Création : mai 2013 - dernière modification: août 2015
350 milliards d'euros environ, soit plus que le coût de reconstruction à neuf du parc nucléaire français, c'est ce que l'Allemagne a investi de 1996 à 2014 pour augmenter de 22% la fraction renouvelable de son électricité produite (passée de 4% à 27%). À ce prix là elle n'a cependant pas diminué de manière notable la facture de ses importations d'énergie, pas diminué ses émissions de CO2, toujours supérieures de 80% par habitant à ce qu'elles sont pour la France, fragilisé son réseau électrique (qu'il ne faut pas supprimer quand on «décentralise» la production, tout le contraire), et il se discute que cela ait permis de créer des champions industriels pérennes et des jobs à gogo. En outre ses exportations d'électricité ont augmenté de quasiment 0 à 6% de sa production annuelle, et comme elles ont lieu quand le vent souffle ou le soleil brille et que le prix sur le marché baisse fortement, il se plaide que la fraction renouvelable de l'électricité consommée par les allemands n'est passée «que» à 21%. Petite analyse ci-dessous.
Vus de France, les allemands ont assurément toutes les vertus: Leurs comptes publics sont bien tenus, leurs exportations au plus haut, leur chômage en baisse, sans compter que le logement y est abordable et les entreprises de taille intermédiaire une espèce qui pousse comme des champignons. Dès lors, pourquoi diantre faudrait-il s'écarter de leur stratégie sur les autres sujets ? C'est ainsi que, en matière de gestion de la production électrique, la presse française incite volontiers à considérer que la voie qu'ils ont décidé d'emprunter est pertinente, alors que nous persisterions dans l'erreur radioactive, aveugles que nous sommes.
Comme d'habitude, la réalité des chiffres peut coller avec le discours médiatique dominant... ou pas. Cette page propose donc quelques évolutions quantitatives, issues d'organismes statistiques qui ne sont ni pro ni antinucléaires, ni pro ni anti-renouvelables, mais simplement chargés de compter les électrons en fonction de leur provenance. En voiture !
D'où viennent les électrons allemands ?
Quiconque répondra à cette question en disant que les électrons teutons sont renouvelables aura assurément bon à une partie de la réponse. Car une chose absolument irréfutable concernant l'électricité d'origine renouvelable en Allemagne, c'est qu'elle augmente.
Évolution de la production électrique allemande annuelle à base de renouvelables depuis 1996, en GWh (1 GWh = un million de kWh ; la consommation électrique d'un pays comme l'Allemagne était de 520 milliards de kWh - donc 520.000 GWh - en 2014). En 14 ans (1996 à 2014) cette production renouvelable a augmenté d'un facteur 7 environ.
Source des données www.erneuerbare-energien.de
Toute personne normalement constituée se dira donc que si les renouvelables augmentent, c'est que «le reste» diminue. Vrai encore !
Répartition de la production électrique allemande en 1991. Les renouvelables ne font que 4% de la production électrique allemande, dont 3% pour l'hydroélectricité (qui en France représente de 12% à 14% selon les années).
Source des données TSP data portal
Répartition de la production électrique allemande en 2014. On constate que l'ensemble des renouvelables représente un gros quart du total, mais on notera que le paquet composé de la biomasse (bois dans les centrales électriques, ou production d'électricité à partir de méthaniseurs) et de l'hydroélectricité fait 10%, soit les 2/3 de l'ensemble «vent+soleil». La partie intermittente représente donc "seulement" 15% de la production, et comme on le verra plus bas à ce niveau une large partie n'est déjà plus consommée par les allemands.
Source des données ENTSOE
Mais les graphiques ci-dessus permettent immédiatement de voir que, en 1991 comme en 2011, l'essentiel de l'électricité allemande vient des combustibles fossiles, et en premier lieu du charbon. Si nous voulons être «vertueux» question changement climatique, c'est bien cet ensemble qu'il faut faire diminuer, peu importe le moyen. Et là, première surprise: La production électrique faite avec des combustibles fossiles n'a quasiment pas baissé en valeur absolue depuis 20 ans.
Évolution de la production électrique allemande de 1980 à 2012. Il est facile de constater que l'ensemble des fossiles (charbon, gaz et pétrole) est à peu près constant en valeur absolue depuis le début de «l'energiewende» (1996), avec certes un peu moins de charbon et un peu plus de gaz (et la quasi-disparition du pétrole).
On voit aussi que le nucléaire baisse doucement depuis 2006 (donc avant Fukushima), et enfin que les «nouvelles renouvelables» (biomasse, solaire et vent) augmentent, mais ont commencé par venir «en plus» du reste jusqu'en 2006.
Source des données TSP data portal
Quand on passe à un pas de temps mensuel sur les dernières années, la tendance d'ensemble sur la production électrique est à la quasi-stabilité, avec à nouveau une croissance visible des «nouvelles renouvelables» (biomasse, soleil, vent). La contribution des modes fossiles à la semi-base hivernale est aussi bien visible sur le graphique qui suit (il n'y a donc pas que la France qui consomme plus d'électricité en hiver !).
Évolution de la production électrique allemande mensuelle de janvier 2005 à mai 2015 inclus, en discriminant combustibles fossiles (pétrole, gaz et surtout charbon), nucléaire, hydroélectricité, et «nouvelles renouvelables» (tout le reste de la production électrique renouvelable). La baisse très marquée du nucléaire après Fukushima (mars 2011) est bien visible, mais en regardant bien on constate que la production de ce mode est revenue peu après à un niveau qui s'inscrit dans la continuité de... sa baisse régulière depuis 2006.
Données ENTSOE
Ce qui est donc absolument évident est que la production à base d'énergies renouvelables a beaucoup augmenté, et c'est bien cela qui fait l'objet d'une intense communication en France. Mais... les graphiques précédents semblent suggérer que avant 2006 ces renouvelables venaient en plus du reste (et donc cela ne fait pas baisser le CO2), et depuis 2006 la substitution concerne surtout... du nucléaire (sans baisse du CO2 non plus !).
Si cela est vrai, alors la production de l'ensemble des «non fossile» (nucléaire et renouvelables) doit être à peu près stable. Et c'est bien ce qui se constate !
Évolution de la production électrique allemande «non fossile» de janvier 2005 à mai 2015 (par mois), en GWh. Cette production regroupe les renouvelables et le nucléaire. La tendance est à une quasi-stabilité depuis 2005.
