Renouvelables: Chiffrer le coût de l'intermittence

Écrit par Pierre-Ernest *

Publication : 13 mai 2014
http://www.climatdeterreur.info


Lorsqu'on compare les coûts des différentes façons de produire de l'électricité, il est très fréquent que les partisans convaincus de l'énergie éolienne brandissent le coût de l'électricité produite par ces moulins en divisant simplement les coûts annuels (amortissements compris) des éoliennes par la quantité d'électricité effectivement produite, ce qui conduit très logiquement à un coût unitaire qu'ils arrivent maintenant à comparer au coût de l'électricité produite par les procédés classiques (hydraulique, nucléaire).

Et le chiffre obtenu par ce calcul, encore une fois très logique, se rapproche maintenant si l'on choisi des sites bien ventés (mais pas trop) du coût des procédés classiques.

Pari gagné me direz-vous si vous êtes un partisan convaincu de l'éolien.

Je n'en suis pas si sûr. En effet, on ne peut effectivement prendre ces résultats de calcul comme représentatifs du vrai coût de ce moyen de produire de l'électricité que si on néglige l'intermittence inhérente à ce procédé.

Pourquoi me demanderez-vous ? Le calcul est-il faux ?

Non, le calcul n'est pas faux. Mais il est simplement trop théorique. Dans le monde réel, le coût de l'éolien est en fait beaucoup plus élevé. Remarquons en effet qu'aujourd'hui, au moment où l'éolienne s'arrête faute de vent ce qui se produit assez fréquemment puisque le facteur de charge, c'est à dire le temps pendant lequel l'éolienne produit effectivement du courant, ne représente en moyenne en Europe que 23 % du temps total, un quelconque de ces engins ne fourni rien pendant plus des trois quart du temps. Dans la pratique, les consommateurs ne s'en aperçoivent pas, parce que d'autres centrales plus conventionnelles prennent automatiquement le relais 1. Les éoliennes (et les panneaux solaires aussi) utilisent la stratégie du passager clandestin que j'ai décrite par ailleurs. Elles profitent du système existant. C'est la dure réalité dont nous informent les organismes comme RTE qui tiennent à jour très précisément (factures obligent) les statistiques de production. 

Le reste du temps, me direz-vous, ce sont les autres 

éoliennes qui sont chargées de remplacer l'éolienne paresseuse, car «il y a toujours du vent quelque part». C'est le fameux adage qui ressemble à la chanson de Guy Beart : «il fait toujours beau quelque part». Oui. Sauf que contrairement au beau temps, il n'y a pas forcément assez de vent ailleurs pour répondre à la demande impérieuse des consommateurs exigeants que nous sommes. Et il y a même des jours où il n'y a plus de vent du tout nulle part. Que ferons-nous le jour où il n'y aura plus que des éoliennes pour nous alimenter en électricité ?

Le foisonnement de la production d'électricité par les éoliennes, c'est à dire l'aptitude des éoliennes à se compenser mutuellement pour toujours produire assez d'électricité, n'est en fait pas si élevé que cela. Même à l'échelle européenne, et en tenant compte du fait qu'il existe en Europe plusieurs régimes de vent totalement indépendants les uns des autres, il existe des périodes de calme relatif, et même de calme plat absolu (plus de vent du tout). On estime à l'heure actuelle qu'au delà d'un facteur de remplacement de l'ordre de 15 % chaque nouvelle éolienne construite devra donc être accompagnée obligatoirement par une centrale (ou une fraction de centrale) thermique à flamme qui puisse prendre presque instantanément le relais de l'éolienne défaillante. L'exemple en vrai grandeur de l'Allemagne est là pour nous le rappeler. Cette obligation de backup a été (et continue à être) ignorée par les défenseurs de cette technique et plus ou moins cachée aux yeux du public, parce que c'est le tendon d'Achille actuel de l'éolien. En effet, comme on ne sait pas stocker convenablement l'électricité produite en trop les jours où il y a beaucoup de vent et pas beaucoup de consommation, il faut bien qu'un système adapté prenne le relais du vent défaillant. Comme on peut le voir sur le graphique ci-dessus, les sautes de vent peuvent être très capricieuses, fréquentes et surtout rapides. Les seuls outils capables de prendre le relais assez vite sont les centrales au gaz naturel qui mettent quelques minutes à partir de l'arrêt pour être en production. 

On voit que même en prenant une surface comme celle de la France, la variation de production des éoliennes prises dans leur ensemble reste considérable puisqu'elle peut passer en quelques heures de 779 MW (5/12/2012 - 16H00) à 4273 MW (6/12/2012 - 4H00) soit dans le rapport de un à plus de cinq. Cette situation montre l'obligation des centrales backup. Cette constatation, que même les journalistes «sérieux» (ou qui se considèrent comme tels) finissent, à contre-cœur, à faire, n'est que peu évoquée en général. En tous cas, elle n'existe pas dans la tête de la plupart des politiques, ce qui est inquiétant.

Pour déterminer le coût total de la production d'électricité d'origine éolienne, il faut maintenant déterminer la puissance de ces centrales de backup, et le temps pendant lequel elles devront fonctionner. En 2013, la puissance éolienne installée en France était de 7 871 mégawatts(au 31 septembre 2013) ce qui permettrait, théoriquement, la production de 69 térawattheures (tWh) par an. (Rappelons que la consommation française a été de 489,5 tWh en 2012). Le facteur de charge, c'est à dire le rapport entre la puissance fournie et la puissance installée est de l'ordre de 23 % (il varie légèrement d'une année sur l'autre). La valeur de ce facteur de charge signifie que si on voulait installer en France un système de production d'électricité entièrement fondé sur l'éolien, il faudrait installer une puissance au moins cinq fois plus grande que la puissance réelle consommée, ce qui est énorme. (À titre d'exemple, pour le nucléaire, la puissance installée nécessaire serait d'environ 37 % de plus que la puissance réelle consommée ce qui correspond à un facteur de charge de 73 %).

