvre (partenariat public privé) mais elle est totalement contre-productive sur le principe puisqu’elle aboutit de fait à ce que les camions continuent à remonter roue dans roue les vallées alpines , empoisonnant les habitants et amplifiant l’effet de serre.

2)Le bâtiment : booster les renouvelables chaleur

a) L’isolation des bâtiments : à quelle échéance ?

Une solution de fond est bien sûr de renforcer considérablement l’isolation des bâtiments pour réduire les consommations d’énergie, mais il faut bien mesurer que l’on parle du long terme et d’investissements très considérables. Il y a en France environ 30 millions de résidences principales, l’effort à engager dès maintenant durera 30 à 40 ans avec des coûts élevés (20000 à 30000 € par logement)

b)Le chauffage électrique prédominant en France ?

Contrairement à une idée reçue, le chauffage électrique n’est absolument pas dominant en France , où le fuel et le gaz l’emportent (rapport de 4 à1) avec de lourdes conséquences sur l’effet de serre.

Il faut mettre en œuvre d’autres solutions :

c)Les chauffe-eau solaires

Le déploiement massif de chauffe-eau solaires thermiques où l’eau chaude sanitaire résulte d’un échange de chaleur avec un fluide réchauffé par des capteurs thermiques permettrait des économies non négligeables : ce poste représente 10 % de la consommation totale du bâtiment tertiaire et est pour l’instant complètement négligé par les pouvoirs publics, alors que son intérêt écologique est évident.

d)Les pompes à chaleur

l’installation massive de pompes à chaleur aurait un impact de grande ampleur : un calcul a été fait comme quoi l’installation de 15 millions de pompes à chaleur éviterait 20 % de nos émissions de CO2 et réduirait nos importations annuelles de produits pétroliers de 10 milliards € (rappel une pompe à chaleur génère 3 à 4 Kwh de chaleur pour 1 Kwh électrique consommé)

 Sur ce chapitre du bâtiment, on relève les mêmes constantes que pour les transports :

  • il faut des investissements importants (des dizaines de milliards d’euros à court terme, beaucoup plus ensuite)
  • le besoin en électricité augmente considérablement.

3)Quel mix électrique pour demain ?

a)Une consommation d’électricité en hausse

  • En fonction de ce qui précède, la consommation d’électricité devrait augmenter à terme de manière importante pour couvrir les transferts d’usage (réseau ferré, voitures électriques, pompes à chaleur, relocalisations industrielles): 10% ? 15% de la consommation annuelle ? plus ?
  • les prévisions qui tablent sur une stagnation, voire un déclin des besoins en électricité sont donc irréalistes, sauf à supposer qu’il n’y aura pas de transfert de la route vers le rail, qu’on continuera à se chauffer au gaz ou au fuel, c'est-à-dire à considérer que lutter contre l’effet de serre n’est pas important.

b) Le principe de base d’un réseau électrique

  • Il est impératif d’adapter en permanence (c’est un équilibre instantané) l’offre à la demande et donc de s’appuyer sur des ressources pilotables, disponibles selon les décisions des gestionnaires du système. Il y a, pour l’essentiel, trois types de ressources pilotables : le charbon, le gaz et le nucléaire. L’hydraulique de barrage peut jouer le même rôle là où les ressources sont considérables, comme en Norvège mais ce n’est pas le cas de la France. Aucun pays au monde ne peut faire fonctionner un système électrique sans recours à l’une ou à plusieurs de ces énergies pilotables.
  • En clair on peut remplacer le nucléaire par du charbon ou du gaz comme énergie de base (ce que font les allemands qui ont une énorme puissance thermique) mais pas par de l’éolien ou du solaire.
  • le vocable « renouvelable » est trompeur. Il englobe la principale énergie renouvelable et de loin, l’hydraulique, qu’on ne peut guère développer plus en Europe et les ENR (éolien et photovoltaïque) dont le handicap majeur est l’intermittence.

c)De l’intermittence de l’éolien et du photovoltaïque

Il ne suffit pas de produire chaque année, chaque mois , la quantité d’électricité nécessaire, il faut que ce soit le cas à chaque seconde, sinon le système s’effondre.

  • On ne s’attardera pas sur le photovoltaïque : en zone tempérée la production est 4 fois plus importante en juin qu’en décembre, à l’inverse des besoins.
  • L’éolien, lui présente selon les phases de production , une variation de puissance (et donc de production) de 1 à 15.
  • Sans stockage de masse, cela ne peut pas fonctionner.

d)Le stockage de masse , hors de toute proportion

  • La production actuelle d’éolien et de photovoltaïque en France est pour l’instant noyée dans la masse (6 ou 7 % du total) ses variations n’influent pas l’équilibre du réseau électrique
  • Prenons l’hypothèse d’un nucléaire réduit à 50 % en 2035, on passerait donc d’une production de 400 Twh environ à 270 Twh , la différence (130 Twh) étant assurée par l’éolien[1] Sur une semaine d’hiver, le besoin journalier peut être de 1.8 Twh dont un peu moins d’un tiers assuré par l’éolien (dans notre hypothèse 585 GWh en fait)qu’il faut compenser en cas d’anticyclone (ce qui est assez fréquent en hiver)
  • Le seul moyen de stockage fiable repose sur les Step avec une capacité de stockage autour de 100 Gwh , à comparer aux 585 Gwh nécessaires pour une seule journée. On tiendrait autour de quatre heures.
  • Sans stockage, un seul remède, la centrale à gaz.

