Attention futur, les utopies ont la vie dure!
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L’Arlésienne*
Jean Pierre RiouEt si les éoliennes augmentaient les émissions de CO2 en France ?
Les liens de cause à effet entre développement éolien en France et émissions de CO2 font l'objet d'hypothèses controversées.
Une synthèse à la fois chiffrée et prospective de l'état des lieux semble nécessaire pour juger la validité des annonces. C'est l'objet des 3 parties du présent article.
Les annonces
RTE a publié une « NOTE : PRÉCISIONS SUR LES BILANS CO2 » qui chiffre à 22 millions de tonnes la quantité de CO2 évitée par les éoliennes et panneaux solaires dans le bilan du mix électrique français 2019.
Avec une production de 45,7 TWh en 2019, cela signifierait que chaque kWh éolien ou solaire produit aurait évité 481 g de CO2.
Ce qui ne manque pas de surprendre puisque avec une production nette de 537,7 TWh, RTE chiffre à 19,2 millions de tonnes de CO2(eq) les émissions du parc électrique français, soit une moyenne de 35,7 grammes par kWh.
Même en admettant que l’éolien ne se substitue pas forcément aux moyens les moins émetteurs, ces chiffres appellent un regard sur l’évolution de la production de notre parc électrique depuis le début du développement de l’éolien en 2001.
L’état des lieux
Depuis plus d’¼ de siècle, la production thermique du parc électrique représente moins de 10%, le reste étant assuré par l’hydraulique et le nucléaire qui sont décarbonés .
Le graphique ci-dessous permet de visualiser l’évolution de sa production grâce à la ligne rouge horizontale, indiquée par la flèche « CO2 », qui sépare les productions thermiques, en bas, des productions décarbonées, hydraulique en bleu, nucléaire en rouge et éolien/PV en vert et jaune, tout en haut.
Les thermiques comprennent les centrales conventionnelles, gaz, charbon et fioul, ainsi qu’à partir de 2001 les bioénergies indiquées en plus clair, toujours sous la ligne rouge, dans la mesure où leur facteur d’émissions est de 0,494 t CO2 eq /MWh pour RTE, soit plus que les centrales à gaz.
Cette ligne rouge, placée juste au dessus de la production thermique de 2019, fait apparaître le fait que, malgré quelques aléas ponctuels, la production électrique d’origine thermique n’a pas diminué d’un seul kWh en France depuis les débuts de l’éolien en 2001, et même bien avant, où la décarbonation du mix était déjà supérieure à 90%.
Infographie J.P.Riou d’après les bilans annuels RTE
Pour autant, les émissions de cette production thermique ont évolué de 2 façons : l’une, mesurable, à la baisse, et l'autre, occultée, à la hausse.
Les raisons d’une baisse visible
La substitution du charbon par le gaz et les progrès technologiques de chaque filière, notamment avec les centrales à cycle combiné à gaz (CCGT) ont permis une réduction des émissions, chiffrées ainsi par RTE dans ses bilans :
0,986 t CO2 eq/MWh pour les groupes charbon
0,777 t CO2 eq /MWh pour les groupes fioul,
0,486 t CO2 eq /MWh pour les groupes « turbine à combustion » gaz,
0,352 t CO2 eq /MWh pour les groupes « co-génération » et « cycle combiné » gaz,
0,583 t CO2 eq /MWh pour les autres groupes gaz,
0,494 t CO2 eq /MWh pour les déchets ménagers.
Cette baisse visible est illustrée par la réduction des émissions en 2019 malgré une augmentation de la production thermique fossile, de 42,6 TWh contre 39,4 TWh en 2018.
Mais avec 1,6 TWh de charbon, et 38,6 de gaz en 2019, contre 5,8 TWh de charbon, et 31,4 TWh de gaz en 2018).
Cette substitution a permis une réduction visible de 1,2Mt de CO2, grâce à 4,1 MtCO2 de moins pour le charbon, malgré 2,8 MtCO2 de plus pour le gaz, bien moins émetteur.
Les émissions du fioul ayant augmenté de 0,1MtCO2 en 2019.
Il est évident que les éoliennes n’ont aucun rapport avec cette substitution du charbon par le gaz.
