1) Surveiller le niveau du “grand chaudron” de l’électricité
Pour comprendre facilement, on peut utiliser une analogie. Considérons le système électrique français comme un gros chaudron rempli d’électricité. Les producteurs d’électricité alimentent le chaudron avec de l’énergie nucléaire, gaz, charbon et renouvelable. Les usagers se branchent tous sur ce chaudron et utilisent l’électricité disponible.
En France, les capacités de stockage de l’électricité étant très faibles (on a à peine 10 minutes de stockage au travers des barrages qui produise de l’énergie hydraulique), le niveau d’énergie dans le chaudron est à surveiller très attentivement comme le lait sur le feu ; il faut en permanence équilibrer l’offre et la demande, sinon c’est le black-out, la panne générale.
Mais comment le système s’équilibre actuellement ?
En France, la consommation fluctue fortement d’un jour sur l’autre et entre 30 et 100 GW selon les saisons. Le plus difficile à gérer pour le gestionnaire (RTE), ce sont les pointes et les creux de consommation.
Équilibrer le système lors des pointes records
Ainsi le 20 janvier 2017 (annexe 1), quand le pic de consommation est monté à 93 GW, le nucléaire n’était capable de produire que 55 GW. Il a fallu trouver une puissance de 38 GW disponible pour éviter le black-out.
Il existe donc en France actuellement des moyens pour équilibrer l’offre et la demande. Ces moyens d’équilibrage dépassent les 40% de la consommation totale. Ces moyens sont les énergies carbonées (Gaz et Charbon), les barrages hydrauliques et l’importation d’électricité. Ce jour là, la puissance importée est montée jusqu’à 6 GW.
Équilibrer le système lors des creux records
Il existe aussi des creux de consommation, de l’ordre de 30 GW (annexe 2). Ces jours-là, le nucléaire a réduit sa production (produit) jusqu’à 35 GW, et la France a pu exporter jusqu’à plus de 12 GW…chez nos voisins européens. Merci l’Europe pour l’effet soupape.
Entre les pics et les creux, le potentiel d’équilibrage actuel est très important
Entre les pics de puissance de 100 GW et les creux de 30 GW, il existe donc en France une capacité “tampon” non nucléaire permettant de faire fluctuer de 40 GW l’électricité disponible. Cette capacité tampon est-elle capable d’équilibrer l’intégration des énergies renouvelables dans notre mix énergétique en 2019 ?
Le système actuel peut-il s’équilibrer facilement avec les énergies renouvelables déployées en 2019 ?
Lors des 10 dernières années, la France est passée de 10% à 20% d’énergie renouvelable dans le mix énergétique en ajoutant du solaire et de l’éolien. La France dispose maintenant de 15 GW d’éolien et 8 GW de production solaire photovoltaïque.
En cas de creux de consommation, quel est le problème ?
En cas de besoins faibles en électricité, il est possible de stopper complètement la production de panneaux solaires et des éoliennes ; ce qu’il est très difficile de faire avec le nucléaire.
En cas de pic de consommation, quel est le problème ?
Avec l’arrivée de l’ électricité photovoltaïque et de l’éolien, tout ce qui est produit est consommé, et vient en déduction des besoins de produire avec du gaz, du charbon ou du nucléaire. Ainsi le solaire et l’éolien ne font pas baisser la puissance installée de gaz et de charbon, mais diminuent le nombre d’heures d’utilisation de ces deux moyens carbonés.
Les renouvelables, bien que fluctuants, ne posent donc aucun problème aujourd’hui. Mais à partir de quelle puissance installée cela va-t-il commencer à en poser ? Quel est le surcoût pour les réseaux ? Si on ferme la moitié des centrales nucléaires, comment répondre aux besoins de pointe ?
2) A partir de quelle proportion d’énergie renouvelable avons-nous un risque de black-out ?
Le tableau ci dessous compare le % de renouvelable dans le mix électrique et le nombre d’heures d’interruption des services en moyenne par habitant :
Visiblement avoir 50% d’énergie renouvelable ne pose aucun problème aux pays qui se sont engagés sur cette voie. L’Allemagne et le Danemark obtiennent ces très bons résultats car ils ont développé des services réseaux en même temps que les renouvelables.
Le cas de la France
Quand on réalise un zoom sur la France, on constate que l’augmentation de puissance solaire et éolien raccordée n’a pas d’effet négatif sur les coupures de courant constatées (au contraire).
L’exemple australien
L’exemple australien est intéressant, car l’Australie ne peut compter que sur elle-même pour équilibrer l’offre et la demande : elle n’a pas d’interconnexions avec les pays voisins.
L’Australie installe des énergies renouvelables 4 à 5 fois plus vite par habitant que l’Union Européenne, le Japon, la Chine et les États-Unis. Cela équivaut à 250 Watts par personne par an installé contre environ 50 watts par personne par an pour l’Union européenne, le Japon, la Chine et le Japon, les États-Unis.
Cette croissance va permettre à l’Australie d’atteindre 50 % d’électricité renouvelable en 2024 et 100 % en 2032.
Cette étude australienne (Annexe 3) démontre que jusqu’à 50% de solaire et d’éolien dans le mix énergétique, il n’y a pas besoin de stockage avec des batteries pour évi