Calcul Jancovici sur données ENTSOE
Comme par ailleurs la production ne varie pas énormément, cela signifie que la part des «non fossiles» dans la production doit aussi rester assez stable, ce que confirment bien les chiffres.
Part de la production électrique «non fossile» dans la production allemande de janvier 2005 à mai 2015 (par mois). La quasi-stabilité se constate ici aussi ; nous verrons plus bas que la hausse des deux dernières années correspond à un accroissement des exportations.
Calcul Jancovici sur données ENTSOE
Il se confirme bien que, pour l'heure, les renouvelables électriques - en Allemagne - substituent du nucléaire, et non du fossile. Une autre manière de le constater est de regarder l'évolution comparée des importations de pétrole et de gaz de la France et de l'Allemagne.
Reconstitution des importations allemandes par énergie, en milliards de dollars constants depuis 1965 pour le pétrole, et en milliards de dollars courants depuis 1970 pour le gaz et 1980 pour le charbon. On ne voit pas d'inflexion évidente dans importations du pays (qui dépassent les 100 milliards de dollars, ou 80 milliards d'euros) au démarrage de la «transition», surtout si l'on compare avec la France ci-dessous. On notera par ailleurs que l'Allemagne importe du charbon (un peu moins de 50% de sa consommation).
Importations d'énergie en France, en milliards de dollars constants, depuis 1981. Ça ressemble beaucoup à l'Allemagne !
Calculs Jancovici sur données primaires BP Statistical Review, 2015
Certes d'aucuns feront remarquer, à juste titre, qu'il faut aussi tenir compte de la balance commerciale engendrée par les renouvelables: Exportations d'éoliennes, de panneaux solaires ou de méthaniseurs. Mais... pour les panneaux solaires l'Allemagne est depuis toujours massivement importatrice (l'Europe a importé pour 110 milliards de dollars de 2014 de cellules solaires entre 2008 et 2014, et l'Allemagne compte pour quasiment la moitié à elle seule), et pour l'éolien les exportations allemandes sont désormais concurrencées par les chinoises. Il n'est pas sûr que l'investissement domestique se justifie avec ce seul aspect de l'affaire !
Capacités installées pour les diverses renouvelables en Allemagne depuis 1996, en MW. L'ensemble totalise 93.000 MW, ou encore 93 GW.
Calculs Jancovici sur sources diverses (BP Statistical Review, European Wind Association, AGEE Stat).
Les Allemands disposaient donc, à fin 2014, de 93 GW (ou 93.000 MW) de capacité installée pour les renouvelables, soit plus que la capacité nucléaire française, qui vaudra 65 GW quand Flamanville sera terminée. Et donc les renouvelables allemandes devraient produire plus que le nucléaire français, non ? En fait non: Elles ont produit environ 160 TWh d'électricité en 2012, quand le nucléaire français en produisait environ 3 fois plus. La raison est que le facteur de charge de ces nouvelles capacités s'échelonne de 60% à 10% (pour le nucléaire c'est plutôt 70% à 80%), et il est globalement en baisse rapide.
Facteurs de charge de chaque mode électrique renouvelable en Allemagne depuis 1996. Ce facteur correspond au % du temps annuel où l'installation devrait fonctionner à pleine puissance pour fournir le courant qu'elle produit effectivement sur l'année.
Ainsi, si ce facteur est de 20%, cela signifie que la production annuelle est "comme si" nous avions une production à pleine puissance pendant 20% du temps (et rien le reste du temps)., Plus ce facteur est élevé, et plus une installation produit de courant avec une même puissance installée.
La courbe «total» donne ce facteur pour l'ensemble de la capacité renouvelable, et on constate une division par 2 depuis 1996, essentiellement parce que les nouvelles capacités ajoutées sont les moins productives (solaire).
On constate aussi que le facteur de charge de l'éolien peine à atteindre 20% les bonnes années.
Calculs Jancovici sur sources diverses (BP Statistical Review, European Wind Association, AGEE Stat).
De ce fait, pour produire autant d'électricité que 8 GW de nucléaire (un tiers de la capacité allemande) tournant à 80% du temps, il faut construire 35 à 40 GW d'éolien (hors pertes de stockage) ou 65 à 70 GW de solaire (hors pertes de stockage aussi). Dans un cas comme dans l'autre c'est autant ou plus que ce qui a déjà été installé en Allemagne.
Ces nouvelles capacités en renouvelables conduisent logiquement à des investissements. Il faut à la fois construire les dispositifs de production, et investir par ailleurs dans le système électrique pour «absorber» ces nouvelles sources : Raccordements, renforcements, etc.
Montants investis dans les dispositifs de production d'énergies renouvelables, en milliards d'euros (orange), et investissements induits dans le secteur électrique, en milliards d'euros également (jaune), depuis 2004. La période couverte représente déjà plus de 250 milliards d'euros en cumulé.
Sachant que les dispositifs construits (barre orange) incluent un peu de chaleur, ce qui n'a pas d'impact sur la partie électrique, on peut retenir que pour 1 milliard investi dans des dispositifs de production électriques, il faut également investir 1 milliard dans le réseau pour que l'ensemble fonctionne.
Source AGEE-Stat, Federal Ministry of Environment, Germany.
En faisant l'hypothèse que les coûts d'investissement du solaire, de l'éolien, et de la biomasse baissent respectivement de 5%, 2% et 2% par an, et en conservant sur la période avant 2004 l'hypothèse - en fait conservatrice - que la partie «hors dispositif» représente l'équivalent des investissements dans les dispositifs de production eux-même (panneau, éolienne, etc), l'Allemagne a déjà injecté environ 350 milliards d'euros dans sa «transition».
Reconstitution avec les hypothèses ci-dessus des montants investis dans la production électrique renouvelable, en rajoutant les investissements induits dans réseau, en milliards d'euros. Total depuis 1996: Environ 350 milliards d'euros à fin 2014 (ce montant ne tient pas compte des sommes, bien plus marginales, investies dans la chaleur d'origine renouvelable).
Calculs de l'auteur sur sources diverses (BP Statistical Review, European Wind Association, AGEE Stat).
