Si l' Allemagne a perdu de sa superbe en football, elle reste maître du jeu en matière de politique énergétique au sein de l' Union européenne et au-delà. En France, de nombreux relais électromécaniques* politiques et associatifs y participent et, les " vaches-à-lait " de Français règlent l'addition.
* organe électrique permettant de distribuer la puissance à partir d'un ordre émis par la partie commande.
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La modernisation des réseaux électriques – talon d´Achille de l´Energiewende
Hartmut Lauer
2021 11 02
Un approvisionnement électrique basé sur des sources d´énergies
renouvelables recèle d´importants défis pour les réseaux de transport et
de distribution
Les investissements à l´horizon de 2030 dans les
réseaux de transport, de distribution et les connexions offshore sont
actuellement estimés à 100 – 120 Md€ et pourraient même atteindre 155
Md€ suite au durcissement de l´objectif climatique, neutralité carbone
en 2045.
Actuellement la modernisation des réseaux électriques ne
suit pas le rythme de celle des énergies renouvelables, ce qui conduit à
des effets indésirables : management accru du réseau, flux d´électricité
en boucle par les pays voisins.
Les réseaux de distribution qui acheminent le courant jusqu´au client final se trouvent en première
ligne de la transition énergétique
Source : Bundesnetzagentur/smard
Un approvisionnement électrique basé sur des sources d´énergies
renouvelables recèle de nouveaux défis pour les réseaux de transport et
notamment les réseaux de distribution car la majorité de l´électricité
produite par les énergies renouvelables est injectée de manière
décentralisée et transportée en partie sur de longues distances.
Par conséquent, le développement des réseaux de transport et des réseaux de distribution est une tâche essentielle.
Les gisements de vent, dans le nord du pays, étant géographiquement
distants des grands centres de consommation, en particulier le sud
industriel surconsommateur, l´épine dorsale est constituée par plusieurs
tracés nord – sud en courant continu, voir figure, afin de limiter les
congestions.
Le plan de développement du réseau de transport /1/,
entré en vigueur en mars 2021, prévoit environ 12 200 km terrestres :
nouvelles lignes, renforcement des lignes existantes.
Figure 1 : Nouveau plan de développement des réseaux de transport 2030
À cela se rajoute le développement du réseau offshore pour la connexion
des éoliennes en mer. Selon le plan de développement actuel le besoin
est estimé à 3650 km y compris les 750 km approuvés précédemment.
Suivant le plan de développement actuel, les
gestionnaires des réseaux de transport ont estimé les coûts pour la
modernisation des réseaux de transport à 62 Md€ à l´horizon de 2030. A cela s´ajoute un montant d´environ 24 Md€ pour la connexion des éoliennes en mer /2/.
Or
la construction des lignes est lente. Outre les contraintes
administratives, l’installation de nouvelles lignes se heurte aux refus
des riverains et des associations de protection de la nature. Les
autorités ont pris la décision de la mise en souterrain du réseau
électrique pour une grande partie. Pour accélérer le développement du
réseau du transport, un avenant à la Loi sur l´Accélération du
Développement du Réseau, Netzausbaubeschleunigungsgesetzes
Übertragungsnetz – NABEG, vise à réduire la bureaucratie et à simplifier
les procédures administratives /3/.
Néanmoins, le progrès est
toujours insuffisant. Selon la dernière mise à jour du rapport
monitoring de l´Agence Fédérale des Réseaux, seuls 1.771 km soit environ 14,5% des 12.239 km ont été réalisés mi-2021.
La figure 2 détaille l´avancement du développement des réseaux de transport /1/.
Figure
2 : État d´avancement de la construction des réseaux de transport
mi-2021 : nouvelles lignes, renforcement des lignes existantes.
La Cour des comptes a critiqué à plusieurs reprises /4/, /5/ le développement insatisfaisant du réseau de transport
qui accuse en 2020 un retard d´environ 5 ans par rapport au planning
initial de 2010. Dans l´état actuel des choses, les lignes à courant
continu ne seront pas opérationnelles avant 2025/2026. Selon la Cour,
les retards dans le développement du réseau pourraient également avoir
un impact sur la sécurité d´approvisionnement.
Effets indésirables de la lente modernisation des réseaux
La lente modernisation du réseau oblige les gestionnaires de réseau de
transport à recourir régulièrement à un management accru du réseau. En
2020 environ 1,4 Md€ ont été dépensés pour l´équilibrage du système
électrique /6/. La figure 3 montre l´évolution des coûts relatifs à la
stabilisation du réseau /11/. Les coûts sont composés de trois éléments :
- les coûts pour la mise à disposition et le fonctionnement d´une capacité conventionnelle de réserve stratégique,
- le redispatching & countertrading
- et l´indemnisation des producteurs d´énergies renouvelables pour l´écrêtement de leur production. L´indemnisation des producteurs d´énergies renouvelables constitue la part la plus importante.