Les raisons d’une hausse occulte
Le suivi de charge de l’éolien et du solaire par les centrales pilotables entraîne une augmentation de leurs facteurs de pollution, en raison des régimes partiels et à coups de fonctionnement qui leur sont ainsi imposés.
En 2012, Enea Consulting, partenaire de l’Ademe, écrivait à propos de ce suivi de charge des énergies renouvelables, p 15 du rapport :
« le fonctionnement des turbines en régime partiel affecte leur rendement et accroît les facteurs d’émission de gaz à effet de serre ; par ailleurs, des démarrages et arrêts trop fréquents impactent leur durée de vie ». Tandis que les bilans de RTE ne prennent en compte que la quantité de MWh produits par chaque filière.
Or une étude a chiffré l’augmentation incrémentielle des émissions du backup de l’éolien pour chaque moyen pilotable selon les régimes de fonctionnement qui lui sont ainsi imposés.
Ses résultats, ci-dessous chiffrent cette augmentation en fonction de chaque niveau de baisse de rendement.
Et montre qu’au-delà de 15% de cette baisse, même les centrales les plus performantes (CCGT à cycle combiné) accusent une augmentation des facteurs d’émission supérieure à la réduction de leur facteur de charge. Et que cette dégradation est supérieure encore pour les centrales à cycle ouvert (OCGT).
EDF rappelle que ses centrales à gaz permettent une « plage de fonctionnement, en puissance, très large, permettant des compensations rapides des « creux » de vent ou de soleil, qui font chuter la production éolienne ou solaire ».
Si les émissions des centrales nécessaires au lissage des productions intermittentes doivent être imputées à ces dernières, il ne convient pas d’occulter les conditions dégradées de leur fonctionnement.
Éolien et export
La France est le 1er exportateur MONDIAL d’électricité en 2019 ainsi que 25 fois sur les 30 années depuis 1990.
C'est pourquoi RTE précise, dans sa même NOTE : PRÉCISIONS SUR LES BILANS CO2 , que sur les 22 millions de tonnes réputées évitées par le parc éolien et PV français en 2019, 17 Mt l’auraient été dans les pays voisins auxquels la France exporte son courant, et seulement 5 Mt évités au parc électrique français, précision malheureusement oubliée dans certaines déclarations.
C'est ainsi que la France exporte régulièrement davantage de courant que ses éoliennes n’en peuvent produire.
Le graphique ci-dessous montre d’ailleurs qu’une corrélation peut même advenir entre cette production éolienne, en vert au dessus, et les exportations,en quasi miroir au dessous.
Ici sur la période est comprise entre le 1er septembre et le 25 octobre 2020.
En tout état de cause, le développement coûteux des interconnexions européennes est destiné à renforcer la sécurité d’approvisionnement de chaque État membre. C’est ainsi qu’il faut comprendre le fait que la capacité pilotable européenne ne s’est pas réduite d’un seul MW malgré le développement exponentiel des capacités intermittentes, les capacités pilotable d'un pays permettant, grâce aux interconnexions, la réduction de celles d'un autre.
Mais l’engorgement de ces interconnexions par des surplus aléatoires inutiles au mix électrique qui les produit, car déjà décarboné sans eux, semble contreproductif.
Car ce n’est pas avec les éoliennes des pays voisins qu’il est rationnel de sortir du charbon mais, bien évidemment avec le secours de leurs capacités pilotables et décarbonées.
Précisément pour faire face aux périodes sans vent.
Avec « seulement » 5Mt de CO2 évitées au mix français et le reste des 22Mt évitées à nos voisins, chaque kWh éolien serait donc réputé éviter 109g de CO2 en France et non 481g.
Pour autant une étude 2017 de l’Ademe évaluait (p 173) ces émissions évitées en France, entre 500 et 600g pour chaque kWh éolien.
CO2 évité selon EDF
La plupart des bilans, dont les bilans annuels de RTE, ne comptabilisent pas l’analyse du cycle de vie (ACV) de chaque filière, de la construction au démantèlement. Ils tiennent pour complètement décarbonés le nucléaire, l’hydraulique ainsi que l’éolien et le solaire.
Cette ACV est d’ailleurs en faveur du nucléaire avec 6gCO2/kWh contre 11g pour l’éolien.