Si l'Allemagne voulait passer à des modes renouvelables la totalité de sa production électrique actuelle, il lui faudrait «convertir» encore 320 TWh, soit plus de 2 fois ce qui a déjà été fait. En supposant que le coût unitaire ne descende plus beaucoup (voire remonte, car la production industrielle va subir tôt ou tard un effet d'inflation lié à la raréfaction des matières premières, qui s'appliquera dans la production d'éoliennes et de panneaux solaires comme ailleurs), et que la répartition entre modes reste la même, il faudrait rajouter pour obtenir la même production brute :
90 GW de capacité installée en éolien
120 GW de solaire
20 GW de biomasse
Pour un total de 750 milliards d'euros environ, réseau compris.
Mais si nous supposons qu'il n'y a plus de centrales à gaz et à charbon pour prendre le relais en l'absence de vent et de soleil, ni la possibilité de se reposer sur ses voisins (qui devraient conserver leurs affreuses centrales existantes) pour importer quand il n'y a pas assez ou exporter quand il y a trop, un tel système «100% ENR et 100% autonome» nécessiterait pour fonctionner de 100 à 200 GW de puissance de stockage (de type STEP), pour 500 à 1000 milliards d'euros d'investissements supplémentaires, et comme ce stockage fait perdre 30% - au moins - de l'électricité initialement produite (le rendement d'une STEP est de 75%, et les allers-retours dans le réseau rajoutent 5% de pertes), cela suppose d'augmenter la puissance installée de 20% à 40% - selon la fraction utilisée sans stockage - pour 250 milliards d'euros supplémentaires, réseau compris.
Il faudrait y rajouter des bricoles diverses, comme par exemple des importations alimentaires au bout d'un certain temps (voir pourquoi au § suivant), etc.
L'addition finale de cette affaire se monterait probablement au-delà de 2000 milliards d'euros, soit une année de PIB des allemands en ordre de grandeur. Par ailleurs, en conservant le facteur de charge actuel des unités biomasse (60%), et en supposant que les surfaces dédiées à la biomasse produisent 5 tonnes équivalent pétrole par an de bois ou cultures énergétiques, et que les centrales à biomasse (méthaniseurs inclus) ont un rendement de 30% à 45% (les petits méthaniseurs plafonnent à 30%), il faudrait de 8 à 10 millions d'hectares dédiés à la production de biomasse pour faire de l'électricité (soit en gros 20% à 25% de la surface de l'Allemagne), ce qui commence à faire un paquet !
L'Allemagne a augmenté sa production électrique à base de renouvelables de 140 milliards de kWh (ou 140 TWh) de 1996 à 2014, et dans cet ensemble :
un peu plus de 60 TWh correspondent à un accroissement de production électrique (ce qui contredit une idée parfois avancée par les partisans de l'électricité éolienne et solaire, qui est que quand «chacun a son panneau chez soi et son éolienne dans son champ on voit mieux ce qu'est l'électricité et on l'économise naturellement» ; la production électrique a plus augmenté en Allemagne qu'en France depuis 1995 !),
Production électrique en France depuis 1985, en milliards de kWh. De 1995 à 2014 cette production a augmenté de 12%.
Source BP Statistical Review, 2015
Production électrique en Allemagne depuis 1985, en milliards de kWh. L'évolution depuis 1995 est assez similaire à celle de la France (avant il y avait l'effet «ex-Allemagne de l'Est»), et de 1995 à 2014 cette production a augmenté de 14% (un peu plus qu'en France). L'effet vertueux de l'éolienne dans le champ d'à côté ne se traduit pas (encore ?) dans les chiffres !
Source BP Statistical Review, 2015
environ 60 TWh correspondent à une diminution de la production nucléaire, qui est passée de 160 TWh à 100 TWh dans le même intervalle,
et les modes fossiles ont baissé de 12 TWh, autrement dit une variation non significative (au sein de cet ensemble le charbon a été partiellement remplacé par du gaz, mais cela est indépendant de la proportion de renouvelables dans le total et correspond à des arbitrages économiques des électriciens).
l'Allemagne a investi 350 milliards d'euros dans ce développement (plus de 10% d'une année de PIB), et devrait en mettre au minimum 6 fois plus sur la table pour aller vers un système 100% renouvelable, sans compter que cet investissement serait à refaire pour une large partie au bout de 25 ans, qui correspond à la durée de vie des éoliennes et des panneaux solaires (les centrales à charbon durent 40 à 50 ans, et les centrales nucléaires 60 ou même 80). Cette affaire, sur 60 ans, demanderait 15 à 30 fois plus de capital investi que la reconstruction à neuf du parc nucléaire français (hors actualisation), pour une production électrique à peu près équivalente.
cette «transition» n'a pour l'heure pas eu d'effet discernable sur la balance énergétique du pays, et le plan mené à terme évitera quelques milliards d'euros par an de gaz importé (l'Allemagne importe environ 160 TWh de gaz pour faire tourner ses centrales, soit 16 milliards de m3, pour environ 4 milliards d'euros par an), mais rien de plus, puisque le pétrole (qui fait l'essentiel des importations) n'est pas concerné par la production électrique, et le charbon est surtout domestique,
cette «transition» n'a pas eu d'effet massif sur les émissions de CO2 pour le moment (voir plus bas), et pour en avoir un il faudra supprimer la production au charbon, alors que pour l'heure les allemands ont plutôt prévu de rajouter des capacités utilisant ce combustible (et l'utilisation de lignite est en hausse depuis plusieurs années),
Production électrique à base de lignite en Allemagne de janvier 2006 à mai 2015. Cela ne baisse pas vraiment !
Source ENTSOE
Rappelons que la lignite, outre ses émissions de CO2, s'exploite dans des mines à ciel ouvert qui détruisent tout environnement sur des dizaines de km2, créent des montagnes de cendres, polluent l'eau (autrement plus que le nucléaire), conduisent à des déplacements d'habitants (dans les villages qui sont rasés pour ouvrir les mines), et que les centrales à lignite sont des centrales thermiques, et donc pas plus vertueuses que les centrales nucléaires pour ce qui est de la chaleur relâchée dans l'environnement.