Figure 3 : Evolution des coûts de stabilisation du réseau
En attendant, les
flux d´électricité cherchent d´autres voies de circulation dans les
pays voisins pour acheminer du courant du nord au sud de l´Allemagne. Ces flux en boucle, appelés « loop flows » sont un autre effet des retards dans le développement du réseau de transport. L´Allemagne fait ainsi reposer la stabilité de son réseau sur ceux de ses voisins.
La figure 4 issue du rapport monitoring de l´Agence Fédérale des
Réseaux /7/ montre la situation des flux en boucle, loop flows, qui sont
la différence entre les soldes des échanges physiques et commerciaux.
Figure 4 : Loop flows en 2018 et 2019 selon l´Agence Fédérale des Réseaux (Bundesnetzagentur)
- Les valeurs noires signifient : solde échanges physiques > solde échanges commerciaux donc le volume des échanges physiques dépasse le volume des échanges commerciaux.
- Les valeurs rouges : solde échanges physiques < solde échanges commerciaux.
Compte tenu du déficit des lignes de transport, le
courant est acheminé du nord au sud de l´Allemagne par la frontière
orientale via la Pologne, la République Tchèque vers l´Autriche. À la
frontière ouest le courant transite via les Pays-Bas, la Belgique et la France vers l´Allemagne du sud.
La transition énergétique bouleverse le rôle du réseau de distribution
Le développement massif des énergies renouvelables pose également un
défi majeur aux gestionnaires des réseaux de distribution. Selon
l´Agence Fédérale des Réseaux, l´état et le développement des réseaux de
distribution sont d´une grande importance pour la mise en œuvre de la
transition énergétique /8/.
La majorité des installations
d´énergies renouvelables est raccordée aux réseaux de distribution. La
décarbonisation des autres secteurs, tels que le secteur des transports,
de l´industrie et du bâtiment conduit à la croissance rapide des
nouveaux consommateurs tels que l´électromobilité, les pompes à chaleur,
le numérique et le stockage d´énergie décentralisé. Les réseaux de
distribution qui acheminent le courant jusqu´au client final se trouvent
donc en première ligne. D’importants investissements dans
l´augmentation de la capacité, la flexibilisation et la numérisation des
réseaux de distribution sont donc nécessaires.
Dans le rapport 2020 de l´Agence Fédérale des Réseaux sur l´état du réseau de distribution /8/, les coûts de modernisation sont actuellement estimés à 16 Md€ à l´horizon de 2030.
Le rapport de Frontier Economics établi en collaboration avec
l´Université Technique d´Aix-la-Chapelle pour le compte de
l´énergéticien E.ON /9/ arrive à des coûts d´investissements nettement plus élevés, de l´ordre de 32 Md€ d´ici 2030 et 111 Md€ à l´horizon de 2050
: voir figure 5. À défaut d´investissement massif, l´augmentation des
coûts du système électrique suite à l´écrêtement de la production
renouvelable, des restrictions concernant la recharge des véhicules
électriques, l´utilisation des pompes à chaleur et lors des
interruptions intempestives de l´alimentation électrique, serait plus
que probable.
Figure 5 : Besoins d’investissement dans les réseaux de distribution
En l´absence de modernisation des réseaux de distribution les coûts du
système électrique augmenteront de 0,1- 0,3 Md€/an en 2030 et de 2,6 –
4,2 Md€/an en 2050 selon / 9/.
Le risque augmente de manière
disproportionnée avec le temps, voir 2030 vs. 2050. En cas de
sous-développement, le réseau de distribution existant peut encore avoir
un effet « modérateur » sur les coûts. À long terme, cependant,
les exigences sont si différentes de celles d´aujourd’hui que les coûts
du système électrique exploseront si le réseau n´est pas adapté aux
nouveaux défis.
Forte hausse des coûts d´investissement pour les réseaux à l´horizon de 2030 suite au durcissement de l´objectif climatique
La décision du gouvernement de durcir l´objectif climatique, soit une
réduction des gaz à effet de serre de 65% par rapport à 1990, nécessiterait une augmentation supplémentaire du développement des réseaux.
