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Un travail d"exploration des limites du développement des énergies renouvelables dans le mix

électrique métropolitain et de ses potentielles retombées macro-économiques à un horizon 2050

SYNTHÈSE TECHNIQUE ET SYNTHÈSE

DE L'ÉVALUATION MACRO-ÉCONOMIQUE

UN MIX ÉLECTRIQUE 100

% RENOUVELABLE

ANALYSES ET OPTIMISATIONSAvec évaluation

macro-économique

PAGE 3Un mix électrique 100% renouvelable ?

ÉDITO

En 2013, l'ADEME publiait ses visions

énergétiques et climatiques à l'horizon

2030-2050, montrant des voies possibles

pour atteindre le facteur 4 en 2050, grâce

à une division par 2 de la consommation

énergétique et à un déploiement massif des énergies renouvelables : ces deux par le Président de la République puis adoptés par le parlement dans la Loi sur la Transition énergétique en faveur de la croissance verte.

Nous publions aujourd'hui une étude

ration technique du déploiement des EnR au sein du mix électrique : à l'instar des travaux du NREL (Laboratoire National pour les Energies Renouvelables améri- cain) de 2012 étudiant un scenario 100

EnR aux USA, il s'agit ici d'une étude scien-

Alors pourquoi une telle étude

? En ima- ginant un mix électrique jusqu'à 100 renouvelable, nous permettons qu'une majorité des acteurs devienne une hypo- en sous-estimer les conditions néces- saires, qu'il s'agisse des aspects tech- niques, économiques (dont notamment le coût supportable par la collectivité) ou encore l'acceptabilité sociale : l'étude a les freins ainsi que les mesures à mettre en oeuvre pour accompagner une politique de croissance massive des EnR élec- limites au-delà desquelles la faisabilité

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lyses. Une version intermédiaire, publiée il y a quelques mois, avait suscité intérêt mais aussi craintes et critiques : améliorée en terme de pédagogie et d"explications, et largement complétée par des analyses de sensibilité, cette étude est aujourd"hui aboutie et permet d"expliciter à la fois toutes les conditions d"un mix à 100

EnR... et les limites inhérentes à ce type

d"exercice !

Les principaux résultats de cette étude

sont les suivants :

— Plusieurs mix électriques sont techni-

quement possibles pour satisfaire la demande chaque heure de l"année avec

80 ou 100

% de renouvelables

— Le développement de la maîtrise de la

demande d"électricité, ainsi que la maîtrise de la pointe, sont des conditions essen- tielles : sans elles, quel que soit le mix intégrant notablement des EnR, le coût du

— Le coût des technologies doit continuer

à baisser, surtout pour les technologies

de production d"électricité. Cette baisse de coût peut s"envisager grâce au pro- cement appropriées pour les énergies renouvelables ;

— L"acceptabilité sociale est cruciale pour

permettre la réalisation d"un nouveau mix

électrique sur le terrain, dans les meil-

leures conditions : complémentarité entre

Au regard des

enjeux climatiques, les transformations à réaliser sont nécessairement majeures et ne peuvent se concevoir comme de seuls ajustements des systèmes existants technique serait impossible ou le coût pour la collectivité non supportable.

En réalisant cette étude, l"ADEME est ainsi

pleinement dans l"un de ses rôles majeurs, celui de précurseur : savoir parfois ques- tionner ce que l"on croit a priori impossible, pour ouvrir le champ des possibles. Cela permet ensuite à l"ensemble des acteurs de revisiter cette question et d"intégrer les résultats de cette étude dans leur percep- tion de l"avenir pour construire ensemble des visions du futur.

C"est dans cette perspective que nous

avons lancé en 2013 cette étude avec l"ambition d"analyser la capacité du réseau mande au pas horaire si la part des EnR années de travaux et des consultations diverses, je suis heureux de présenter une

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productions domestiques et productions centralisées, interconnexion renforcée par le réseau électrique, redistribution des revenus générés par la production d"énergie... ment robustes pour pouvoir nourrir la nous ne tenons pas compte de l"existant et ne programmons pas la trajectoire des investissements : ils auront raison.

D"autres noterons que nous ne sommes

pas descendus en deçà du pas horaire : ils auront également raison et nous n"igno- rons pas l"enjeu que représente la gestion de la stabilité du réseau, qui n"est pas traité dans l"étude. n"est-ce pas justement s"autoriser à partir d"une page (presque) blanche pour esquis- ser une situation souhaitable et durable La transition énergétique nécessite de l"in- novation dans tous les secteurs : la produc- tion et la consommation d"énergie ainsi que la gestion et la régulation des réseaux y ont toute leur place. Au regard des enjeux climatiques, les transformations à réaliser sont nécessairement majeures et ne peuvent se concevoir comme de seuls

Henry Ford aimait à rappeler que s"il avait

demandé aux gens ce qu"ils voulaient, ils lui auraient répondu des chevaux plus rapides... Bref, à chacun de prendre sa part - cher- cheurs, experts, acteurs publics, acteurs

économiques, société civile, consomma-

pratiques et rendre possible un véritable cité énergétique poussée et des réseaux profondément adaptés. l"électricité ne représente qu"un quart de la consommation d"énergie en France.

Les meilleurs moyens de rendre notre

son ensemble résulteront d"une analyse globale et non de l"examen séparé de chaque vecteur (électricité, gaz, produits pétroliers, chaleur) : cette étude n"est donc qu"une contribution qui invite à des construction d"une compréhension parta- gée de notre futur énergétique !

Bruno LECHEVIN

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SYNTHÈSE TECHNICO-ÉCONOMIQUE

Contexte

et objectifs

Ces dernières années, des progrès

renouvelables ont été observés. De nombreuses études s'accordent ainsi sur des hypothèses de décroissance d'ici à 2050. Dans un tel contexte, il est légitime de s'interroger non seulement sur de pénétration d'énergies renouvelables.