Une mine de lignite en Allemagne, avec un une machine à extraire ce combustible au centre de la photo (le bulldozer jaune, qui semble minuscule au pied de l'excavateur, donne une idée de la taille de l'engin !). Le paysage n'est pas vraiment écolo... Photo Alf van Beem, Wikipedia Commons
Centrale à lignite en Allemagne (Neurath ; environ 4000 MW installés). Qui a dit que «gros aéroréfrigérant qui émet de la vapeur d'eau = centrale nucléaire ?». La différence avec une centrale nucléaire réside dans l'existence de cheminées (pour évacuer les fumées), de bassins de traitement de l'eau (inutiles pour une centrale nucléaire), et dans le terminal ferroviaire pour acheminer le combustible (50 000 tonnes de lignite par jour à pleine capacité, alors qu'une centrale nucléaire de même puissance utilisera 20 kg d'uranium seulement).
enfin, au sein de la filière il y a incontestablement eu des créations d'emplois, mais en tenant compte des effets de transfert, c'est à dire en retranchant ce qui est détruit ici de ce qui est créé là, cette «transition» a probablement créé moins d'emplois que ceux mis en avant par le gouvernement allemand (qui, de ce point de vue, fait comme tous les gouvernements: Il compte ce qui arrive en plus dans la filière qui l'intéresse, et un peu moins ce qui se passe ailleurs pour la même cause !).
Si maintenant nous regardons ce qui se passe sur la facture du consommateur allemand, le prix du kWh a significativement augmenté. Toutefois il est possible qu'une partie de la hausse vienne tout simplement de la hausse du prix du gaz et du charbon, qui compte pour 50% à 70% dans le cout de production du kWh avec ces modes.
Évolution du prix du kWh pour le consommateur particulier allemand de 1998 à 2012. La hausse du prix est bien visible, mais elle est clairement due pour partie au paquet «production+distribution», et dans ce paquet il y a certes le coût d'usage du réseau, mais aussi le coût des combustibles fossiles utilisés pour la production au gaz et au charbon. La baisse de cette contribution au moment où gaz et charbon baissent (2009-2011) accrédite l'idée que dans l'autre sens la hausse a joué (les statistiques allemandes discriminées sont difficiles à trouver).
Source BDEW
Évolutions respectives, depuis 1984, des prix spot (donc pour achat immédiat) du gaz pour plusieurs places de marché (LNG Japan = prix d'importation du gaz liquéfie au Japon, European Union cif = prix d'achat moyen en Europe, Henry Hub & Alberta = places de marché aux États-Unis), et du pétrole, le tout en dollars par million de BTU (1 million de BTU ≈ 0,3 MWh). CIF signifie Charged Insurance and Freight ; c'est le coût complet du combustible parvenu à destination avec manutention, fret et assurance.
L'évolution du prix du gaz importé en Europe reflète celle de la «barre rouge» du graphique précédent.
Source BP Statistical Review, 2015
Évolution du prix du charbon importé sur diverses places de marché. Là aussi le prix du charbon reflète l'évolution de la «barre rouge» du coût du kWh pour le particulier allemand.
Source BP Statistical Review, 2015
L'ajout de ce qui précède permet de proposer une conclusion supplémentaire: Une large partie de la hausse du prix de l'électricité en Allemagne n'est probablement pas imputable à la hausse des renouvelables, mais... au maintien d'un parc fossile important !
Voilà bien une drôle de question: Si les allemands produisent de l'électricité, c'est pour la consommer, non ? En fait cela est essentiellement vrai, mais pas tout à fait: Les pays européens sont interconnectés, avec la possibilité pour l'électricité de passer d'un pays à un autre par ces fameuses interconnexions. L'observation des statistiques montre que les «échanges aux frontières» de l'Allemagne se sont fortement intensifiés ces dernières années.
Solde mensuel des échanges entre l'Allemagne et le reste de l'Europe, en GWh, depuis janvier 1991 (la courbe fine donne une moyenne glissante sur 23 mois). Il est facile de constater que l'amplitude saisonnière augmente jusqu'en 2007, et reste depuis élevée, avec une augmentation des exportations nettes. En effet, sur l'ensemble de l'année, les allemands exportaient peu avant 2003, et le font de manière désormais plus importante, surtout en hiver.
Source ENTSOE
Entre autres choses, le graphique ci-dessus permet de voir que nos voisins exportent plus l'hiver, et il se trouve que c'est aussi l'hiver que le vent souffle de manière significative, comme le montre le graphique ci-dessous sur la production mensuelle.
Production éolienne mensuelle en GWh depuis janvier 2005. On voit clairement que la production mensuelle est 2 à 3 fois plus élevée en hiver qu'en été.
Données ENTSOE
Il est donc tentant de voir si vent et exportations ne sont pas liés. Et cela semble bien être le cas !
Importations ou exportations mensuelles (axe vertical ; en positif ce sont des importations et en négatif des exportations) en fonction de la production éolienne mensuelle en Allemagne, pour la période qui va de janvier 2005 à mai 2015.
Ce nuage de points montre clairement que plus la production éolienne augmente, plus, en tendance, on va vers des exportations élevées, ce qui suggère qu'une partie du surplus d'exportations est directement ou indirectement lié à l'augmentation de la production éolienne.
Calculs Jancovici sur données ENTSOE
Si les exportations ont augmenté en parallèle avec l'augmentation de la production renouvelable, alors il est intéressant de regarder comment évolue la part d'électricité non fossile qui reste en Allemagne une fois déduites les exportations qui sont apparues depuis le début de «l'ÉnergieWende».
Production «non fossile» (ENR+nucléaire) une fois déduites les exportations qui sont apparues depuis les investissements massifs dans les ENR. Surprise: Ce qu'il reste pour les allemands est à peu près constant sur les 10 dernières années. Dit autrement le surplus d'exportation «mange» ce qui n'a pas remplacé du nucléaire.
Calculs Jancovici sur données ENTSOE
Ceci allant avec cela, il y a un dernier effet engendré par la fraction déjà significative (mais qui ne représente cependant que 10% de l'ensemble de l'électricité produite) de l'éolien : Le prix de l'électricité baisse quand le vent souffle.
Prix de l'électricité en fonction de la production éolienne, pour chaque heure de l'année 2013. On voit clairement que plus il y a de vent, plus de prix de l'électricité est bas, avec l'apparition de prix nuls ou négatifs passé 8 GWh par heure. Comme il y avait environ 30 GW de puissance éolienne installée en Allemagne en 2013, cela signifie que dès qu'un tiers des éoliennes tourne à pleine puissance on voit apparaître de temps en temps des prix nuls ou négatifs (à ce moment le producteur paye le client pour qu'il prenne l'électricité, pour éviter de faire sauter le réseau).