Dans le rapport de Boston Consulting Group (BCG) pour le compte de la
Fédération de l´Industrie Allemande (BDI), les investissements totaux
dans les réseaux de transport, de
distribution et les connexions offshore sont maintenant estimés à 155 Md€ d´ici 2030 /10/.
Références
/1/ Bundesnetzagentur (2021), Monitoringbericht, Stand nach dem zweiten Quartal 2021, en ligne : https://www.netzausbau.de/Vorhaben/uebersicht/report/de.html
/2/ GRT (2021) Netzentwicklungsplan 2030 (2019), en ligne : https://www.netzentwicklungsplan.de/de/netzentwicklungsplaene/netzentwicklungsplan-2030-2019
/3/
Bundesministeriums der Justiz und für Verbraucherschutz (2021),
Netzausbaubeschleunigungsgesetz Übertragungsnetz (NABEG), en ligne : https://www.gesetze-im-internet.de/nabeg/
/4/ Bundesrechnungshof /2019/, Maßnahmen zum Netzausbau für die Energiewende, en ligne : https://www.bundesrechnungshof.de/de/veroeffentlichungen/produkte/beratungsberichte/2019/netzausbau-energiewende
/5/ Bundesrechnungshof /2021/, Bund steuert Energiewende weiterhin unzureichend, en ligne : https://www.bundesrechnungshof.de/de/veroeffentlichungen/produkte/sonderberichte/2021/bund-steuert-energiewende-weiterhin-unzureichend
/6/
Bundesnetzagentur (2021) Netz- und Systemsicherheit,
Netzengpassmanagement, en ligne :
https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/ElektrizitaetundGas/Unternehmen_Institutionen/Versorgungssicherheit/Netzengpassmanagement/start.html
/7/ Bundesnetzagentur (2020) Monitoringbericht Energie. Bundesnetzagentur. En ligne : https://www.bundesnetzagentur.de/monitoringberichte.
/8/ Bundesnetzagentur (2021) Bericht zum Zustand und Ausbau der Verteilernetze 2020, en ligne : https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Energie/Unternehmen_Institutionen/NetzentwicklungUndSmartGrid/ZustandAusbauVerteilernetze2020.pdf?__blob=publicationFile&v=3
/9/ Frontier Economics (2020), Welchen Wert haben Stromverteilnetze in der Energiewende? En ligne : https://www.frontier-economics.com/de/de/news-und-veroeffentlichungen/news/news-article-i7915-electricity-distribution-companies-and-their-contribution-to-the-energy-transition/
/10/ Boston Consulting Group (2021) Climate Paths 2.0, A Program for Climate and Germany’s Future Development, en ligne : https://english.bdi.eu/publication/news/climate-paths-2-0-a-program-for-climate-and-germanys-future-development/
/11/ Allemagne-Energies (2021), Hausse des coûts pour le maintien de la stabilité du réseau de transport en 2020, en ligne : https://allemagne-energies.com/2021/05/05/hausse-des-couts-pour-le-maintien-de-la-stabilite-du-reseau-de-transport-en-2020/
Source : Bundesnetzagentur/smard
Un approvisionnement électrique basé sur des sources d´énergies renouvelables recèle de nouveaux défis pour les réseaux de transport et notamment les réseaux de distribution car la majorité de l´électricité produite par les énergies renouvelables est injectée de manière décentralisée et transportée en partie sur de longues distances.
Par conséquent, le développement des réseaux de transport et des réseaux de distribution est une tâche essentielle. Les gisements de vent, dans le nord du pays, étant géographiquement distants des grands centres de consommation, en particulier le sud industriel surconsommateur, l´épine dorsale est constituée par plusieurs tracés nord – sud en courant continu, voir figure, afin de limiter les congestions.
Le plan de développement du réseau de transport /1/, entré en vigueur en mars 2021, prévoit environ 12 200 km terrestres : nouvelles lignes, renforcement des lignes existantes.
Figure 1 : Nouveau plan de développement des réseaux de transport 2030
À cela se rajoute le développement du réseau offshore pour la connexion des éoliennes en mer. Selon le plan de développement actuel le besoin est estimé à 3650 km y compris les 750 km approuvés précédemment.
Suivant le plan de développement actuel, les gestionnaires des réseaux de transport ont estimé les coûts pour la modernisation des réseaux de transport à 62 Md€ à l´horizon de 2030. A cela s´ajoute un montant d´environ 24 Md€ pour la connexion des éoliennes en mer /2/.