La réponse à ces questions nécessite des

modèles pointus, permettant la prise en compte L'étude reprend un certain nombre d'hypothèses de l'exercice de prospective énergétique de production renouvelable et proposait un scénario de demande ambitieux. D'autres hypothèses concernant le stockage sont issues d'autres études antérieures 1 1 l'ATEE et la DGCIS,

Etude PowerToGas,

http://www.ademe.fr/etude-portant-lhy Quelles contraintes émergent lorsqu"on augmente de manière conséquente les EnR dans le mix électrique renouvelable en France métropolitaine jeux d"hypothèses d"évolutions technologiques, de consommation, d"acceptabilité... de production renouvelable Quels sont les impacts économiques de ces mix électriques à fort taux de pénétration de renouvelables

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Synthèse technico-économique

Figure 1 - Exemple d'une journée de gestion de production, issue de l'optimisation (correspondant à la journée du 9 mars, pour l'un des sept

satisfaire la demande (courbe noire). Les puissances négatives correspondent aux exports ou au stockage.

0 GW Stockage

3,1 GW

Éolien en mer

15,5 GW

Hydraulique

3,7 GW

Import

11,9 GWDéstockage

< 1 G W Solaire < 1 GW Géothermie < 1 GW Export

11,3 GW

< 1 GW

4,3 GW

50,2 GW

Éolien terrestre

nergies marinesrenouvelables

Biomasse

Demande

La chronique horaire du mix électrique 100

% EnR est disponible sur mixenr.ademe.fr Courbe de charge et mix électrique d'une journée type

Données à

22h

00h02h04h06h08h10h12h14h16h18h20h22h

0 GW20 GW40 GW60 GW80 GW

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optimisation du mix électrique - à savoir le parc et par région, ainsi que les capacités d"échange inter-régionales - et une simulation de la gestion optimisée sur un an au pas de temps horaire de ce mix électrique.

L"étude se concentre ainsi sur la production,

le stockage, la consommation et les échanges commerciaux d"électricité ; les autres énergies, telles que le gaz et la chaleur interviennent uniquement via leurs interactions avec l"électricité. décomposé suivant les 21 régions administratives sont optimisées, ainsi que les capacités d"échange inter-régionales, ce qui permet d"estimer le besoin d"évolution du réseau. La gestion optimisée simulée parallèlement, au pas de temps horaire. Les capacités d"échange internationales ainsi que les capacités installées des mix étrangers, quant scénario européen ambitieux en termes de part de de la ressource naturelle disponible, puis ajusté de manière à prendre en compte les contraintes topologiques et sociétales locales. l"année, des courbes de consommation électrique au pas de temps horaire à l"horizon 2050 ont été par secteur, et de projections de volumes annuels, issues des Visions Ademe 2050, qui supposent d"électricité annuelle de 422 TWh 2

Sur les 422 TWh de consommation électrique

aboutissant à un gisement de 60 TWh d"électricité Pour pouvoir assurer la robustesse du mix électrique optimisé, plusieurs scénarios météorologiques sont

également considérés pour l"étude

; chacun de ces scénarios correspond à une année historique, rassemblant des chroniques régionales de température, de consommations, de productibles éoliens et de productibles solaires, pour chaque Méthodologie adoptée et principales hypothèses 2

PAGE 10Un mix électrique 100% renouvelable ?

Synthèse technico-économique

Les capacités sont optimisées sur l"un de ces scénarios, considéré comme dimensionnant car obtenu a ensuite également été simulé sur six autres scénarios, et sur une année sèche. En outre, étant données les multiples perspectives d"évolutions techniques, politiques et sociales de mix électriques ont été optimisées sous contraintes de taux de pénétration de renouvelables

— Une maîtrise de la demande modérée

3 — Une faible acceptabilité des renforcements réseau,

— Deux variantes relatives à une acceptabilité respectivement modérée et très contrainte

de l'implantation de fermes solaires et éoliennes terrestres ;

— Deux variantes relatives aux avancées technologiques : dans un premier cas aux progrès plus

technologiques

Quatre variantes dites "

contrastes » exploitées pour analyser la sensibilité du mix obtenu de la demande) 3

Le scénario de demande modérée s"appuie

sur un prolongement à 2050 des hypothèses en volume annuel du scénario "

Nouveau

Mix

» de RTE.

sur la base d"hypothèses de coûts annualisés d"installation et de maintenance des technologies, projetés

4 5 principales dont les capacités installées sont optimisées. 4

Les sources principales étudiées sont les

des comptes sur l"énergie renouvelable,

Energy technology Perspectives 2014 » de

l"IEA, programme ETSAP de l"IEA, rapport " Le- de données "

Transparent cost database » de

NREL, et étude du SRU "

Pathways towards,

a100 % renewable electricity system 5 Il s"agit du coût de l"énergie en €/MWh, qui tient compte des coûts d"investissement an -nualisés, des coûts annuels de maintenance, des coûts d"éventuels combustibles, de la quantité d"énergie produite annuellement régions et des coûts de raccordement.

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23h

110110

107
60
65
80
85

Tableau 1

Tableau 2

Comparaison des LCOE moyens

olienne

Solaire

Hydraulique

Thermique

renouvelable

Géothermie

Marine

Cogénération au boisUIOM

Géothermie

Cogénération méthanisation

Houlomoteur

HydroliennesMarémotriceCSP

PV sur toitures

Reservoirs (lacs et écluses)

Fil de l"eauPV au sol

En mer flottantEn mer poséTerrestre

3 0,43 0,14 10

3 0,240,41

364
quotesdbs_dbs13.pdfusesText_19

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