Quand il n'y a pas de vent le prix moyen est de 50 euros le MWh, alors que quand le parc produit presque à pleine puissance (24 GW) ce prix tombe sous 20 euros.
Sources des données pfbach.dk
De ce fait, il n'est pas certain que les exportations allemandes fassent rentrer énormément d'argent dans les caisses, puisqu'elles sont liées à un vent plus fort, qui lui-même... fait baisser les prix.
Pour en revenir à la question initiale, nos chers voisins font certainement quelque chose qui a - au moins pour un temps - du sens pour eux, mais ce qu'ils ne font certainement pas pour l'heure est de chercher avant tout à supprimer des combustibles fossiles. Un simple rappel des émissions par personne de chaque côté du Rhin montre que, pour l'heure, la vertu n'est pas nécessairement là où la presse la voit !
Émissions de CO2 fossile par personne en France depuis 1965. La contribution du charbon est actuellement un peu inférieure à 1 tonne par personne et par an (4 fois moins qu'en 1965), celle due au gaz est d'environ 1,5 tonne, et enfin celle du pétrole est d'un peu moins de 4 tonnes, pour un total d'un peu moins de 6 tonnes.
Calcul de l'auteur sur données BP Statistical Review, 2015
Émissions de CO2 fossile par personne en Allemagne depuis 1965. La contribution du pétrole est un peu supérieure à ce qui s'observe pour la France (rappelons que les allemands «très écolos» sont ceux qui s'opposent le plus à la réglementation pour faire baisser la consommation des voitures en Europe), et surtout les contributions du gaz et du charbon sont respectivement 50% et 5 fois plus élevées, pour un total d'un peu plus de 10 tonnes, et surtout qui augmente depuis plusieurs années.
Manifestement la «transition» n'a pas les vertus décarbonantes que l'on peut voir mises en avant dans diverses publications institutionnelles - voire universitaires - allemandes...
Calcul de l'auteur sur données BP Statistical Review, 2015
Bien évidemment, on ne peut que souhaiter que les Allemands arrivent, dans un délai court, à se débarrasser des combustibles fossiles. Mais l'examen des chiffres montre que, pour les 15 années qui viennent de s'écouler, ce n'est pas cela qu'ils ont cherché. S'ils finissent par y parvenir, en dépensant 10 fois plus d'argent que s'ils avaient choisi d'utiliser du nucléaire, et dans les mêmes délais (c'est-à-dire dans les 10 à 20 ans qui viennent), et si enfin la population est prête à payer pour cela, il n'y a assurément rien à y redire. Cela ne signifie pas pour autant que les pays voisins doivent faire pareil: Payer 3000 milliards d'euros au lieu de 300 pour éviter les inconvénients réels ou supposés du nucléaire, c'est un choix qui se respecte, mais ce n'est assurément pas le seul possible, et surtout c'est un choix qui conduit par la force des choses à agir moins vite sur les émissions de gaz à effet de serre.
Par contre, s'ils devaient s'arrêter au milieu du gué, c'est-à-dire avec des renouvelables qui ne servent qu'à supprimer tout ou partie du nucléaire, sans avoir touché aux combustibles fossiles, alors ils auront affecté leur argent à autre chose que le projet européen (décarboner l'économie) et perdu un temps précieux, ce qui est toujours le plus grave quand on est dans une course contre la montre, ce qui est le cas de l'Europe avec ses combustibles fossiles.
Calculs Jancovici sur données primaires BP Statistical Review, 2015
Certes d'aucuns feront remarquer, à juste titre, qu'il faut aussi tenir compte de la balance commerciale engendrée par les renouvelables: Exportations d'éoliennes, de panneaux solaires ou de méthaniseurs. Mais... pour les panneaux solaires l'Allemagne est depuis toujours massivement importatrice (l'Europe a importé pour 110 milliards de dollars de 2014 de cellules solaires entre 2008 et 2014, et l'Allemagne compte pour quasiment la moitié à elle seule), et pour l'éolien les exportations allemandes sont désormais concurrencées par les chinoises. Il n'est pas sûr que l'investissement domestique se justifie avec ce seul aspect de l'affaire !
Quid des milliards ?
La deuxième chose souvent évoquée à propos de l'Allemagne est le coût de la «transition» (qui pour l'heure, encore une fois, est très modeste, puisque cette «transition» porte sur 22% de l'électricité, alors que le pays consomme bien d'autres énergies). Il y a de multiples manières d'évoquer ce coût, et la première que nous allons prendre est celle des investissements. Ces derniers sont nécessaires pour augmenter les capacités installées, et elles ont assurément augmenté, ces capacités !Capacités installées pour les diverses renouvelables en Allemagne depuis 1996, en MW. L'ensemble totalise 93.000 MW, ou encore 93 GW.
Calculs Jancovici sur sources diverses (BP Statistical Review, European Wind Association, AGEE Stat).
Les Allemands disposaient donc, à fin 2014, de 93 GW (ou 93.000 MW) de capacité installée pour les renouvelables, soit plus que la capacité nucléaire française, qui vaudra 65 GW quand Flamanville sera terminée. Et donc les renouvelables allemandes devraient produire plus que le nucléaire français, non ? En fait non: Elles ont produit environ 160 TWh d'électricité en 2012, quand le nucléaire français en produisait environ 3 fois plus. La raison est que le facteur de charge de ces nouvelles capacités s'échelonne de 60% à 10% (pour le nucléaire c'est plutôt 70% à 80%), et il est globalement en baisse rapide.
Facteurs de charge de chaque mode électrique renouvelable en Allemagne depuis 1996. Ce facteur correspond au % du temps annuel où l'installation devrait fonctionner à pleine puissance pour fournir le courant qu'elle produit effectivement sur l'année.
Ainsi, si ce facteur est de 20%, cela signifie que la production annuelle est "comme si" nous avions une production à pleine puissance pendant 20% du temps (et rien le reste du temps)., Plus ce facteur est élevé, et plus une installation produit de courant avec une même puissance installée.
La courbe «total» donne ce facteur pour l'ensemble de la capacité renouvelable, et on constate une division par 2 depuis 1996, essentiellement parce que les nouvelles capacités ajoutées sont les moins productives (solaire).