Or la construction des lignes est lente. Outre les contraintes administratives, l’installation de nouvelles lignes se heurte aux refus des riverains et des associations de protection de la nature. Les autorités ont pris la décision de la mise en souterrain du réseau électrique pour une grande partie. Pour accélérer le développement du réseau du transport, un avenant à la Loi sur l´Accélération du Développement du Réseau, Netzausbaubeschleunigungsgesetzes Übertragungsnetz – NABEG, vise à réduire la bureaucratie et à simplifier les procédures administratives /3/.
Néanmoins, le progrès est toujours insuffisant. Selon la dernière mise à jour du rapport monitoring de l´Agence Fédérale des Réseaux, seuls 1.771 km soit environ 14,5% des 12.239 km ont été réalisés mi-2021.
La figure 2 détaille l´avancement du développement des réseaux de transport /1/.
Figure 2 : État d´avancement de la construction des réseaux de transport mi-2021 : nouvelles lignes, renforcement des lignes existantes.
La Cour des comptes a critiqué à plusieurs reprises /4/, /5/ le développement insatisfaisant du réseau de transport qui accuse en 2020 un retard d´environ 5 ans par rapport au planning initial de 2010. Dans l´état actuel des choses, les lignes à courant continu ne seront pas opérationnelles avant 2025/2026. Selon la Cour, les retards dans le développement du réseau pourraient également avoir
un impact sur la sécurité d´approvisionnement.
Effets indésirables de la lente modernisation des réseaux
La lente modernisation du réseau oblige les gestionnaires de réseau de transport à recourir régulièrement à un management accru du réseau. En 2020 environ 1,4 Md€ ont été dépensés pour l´équilibrage du système électrique /6/. La figure 3 montre l´évolution des coûts relatifs à la
stabilisation du réseau /11/. Les coûts sont composés de trois éléments :
- les coûts pour la mise à disposition et le fonctionnement d´une capacité conventionnelle de réserve stratégique,
- le redispatching & countertrading
- et l´indemnisation des producteurs d´énergies renouvelables pour l´écrêtement de leur production. L´indemnisation des producteurs d´énergies renouvelables constitue la part la plus importante.
Figure 3 : Evolution des coûts de stabilisation du réseau
En attendant, les flux d´électricité cherchent d´autres voies de circulation dans les pays voisins pour acheminer du courant du nord au sud de l´Allemagne. Ces flux en boucle, appelés « loop flows » sont un autre effet des retards dans le développement du réseau de transport. L´Allemagne fait ainsi reposer la stabilité de son réseau sur ceux de ses voisins.
La figure 4 issue du rapport monitoring de l´Agence Fédérale des Réseaux /7/ montre la situation des flux en boucle, loop flows, qui sont la différence entre les soldes des échanges physiques et commerciaux.
Figure 4 : Loop flows en 2018 et 2019 selon l´Agence Fédérale des Réseaux (Bundesnetzagentur)
- Les valeurs noires signifient : solde échanges physiques > solde échanges commerciaux donc le volume des échanges physiques dépasse le volume des échanges commerciaux.
- Les valeurs rouges : solde échanges physiques < solde échanges commerciaux.
Compte tenu du déficit des lignes de transport, le courant est acheminé du nord au sud de l´Allemagne par la frontière orientale via la Pologne, la République Tchèque vers l´Autriche. À la
frontière ouest le courant transite via les Pays-Bas, la Belgique et la France vers l´Allemagne du sud.
La transition énergétique bouleverse le rôle du réseau de distribution
Le développement massif des énergies renouvelables pose également un défi majeur aux gestionnaires des réseaux de distribution. Selon l´Agence Fédérale des Réseaux, l´état et le développement des réseaux de distribution sont d´une grande importance pour la mise en œuvre de la transition énergétique /8/.
La majorité des installations d´énergies renouvelables est raccordée aux réseaux de distribution. La décarbonisation des autres secteurs, tels que le secteur des transports, de l´industrie et du bâtiment conduit à la croissance rapide des nouveaux consommateurs tels que l´électromobilité, les pompes à chaleur, le numérique et le stockage d´énergie décentralisé. Les réseaux de distribution qui acheminent le courant jusqu´au client final se trouvent donc en première ligne. D’importants investissements dans l´augmentation de la capacité, la flexibilisation et la numérisation des réseaux de distribution sont donc nécessaires.
Dans le rapport 2020 de l´Agence Fédérale des Réseaux sur l´état du réseau de distribution /8/, les coûts de modernisation sont actuellement estimés à 16 Md€ à l´horizon de 2030.