En 2017, le groupe EDF a publié une note REFERENCE : EDF-GRP-DDD-16-01** évoquant ci-dessous son estimation des émissions évitées par l’éolien comptabilisant l’ACV, ainsi que l’avait d’ailleurs fait l’Ademe dans l’étude ci-dessus.
Nous reproduisons ci-dessous la méthode d’EDF.
EDF rappelle que ses centrales à gaz permettent une « plage de fonctionnement, en puissance, très large, permettant des compensations rapides des « creux » de vent ou de soleil, qui font chuter la production éolienne ou solaire ».
Si les émissions des centrales nécessaires au lissage des productions intermittentes doivent être imputées à ces dernières, il ne convient pas d’occulter les conditions dégradées de leur fonctionnement.
Éolien et export
La France est le 1er exportateur MONDIAL d’électricité en 2019 ainsi que 25 fois sur les 30 années depuis 1990.
C'est pourquoi RTE précise, dans sa même NOTE : PRÉCISIONS SUR LES BILANS CO2 , que sur les 22 millions de tonnes réputées évitées par le parc éolien et PV français en 2019, 17 Mt l’auraient été dans les pays voisins auxquels la France exporte son courant, et seulement 5 Mt évités au parc électrique français, précision malheureusement oubliée dans certaines déclarations.
C'est ainsi que la France exporte régulièrement davantage de courant que ses éoliennes n’en peuvent produire.
Le graphique ci-dessous montre d’ailleurs qu’une corrélation peut même advenir entre cette production éolienne, en vert au dessus, et les exportations,en quasi miroir au dessous.
Ici sur la période est comprise entre le 1er septembre et le 25 octobre 2020.
En tout état de cause, le développement coûteux des interconnexions européennes est destiné à renforcer la sécurité d’approvisionnement de chaque État membre. C’est ainsi qu’il faut comprendre le fait que la capacité pilotable européenne ne s’est pas réduite d’un seul MW malgré le développement exponentiel des capacités intermittentes, les capacités pilotable d'un pays permettant, grâce aux interconnexions, la réduction de celles d'un autre.
Mais l’engorgement de ces interconnexions par des surplus aléatoires inutiles au mix électrique qui les produit, car déjà décarboné sans eux, semble contreproductif.
Car ce n’est pas avec les éoliennes des pays voisins qu’il est rationnel de sortir du charbon mais, bien évidemment avec le secours de leurs capacités pilotables et décarbonées.
Précisément pour faire face aux périodes sans vent.
Avec « seulement » 5Mt de CO2 évitées au mix français et le reste des 22Mt évitées à nos voisins, chaque kWh éolien serait donc réputé éviter 109g de CO2 en France et non 481g.
Pour autant une étude 2017 de l’Ademe évaluait (p 173) ces émissions évitées en France, entre 500 et 600g pour chaque kWh éolien.
CO2 évité selon EDF
La plupart des bilans, dont les bilans annuels de RTE, ne comptabilisent pas l’analyse du cycle de vie (ACV) de chaque filière, de la construction au démantèlement. Ils tiennent pour complètement décarbonés le nucléaire, l’hydraulique ainsi que l’éolien et le solaire.
Cette ACV est d’ailleurs en faveur du nucléaire avec 6gCO2/kWh contre 11g pour l’éolien.
En 2017, le groupe EDF a publié une note REFERENCE : EDF-GRP-DDD-16-01** évoquant ci-dessous son estimation des émissions évitées par l’éolien comptabilisant l’ACV, ainsi que l’avait d’ailleurs fait l’Ademe dans l’étude ci-dessus.
Nous reproduisons ci-dessous la méthode d’EDF.
Selon laquelle l’éolien n’éviterait déjà plus que 52gCO2/kWh.
Sans tenir compte des émissions liées à la production d’énergie nécessaire pour compenser l’intermittence, comme le souligne EDF.
Et les éléments qui précèdent en montrent la portée.
Mais sans tenir compte de la part liée aux exportations dont on a vu l’ampleur.
La prospective
Le graphique ci-dessous montre l’impact potentiel de la production éolienne, ligne bleue en bas, sur la production nucléaire, ligne jaune au dessus, entre le 1er mars et le 25 avril. Cette corrélation est d’autant plus visible à partir du mardi 17 mars, 2ème jour de la semaine 12 sur le graphique, qui a marqué une baisse générale de la consommation, avec le début du confinement, et, en toute logique, une part relative accrue des énergies renouvelables, prioritaires sur le réseau.