On constate aussi que le facteur de charge de l'éolien peine à atteindre 20% les bonnes années.
Calculs Jancovici sur sources diverses (BP Statistical Review, European Wind Association, AGEE Stat).
De ce fait, pour produire autant d'électricité que 8 GW de nucléaire (un tiers de la capacité allemande) tournant à 80% du temps, il faut construire 35 à 40 GW d'éolien (hors pertes de stockage) ou 65 à 70 GW de solaire (hors pertes de stockage aussi). Dans un cas comme dans l'autre c'est autant ou plus que ce qui a déjà été installé en Allemagne.
Ces nouvelles capacités en renouvelables conduisent logiquement à des investissements. Il faut à la fois construire les dispositifs de production, et investir par ailleurs dans le système électrique pour «absorber» ces nouvelles sources : Raccordements, renforcements, etc.
Montants investis dans les dispositifs de production d'énergies renouvelables, en milliards d'euros (orange), et investissements induits dans le secteur électrique, en milliards d'euros également (jaune), depuis 2004. La période couverte représente déjà plus de 250 milliards d'euros en cumulé.
Sachant que les dispositifs construits (barre orange) incluent un peu de chaleur, ce qui n'a pas d'impact sur la partie électrique, on peut retenir que pour 1 milliard investi dans des dispositifs de production électriques, il faut également investir 1 milliard dans le réseau pour que l'ensemble fonctionne.
Source AGEE-Stat, Federal Ministry of Environment, Germany.
En faisant l'hypothèse que les coûts d'investissement du solaire, de l'éolien, et de la biomasse baissent respectivement de 5%, 2% et 2% par an, et en conservant sur la période avant 2004 l'hypothèse - en fait conservatrice - que la partie «hors dispositif» représente l'équivalent des investissements dans les dispositifs de production eux-même (panneau, éolienne, etc), l'Allemagne a déjà injecté environ 350 milliards d'euros dans sa «transition».
Reconstitution avec les hypothèses ci-dessus des montants investis dans la production électrique renouvelable, en rajoutant les investissements induits dans réseau, en milliards d'euros. Total depuis 1996: Environ 350 milliards d'euros à fin 2014 (ce montant ne tient pas compte des sommes, bien plus marginales, investies dans la chaleur d'origine renouvelable).
Calculs de l'auteur sur sources diverses (BP Statistical Review, European Wind Association, AGEE Stat).
Si l'Allemagne voulait passer à des modes renouvelables la totalité de sa production électrique actuelle, il lui faudrait «convertir» encore 320 TWh, soit plus de 2 fois ce qui a déjà été fait. En supposant que le coût unitaire ne descende plus beaucoup (voire remonte, car la production industrielle va subir tôt ou tard un effet d'inflation lié à la raréfaction des matières premières, qui s'appliquera dans la production d'éoliennes et de panneaux solaires comme ailleurs), et que la répartition entre modes reste la même, il faudrait rajouter pour obtenir la même production brute :
90 GW de capacité installée en éolien 120 GW de solaire 20 GW de biomassePour un total de 750 milliards d'euros environ, réseau compris.
Mais si nous supposons qu'il n'y a plus de centrales à gaz et à charbon pour prendre le relais en l'absence de vent et de soleil, ni la possibilité de se reposer sur ses voisins (qui devraient conserver leurs affreuses centrales existantes) pour importer quand il n'y a pas assez ou exporter quand il y a trop, un tel système «100% ENR et 100% autonome» nécessiterait pour fonctionner de 100 à 200 GW de puissance de stockage (de type STEP), pour 500 à 1000 milliards d'euros d'investissements supplémentaires, et comme ce stockage fait perdre 30% - au moins - de l'électricité initialement produite (le rendement d'une STEP est de 75%, et les allers-retours dans le réseau rajoutent 5% de pertes), cela suppose d'augmenter la puissance installée de 20% à 40% - selon la fraction utilisée sans stockage - pour 250 milliards d'euros supplémentaires, réseau compris.
Il faudrait y rajouter des bricoles diverses, comme par exemple des importations alimentaires au bout d'un certain temps (voir pourquoi au § suivant), etc.
L'addition finale de cette affaire se monterait probablement au-delà de 2000 milliards d'euros, soit une année de PIB des allemands en ordre de grandeur. Par ailleurs, en conservant le facteur de charge actuel des unités biomasse (60%), et en supposant que les surfaces dédiées à la biomasse produisent 5 tonnes équivalent pétrole par an de bois ou cultures énergétiques, et que les centrales à biomasse (méthaniseurs inclus) ont un rendement de 30% à 45% (les petits méthaniseurs plafonnent à 30%), il faudrait de 8 à 10 millions d'hectares dédiés à la production de biomasse pour faire de l'électricité (soit en gros 20% à 25% de la surface de l'Allemagne), ce qui commence à faire un paquet !
Si on se résume, à ce stade nous pouvons retenir que :
L'Allemagne a augmenté sa production électrique à base de renouvelables de 140 milliards de kWh (ou 140 TWh) de 1996 à 2014, et dans cet ensemble : un peu plus de 60 TWh correspondent à un accroissement de production électrique (ce qui contredit une idée parfois avancée par les partisans de l'électricité éolienne et solaire, qui est que quand «chacun a son panneau chez soi et son éolienne dans son champ on voit mieux ce qu'est l'électricité et on l'économise naturellement» ; la production électrique a plus augmenté en Allemagne qu'en France depuis 1995 !),Production électrique en France depuis 1985, en milliards de kWh. De 1995 à 2014 cette production a augmenté de 12%.
Source BP Statistical Review, 2015
Production électrique en Allemagne depuis 1985, en milliards de kWh. L'évolution depuis 1995 est assez similaire à celle de la France (avant il y avait l'effet «ex-Allemagne de l'Est»), et de 1995 à 2014 cette production a augmenté de 14% (un peu plus qu'en France). L'effet vertueux de l'éolienne dans le champ d'à côté ne se traduit pas (encore ?) dans les chiffres !