Sauf à laisser s’écrouler le réseau électrique avec des conséquences économiques, sociales humaines considérables, il faudra doubler nos éoliennes par des centrales à gaz ; l’exemple de l’Allemagne est de ce point de vue très éclairant (même si le charbon est encore pire que le gaz)

e) le nucléaire et le climat

  • Certains affirment que l’impact du nucléaire pour enrayer le réchauffement climatique est négligeable. c’est erroné.
  • Rejets de CO2 de la France 5.1 tonnes /habitant, Allemagne 9.6 tonnes /habitant

Si la France avait le même taux de CO2 par habitant que l’Allemagne, ses rejets ne seraient pas de 338 millions de tonnes mais de 636 millions de tonnes , sa part dans les rejets mondiaux ne serait pas de 0.9% mais de 1.7 %.

  • Alors , je préfère que l’Inde ou la Chine installe 1 GW de nucléaire au lieu d’un GW de charbon, le choix , pour de nombreux pays émergents se pose aussi en ces termes.
  • Le nucléaire n’est pas la solution, mais une partie de la solution , avec le report de la route sur le rail, les renouvelables chaleur, l’isolation des logements , une efficacité énergétique accrue.

f) paradoxes financiers

  • certains parlent de mur financier à propos du grand carénage d’EDF qui vise à maintenir en état un parc qui nous assure 75 % de notre électricité /50 milliards €.

Les engagements pris à la fin 2017 en terme d’aides publiques pour les énergies renouvelables électriques intermittentes se montent à 145 milliards € (source cour des comptes) pour une production électrique de 6 ou 7 % du total , tout cela pour un mix électrique déjà décarboné et avec un effet nul ou négatif sur le CO2 voir à ce sujet http://huet.blog.lemonde.fr/2018/04/19/la-cour-des-comptes-alerte-sur-le-cout-des-enr/

  • cet argent serait sans doute plus utile pour investir massivement sur les renouvelables chaleur voir plus haut 2-d

g) une utilisation rationnelle des ENR : l’hydrogène

  • l’hydrogène a déjà plusieurs utilisations : dans l’industrie ou timidement dans les transports (un train en Allemagne sur une voie non électrifiée, un autre prévu en France), pour l’instant il s’agit d’hydrogène sale (reformage de méthane) qui génère des émissions de CO2.
  • On peut développer cette solution pour certains transports (train sur ligne non électrifiée, camions) ou sur de gros sites industriels comme source de chaleur notamment.
  • la fabrication d’hydrogène par électrolyse, à partir de l’électricité fournie par les renouvelables intermittents (et le nucléaire la nuit) permettrait l’émergence d’un vecteur énergétique propre(sans émissions de CO2) .

En conclusion sur le mix électrique : l’analyse ci-dessus se fonde sur les données économiques et techniques actuelles, dont rien n’indique qu’elles seront bouleversées d’ici 10 ou 15 ans. Si la perspective d’un stockage de masse de l’électricité apparaissait, cela évidemment rebattrait les cartes. Mais on ne peut fonder une stratégie sur un enjeu aussi vital sur des spéculations ou des hypothèses.

[1]  calcul fait à production électrique constante alors qu’elle devrait augmenter

Un dernier billet est disponible ici

https://blogs.mediapart.fr/jjduch/blog/181018/climat-sortir-de-la-confusion-et-des-idees-simplistes-oui-la-raison-partie-2

voir également

https://blogs.mediapart.fr/jjduch/blog/171018/climat-quelques-elements-de-references

Document complet (ensemble des quatre billets) (pdf, 512.2 kB)

Glossaire

Unités de puissance

  • Kw kilowatt
  • Mw mégawatt soit 1000 Kw
  • Gw Gigawatt soit 1 million de Kw

Unités de production (ou de consommation) d’énergie

  • Kwh (kilowatt-heure) équivalent à la production d’une puissance  d’un Kw pendant une heure
  • Mwh (mégawatt-heure) 1000 Kwh
  • Gwh (gigawatt-heure) 1 million de Kwh
  • Twh (terawatt-heure) 1 milliard de Kwh

STEP

Station de transfert d’énergie par pompage

Centrale hydraulique combinant un bassin haut (comme pour tout lac de barrage)  et un bassin bas

  • Quand la demande d’électricité est forte , on lâche l’eau du bassin haut pour produire (turbiner) de l’électricité. Cette eau est stockée dans le bassin bas(c’est la différence avec un barrage classique où elle part à la rivière
  • Quand la demande d’électricité est faible (par exemple la nuit), on pompe l’eau du bassin bas vers le bassin haut dont le stock d’énergie potentielle est alors reconstitué

Le cycle turbinage pompage peut alors recommencer.

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