Supposons donc maintenant que l'on décide, transition énergétique oblige, de garder seulement les centrales hydrauliques existantes, et que l'on installe suffisamment d'éoliennes pour garantir une fourniture continue d'électricité. Calculons la puissance totale à installer et voyons combien de centrales de backup au gaz il faut mettre en service 2.

La consommation d'électricité française en 2012 a été de 541,4 tWh. La production éolienne a été de 14,9 tWh. La production hydraulique a été de 75,7 tWh. Il faut donc que l'éolien produise 541,4 - 75,7 = 465,7 tWh. 

La puissance éolienne installée en France était de 7 449 mégawatts en 2012, et la production éolienne a été de 14,9 tWh. Cette production s'est faite dans les meilleures conditions techniques possible, puisque chaque éolienne pouvait démarrer ou s'arrêter quand elle le voulait. On peut donc considérer que le rapport de ces deux valeurs indique la puissance minimum installée nécessaire pour une production donnée. Pour assurer une production de 465,7 tWh 3, il faudra donc installer au moins :

465,7 x 7 449 / 14,9 = 232 819 mégawatts éoliens.

Cette valeur est à comparer aux 128 680 mégawatts qui représente le total de la puissance des systèmes de production d'électricité actuellement installés en France.

Le graphique ci-dessus nous indique que malheureusement, le vent peut manquer totalement en France pendant plusieurs heures. Si on veut éviter le blackout total, la puissance à installer en centrales thermiques de backup est celle qui doit pouvoir faire face à cette situation, c'est à dire qu'elle doit être au moins égale à la puissance de crête annuelle, en supposant que la crête de la demande se place précisément au moment où le vent est nul. Le dernier record de consommation électrique a été de 100 500 mégawatts.




Pour faire face à ce type de crête, il faut que l'ensemble éolien + hydraulique + backup soit capable de délivrer cette puissance. Le graphique ci-contre nous montre que l'hydraulique peut fluctuer aussi dans de larges proportions. mais il faut remarquer que c'est lui qui sert actuellement de backup lorsque la demande évolue. Ce rôle peut évidemment lui être conservé. À la différence de l'éolien qui peut se trouver dans des conditions telles qu'il ne produit rien du tout, on peut considérer que l'hydraulique peut toujours fournir au moins la puissance définie par le produit de la puissance installée (25 388 mégawatts) par son facteur annuel de charge (28,6 %) soit 7261 mégawatts. 

Finalement, la puissance à installer pour les centrales de backup est donc de 100 500 - 7261 =93 239 mégawatts qu'on peut arrondir à 100 000 mégawatts.

Ainsi donc, pour passer du mode "pompe à subvention" au mode "production pérenne d'électricité", on doit construire et disposer de 232 819 mégawatts de puissance éolienne plus 100 000 mégawatts de centrales thermiques au gaz naturel. C'est la seule configuration à base d'éoliennes capable de répondre à la demande électrique de la France dans l'état actuel des connaissances techniques. C'est évidemment une configuration qui n'a pas grand chose à voir avec ce que nous décrivent les adeptes des énergies renouvelables ainsi que beaucoup de ceux de la «transition énergétique».

Notons que si on remplace les éoliennes par des cellules photovoltaïques, le raisonnement conduit exactement aux mêmes conclusions :

dans l'état actuel de la technique, le remplacement du nucléaire par des éoliennes suppose l'installation d'une puissance plus de deux fois supérieure à la puissance consommée au moment des pics de consommation. Il faut également mettre en service des centrales de backup à flamme dont la puissance installée est de l'ordre de grandeur de la puissance consommée au moment des pics de consommation.

L'investissement est donc énorme. Si on compte un temps d'amortissement de 20 ans, on est en droit de se demander quelles seront les réflexions des gens qui auront la charge de renouveler cet investissement dans 20 ans, en ce qui concerne les avantages que leur auront procuré ce premier investissement, à part de multiplier le prix de l'électricité par environ trois et de contribuer ainsi à l'appauvrissement significatif de la nation 4... 

Précisons en effet que les centrales backup ne sont pas installées pour faire de la figuration. Elles doivent rentrer en service chaque fois que le vent faiblit, et ce, quel que soit le nombre et la puissance des éoliennes. Un système fondé sur la production d'électricité par les énergies renouvelables produit donc des quantités importantes de CO2 quelle que soit la configuration choisie. Un partie importante de l'objectif de la «transition énergétique» ne peut donc pas physiquement être atteinte par ce moyen et reste du domaine du rêve écolo...



(1) Des centrales hydrauliques lorsque c'est possible, ou alors des centrales au gaz naturel, capables de démarrer très rapidement.

(2) Je ne parle pas, pour le moment, du solaire, mais on verra que le raisonnement employé pour l'éolien peut s'appliquer au solaire seul ou à un mix éolien + solaire.

(3) Origine des chiffres : Wikipédia : "Electricité en France".

(4) Suivant le vieux principe de Frédéric Bastiat selon lequel l'argent dépensé par chacun pour payer son électricité n'ira pas aux fournisseurs d'autres biens et services, mais plutôt aux fournisseurs (étrangers) d'éoliennes.

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ancien ingénieur chimiste à la retraite.

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