Source BP Statistical Review, 2015
environ 60 TWh correspondent à une diminution de la production nucléaire, qui est passée de 160 TWh à 100 TWh dans le même intervalle, et les modes fossiles ont baissé de 12 TWh, autrement dit une variation non significative (au sein de cet ensemble le charbon a été partiellement remplacé par du gaz, mais cela est indépendant de la proportion de renouvelables dans le total et correspond à des arbitrages économiques des électriciens). l'Allemagne a investi 350 milliards d'euros dans ce développement (plus de 10% d'une année de PIB), et devrait en mettre au minimum 6 fois plus sur la table pour aller vers un système 100% renouvelable, sans compter que cet investissement serait à refaire pour une large partie au bout de 25 ans, qui correspond à la durée de vie des éoliennes et des panneaux solaires (les centrales à charbon durent 40 à 50 ans, et les centrales nucléaires 60 ou même 80). Cette affaire, sur 60 ans, demanderait 15 à 30 fois plus de capital investi que la reconstruction à neuf du parc nucléaire français (hors actualisation), pour une production électrique à peu près équivalente. cette «transition» n'a pour l'heure pas eu d'effet discernable sur la balance énergétique du pays, et le plan mené à terme évitera quelques milliards d'euros par an de gaz importé (l'Allemagne importe environ 160 TWh de gaz pour faire tourner ses centrales, soit 16 milliards de m3, pour environ 4 milliards d'euros par an), mais rien de plus, puisque le pétrole (qui fait l'essentiel des importations) n'est pas concerné par la production électrique, et le charbon est surtout domestique, cette «transition» n'a pas eu d'effet massif sur les émissions de CO2 pour le moment (voir plus bas), et pour en avoir un il faudra supprimer la production au charbon, alors que pour l'heure les allemands ont plutôt prévu de rajouter des capacités utilisant ce combustible (et l'utilisation de lignite est en hausse depuis plusieurs années),Production électrique à base de lignite en Allemagne de janvier 2006 à mai 2015. Cela ne baisse pas vraiment !
Source ENTSOE
Rappelons que la lignite, outre ses émissions de CO2, s'exploite dans des mines à ciel ouvert qui détruisent tout environnement sur des dizaines de km2, créent des montagnes de cendres, polluent l'eau (autrement plus que le nucléaire), conduisent à des déplacements d'habitants (dans les villages qui sont rasés pour ouvrir les mines), et que les centrales à lignite sont des centrales thermiques, et donc pas plus vertueuses que les centrales nucléaires pour ce qui est de la chaleur relâchée dans l'environnement.Une mine de lignite en Allemagne, avec un une machine à extraire ce combustible au centre de la photo (le bulldozer jaune, qui semble minuscule au pied de l'excavateur, donne une idée de la taille de l'engin !). Le paysage n'est pas vraiment écolo... Photo Alf van Beem, Wikipedia Commons
Centrale à lignite en Allemagne (Neurath ; environ 4000 MW installés). Qui a dit que «gros aéroréfrigérant qui émet de la vapeur d'eau = centrale nucléaire ?». La différence avec une centrale nucléaire réside dans l'existence de cheminées (pour évacuer les fumées), de bassins de traitement de l'eau (inutiles pour une centrale nucléaire), et dans le terminal ferroviaire pour acheminer le combustible (50 000 tonnes de lignite par jour à pleine capacité, alors qu'une centrale nucléaire de même puissance utilisera 20 kg d'uranium seulement).
enfin, au sein de la filière il y a incontestablement eu des créations d'emplois, mais en tenant compte des effets de transfert, c'est à dire en retranchant ce qui est détruit ici de ce qui est créé là, cette «transition» a probablement créé moins d'emplois que ceux mis en avant par le gouvernement allemand (qui, de ce point de vue, fait comme tous les gouvernements: Il compte ce qui arrive en plus dans la filière qui l'intéresse, et un peu moins ce qui se passe ailleurs pour la même cause !).Si maintenant nous regardons ce qui se passe sur la facture du consommateur allemand, le prix du kWh a significativement augmenté. Toutefois il est possible qu'une partie de la hausse vienne tout simplement de la hausse du prix du gaz et du charbon, qui compte pour 50% à 70% dans le cout de production du kWh avec ces modes.
Évolution du prix du kWh pour le consommateur particulier allemand de 1998 à 2012. La hausse du prix est bien visible, mais elle est clairement due pour partie au paquet «production+distribution», et dans ce paquet il y a certes le coût d'usage du réseau, mais aussi le coût des combustibles fossiles utilisés pour la production au gaz et au charbon. La baisse de cette contribution au moment où gaz et charbon baissent (2009-2011) accrédite l'idée que dans l'autre sens la hausse a joué (les statistiques allemandes discriminées sont difficiles à trouver).
Source BDEW
Évolutions respectives, depuis 1984, des prix spot (donc pour achat immédiat) du gaz pour plusieurs places de marché (LNG Japan = prix d'importation du gaz liquéfie au Japon, European Union cif = prix d'achat moyen en Europe, Henry Hub & Alberta = places de marché aux États-Unis), et du pétrole, le tout en dollars par million de BTU (1 million de BTU ≈ 0,3 MWh). CIF signifie Charged Insurance and Freight ; c'est le coût complet du combustible parvenu à destination avec manutention, fret et assurance.
L'évolution du prix du gaz importé en Europe reflète celle de la «barre rouge» du graphique précédent.
Source BP Statistical Review, 2015
Évolution du prix du charbon importé sur diverses places de marché. Là aussi le prix du charbon reflète l'évolution de la «barre rouge» du coût du kWh pour le particulier allemand.
Source BP Statistical Review, 2015
L'ajout de ce qui précède permet de proposer une conclusion supplémentaire: Une large partie de la hausse du prix de l'électricité en Allemagne n'est probablement pas imputable à la hausse des renouvelables, mais... au maintien d'un parc fossile important !
Où vont les électrons allemands ?
Voilà bien une drôle de question: Si les allemands produisent de l'électricité, c'est pour la consommer, non ? En fait cela est essentiellement vrai, mais pas tout à fait: Les pays européens sont interconnectés, avec la possibilité pour l'électricité de passer d'un pays à un autre par ces fameuses interconnexions. L'observation des statistiques montre que les «échanges aux frontières» de l'Allemagne se sont fortement intensifiés ces dernières années.
Solde mensuel des échanges entre l'Allemagne et le reste de l'Europe, en GWh, depuis janvier 1991 (la courbe fine donne une moyenne glissante sur 23 mois). Il est facile de constater que l'amplitude saisonnière augmente jusqu'en 2007, et reste depuis élevée, avec une augmentation des exportations nettes. En effet, sur l'ensemble de l'année, les allemands exportaient peu avant 2003, et le font de manière désormais plus importante, surtout en hiver.