Le rapport de Frontier Economics établi en collaboration avec l´Université Technique d´Aix-la-Chapelle pour le compte de l´énergéticien E.ON /9/ arrive à des coûts d´investissements nettement plus élevés, de l´ordre de 32 Md€ d´ici 2030 et 111 Md€ à l´horizon de 2050 : voir figure 5. À défaut d´investissement massif, l´augmentation des coûts du système électrique suite à l´écrêtement de la production renouvelable, des restrictions concernant la recharge des véhicules électriques, l´utilisation des pompes à chaleur et lors des interruptions intempestives de l´alimentation électrique, serait plus que probable.
Figure 5 : Besoins d’investissement dans les réseaux de distribution
En l´absence de modernisation des réseaux de distribution les coûts du système électrique augmenteront de 0,1- 0,3 Md€/an en 2030 et de 2,6 – 4,2 Md€/an en 2050 selon / 9/.
Le risque augmente de manière disproportionnée avec le temps, voir 2030 vs. 2050. En cas de sous-développement, le réseau de distribution existant peut encore avoir un effet « modérateur » sur les coûts. À long terme, cependant, les exigences sont si différentes de celles d´aujourd’hui que les coûts du système électrique exploseront si le réseau n´est pas adapté aux nouveaux défis.
Forte hausse des coûts d´investissement pour les réseaux à l´horizon de 2030 suite au durcissement de l´objectif climatique
La décision du gouvernement de durcir l´objectif climatique, soit une réduction des gaz à effet de serre de 65% par rapport à 1990, nécessiterait une augmentation supplémentaire du développement des réseaux. Dans le rapport de Boston Consulting Group (BCG) pour le compte de la Fédération de l´Industrie Allemande (BDI), les investissements totaux dans les réseaux de transport, de
distribution et les connexions offshore sont maintenant estimés à 155 Md€ d´ici 2030 /10/.
Références
/1/ Bundesnetzagentur (2021), Monitoringbericht, Stand nach dem zweiten Quartal 2021, en ligne : https://www.netzausbau.de/Vorhaben/uebersicht/report/de.html
/2/ GRT (2021) Netzentwicklungsplan 2030 (2019), en ligne : https://www.netzentwicklungsplan.de/de/netzentwicklungsplaene/netzentwicklungsplan-2030-2019
/3/ Bundesministeriums der Justiz und für Verbraucherschutz (2021), Netzausbaubeschleunigungsgesetz Übertragungsnetz (NABEG), en ligne : https://www.gesetze-im-internet.de/nabeg/
/4/ Bundesrechnungshof /2019/, Maßnahmen zum Netzausbau für die Energiewende, en ligne : https://www.bundesrechnungshof.de/de/veroeffentlichungen/produkte/beratungsberichte/2019/netzausbau-energiewende
/5/ Bundesrechnungshof /2021/, Bund steuert Energiewende weiterhin unzureichend, en ligne : https://www.bundesrechnungshof.de/de/veroeffentlichungen/produkte/sonderberichte/2021/bund-steuert-energiewende-weiterhin-unzureichend
/6/ Bundesnetzagentur (2021) Netz- und Systemsicherheit, Netzengpassmanagement, en ligne : https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/ElektrizitaetundGas/Unternehmen_Institutionen/Versorgungssicherheit/Netzengpassmanagement/start.html
/7/ Bundesnetzagentur (2020) Monitoringbericht Energie. Bundesnetzagentur. En ligne : https://www.bundesnetzagentur.de/monitoringberichte.
/8/ Bundesnetzagentur (2021) Bericht zum Zustand und Ausbau der Verteilernetze 2020, en ligne : https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Energie/Unternehmen_Institutionen/NetzentwicklungUndSmartGrid/ZustandAusbauVerteilernetze2020.pdf?__blob=publicationFile&v=3
/9/ Frontier Economics (2020), Welchen Wert haben Stromverteilnetze in der Energiewende? En ligne : https://www.frontier-economics.com/de/de/news-und-veroeffentlichungen/news/news-article-i7915-electricity-distribution-companies-and-their-contribution-to-the-energy-transition/
/10/ Boston Consulting Group (2021) Climate Paths 2.0, A Program for Climate and Germany’s Future Development, en ligne : https://english.bdi.eu/publication/news/climate-paths-2-0-a-program-for-climate-and-germanys-future-development/
/11/ Allemagne-Energies (2021), Hausse des coûts pour le maintien de la stabilité du réseau de transport en 2020, en ligne : https://allemagne-energies.com/2021/05/05/hausse-des-couts-pour-le-maintien-de-la-stabilite-du-reseau-de-transport-en-2020/
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