La production de l’éolien, hélas très importante chaque week-end, avant chaque barre de changement de semaine, est manifestement corrélé avec une baisse significative du nucléaire.
Le repère vert signale les productions du lundi de Pâques, contemporaine à un cours négatif de moins 75,82€/MWh, tandis que chaque week-end connaissait ces prix négatifs, même en France, visibles ci-dessous juste avant chaque barre de nouvelle semaine.
Source RTE données de marché
Le Directeur de l’ AIE, Fatih Birol s’est inquiété des conséquences de cette part accrue d’intermittence pour des raisons sanitaires en tant qu’elle préfigure le système électrique vers lequel tend l’Europe.
Cette situation inédite a corroboré l’analyse du rapport Agora-Iddri « L‘Energiewende et la transition énergétique à l’horizon 2030 » qui expose clairement le fait que le développement des énergies intermittentes amènera le nucléaire français à opérer de plus en plus en suivi de charge et que son modèle économique appellera une réduction de sa capacité installée. Dans les termes suivants :
« En France, le développement visé des énergies renouvelables et le réinvestissement dans le parc nucléaire au-delà de 50 GW comporterait un risque important de coûts échoués dans le secteur électrique. » Et en indique la raison : « En 2030, un parc nucléaire maintenu à des niveaux élevés devra opérer plus fréquemment en suivi de charge, contribuant à la flexibilité du système électrique »
On comprend bien qu’une centrale nucléaire n’a pas vocation à opérer avec des facteurs de charges aussi ridicules que ceux imposés aujourd’hui aux centrales à gaz allemandes.
Et que le développement de l’éolien rend nécessaire le remplacement d’une vingtaine de réacteurs par des centrales à gaz pour des raisons économiques liées à l’effondrement des cours du MWh à chaque coup de vent sur l’Europe.
De la perversion de 2 outils majeurs
L’effacement de la consommation et le stockage de l’électricité représentent 2 opportunités majeures d’optimiser le parc de production.
L’effacement permettant de répondre aux pics de consommation en les rabotant, et le stockage permettant aux moyens de production de fonctionner en régime optimum, quelle que soit la période de la journée, voire de la semaine. Le caractère saisonnier de la consommation étant naturellement géré par la programmation des arrêts pour maintenance.
Le stock hydraulique permettant dès aujourd’hui un suivi zéro carbone de cette consommation en ajustant, en temps réel, la production d’un parc nucléaire, déjà flexible.
Mais le suivi de charge lié aux énergies renouvelables augmente ce besoin de flexibilité avec leur développement, tandis que notre parc hydraulique sature malheureusement déjà les capacités acceptables en France, notamment d’ailleurs au nom de l’écologie.
Et le modèle économique des réacteurs nucléaires s’accommode mal des facteurs de charge aussi faibles que ceux demandés aux centrales à gaz allemandes à cet effet.
C’est assurément au gaz que reviendra ce rôle. Un rôle appelé à croître parallèlement à la puissance intermittente qui réclame son backup.
La belle Arlésienne
Le développement des EnR ne pourra plus être justifié bien longtemps en France au nom de nouvelles émissions de CO2 réputées évitées à un parc électrique qui ne l’a pas attendu pour en être quasiment exempt.
Pourtant, la majorité de la population croit encore à l’existence de cette véritable Arlésienne.
Au colloque national éolien 2019, la crainte a été clairement soulevée, par la Rapporteure de la Commission d’enquête sur les énergies renouvelables, de la réaction de cette population quand elle va comprendre, qu’en fait, on lui aurait menti.
* Arlésienne : Personne ou chose dont on parle beaucoup mais qui ne se montre jamais
Exemple : le CO2 évité en France par les éoliennes
**https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwiO-Nbz0IvtAhWQ3oUKHXrwCJAQFjAEegQIEBAC&url=https%3A%2F%2Fwww.edf.fr%2Fsites%2Fdefault%2Ffiles%2Fcontrib%2Fgroupe-edf%2Fresponsable-et-engage%2Frapports-et-indicateurs%2Femissions-mensuelles-de-co-sub-2-sub%2Fedfgroup_emissions-co2_evite_20170730_vf.pdf&usg=AOvVaw12RlvFI59g9lKIqQWCgRbE
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