Source ENTSOE
Entre autres choses, le graphique ci-dessus permet de voir que nos voisins exportent plus l'hiver, et il se trouve que c'est aussi l'hiver que le vent souffle de manière significative, comme le montre le graphique ci-dessous sur la production mensuelle.
Production éolienne mensuelle en GWh depuis janvier 2005. On voit clairement que la production mensuelle est 2 à 3 fois plus élevée en hiver qu'en été.
Données ENTSOE
Il est donc tentant de voir si vent et exportations ne sont pas liés. Et cela semble bien être le cas !
Importations ou exportations mensuelles (axe vertical ; en positif ce sont des importations et en négatif des exportations) en fonction de la production éolienne mensuelle en Allemagne, pour la période qui va de janvier 2005 à mai 2015.
Ce nuage de points montre clairement que plus la production éolienne augmente, plus, en tendance, on va vers des exportations élevées, ce qui suggère qu'une partie du surplus d'exportations est directement ou indirectement lié à l'augmentation de la production éolienne.
Calculs Jancovici sur données ENTSOE
Si les exportations ont augmenté en parallèle avec l'augmentation de la production renouvelable, alors il est intéressant de regarder comment évolue la part d'électricité non fossile qui reste en Allemagne une fois déduites les exportations qui sont apparues depuis le début de «l'ÉnergieWende».
Production «non fossile» (ENR+nucléaire) une fois déduites les exportations qui sont apparues depuis les investissements massifs dans les ENR. Surprise: Ce qu'il reste pour les allemands est à peu près constant sur les 10 dernières années. Dit autrement le surplus d'exportation «mange» ce qui n'a pas remplacé du nucléaire.
Calculs Jancovici sur données ENTSOE
Ceci allant avec cela, il y a un dernier effet engendré par la fraction déjà significative (mais qui ne représente cependant que 10% de l'ensemble de l'électricité produite) de l'éolien : Le prix de l'électricité baisse quand le vent souffle.
Prix de l'électricité en fonction de la production éolienne, pour chaque heure de l'année 2013. On voit clairement que plus il y a de vent, plus de prix de l'électricité est bas, avec l'apparition de prix nuls ou négatifs passé 8 GWh par heure. Comme il y avait environ 30 GW de puissance éolienne installée en Allemagne en 2013, cela signifie que dès qu'un tiers des éoliennes tourne à pleine puissance on voit apparaître de temps en temps des prix nuls ou négatifs (à ce moment le producteur paye le client pour qu'il prenne l'électricité, pour éviter de faire sauter le réseau).
Quand il n'y a pas de vent le prix moyen est de 50 euros le MWh, alors que quand le parc produit presque à pleine puissance (24 GW) ce prix tombe sous 20 euros.
Sources des données pfbach.dk
De ce fait, il n'est pas certain que les exportations allemandes fassent rentrer énormément d'argent dans les caisses, puisqu'elles sont liées à un vent plus fort, qui lui-même... fait baisser les prix.
Pour en revenir à la question initiale, nos chers voisins font certainement quelque chose qui a - au moins pour un temps - du sens pour eux, mais ce qu'ils ne font certainement pas pour l'heure est de chercher avant tout à supprimer des combustibles fossiles. Un simple rappel des émissions par personne de chaque côté du Rhin montre que, pour l'heure, la vertu n'est pas nécessairement là où la presse la voit !
Émissions de CO2 fossile par personne en France depuis 1965. La contribution du charbon est actuellement un peu inférieure à 1 tonne par personne et par an (4 fois moins qu'en 1965), celle due au gaz est d'environ 1,5 tonne, et enfin celle du pétrole est d'un peu moins de 4 tonnes, pour un total d'un peu moins de 6 tonnes.
Calcul de l'auteur sur données BP Statistical Review, 2015
Émissions de CO2 fossile par personne en Allemagne depuis 1965. La contribution du pétrole est un peu supérieure à ce qui s'observe pour la France (rappelons que les allemands «très écolos» sont ceux qui s'opposent le plus à la réglementation pour faire baisser la consommation des voitures en Europe), et surtout les contributions du gaz et du charbon sont respectivement 50% et 5 fois plus élevées, pour un total d'un peu plus de 10 tonnes, et surtout qui augmente depuis plusieurs années.
Manifestement la «transition» n'a pas les vertus décarbonantes que l'on peut voir mises en avant dans diverses publications institutionnelles - voire universitaires - allemandes...
Calcul de l'auteur sur données BP Statistical Review, 2015
Bien évidemment, on ne peut que souhaiter que les Allemands arrivent, dans un délai court, à se débarrasser des combustibles fossiles. Mais l'examen des chiffres montre que, pour les 15 années qui viennent de s'écouler, ce n'est pas cela qu'ils ont cherché. S'ils finissent par y parvenir, en dépensant 10 fois plus d'argent que s'ils avaient choisi d'utiliser du nucléaire, et dans les mêmes délais (c'est-à-dire dans les 10 à 20 ans qui viennent), et si enfin la population est prête à payer pour cela, il n'y a assurément rien à y redire. Cela ne signifie pas pour autant que les pays voisins doivent faire pareil: Payer 3000 milliards d'euros au lieu de 300 pour éviter les inconvénients réels ou supposés du nucléaire, c'est un choix qui se respecte, mais ce n'est assurément pas le seul possible, et surtout c'est un choix qui conduit par la force des choses à agir moins vite sur les émissions de gaz à effet de serre.
Par contre, s'ils devaient s'arrêter au milieu du gué, c'est-à-dire avec des renouvelables qui ne servent qu'à supprimer tout ou partie du nucléaire, sans avoir touché aux combustibles fossiles, alors ils auront affecté leur argent à autre chose que le projet européen (décarboner l'économie) et perdu un temps précieux, ce qui est toujours le plus grave quand on est dans une course contre la montre, ce qui est le cas de l'Europe avec ses combustibles fossiles.
Commentaire: Et nos gouvernants, c'est quand qu'ils arrêtent cette course à la ruine de l'État français? Et, nous peuple de France, c'est quand qu'on arrête de faire les «moutons» ou l'«autruche»?
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