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32% ou 40% ? Ce qui se cache derrière nos engagements à l'horizon 2030 dans le système électrique.

 

En 2018, le ministre François de Rugy qui venait de succéder à Nicolas Hulot annonçait que l’objectif sur la part de la production renouvelable dans notre production d’électricité passait de 32% à 40%. Certains y voient aujourd’hui une mainmise de l’Europe sur la stratégie énergétique française [Leveque 29-09-2021], mais il faut rappeler que ce n’est pas l’Europe qui a inventé ces objectifs et qu’il s’agissait alors plutôt d’une mise en cohérence avec l’objectif de 50% de nucléaire dans le mix électrique, que Nicolas Hulot avait repoussé de 2025 à 2035 et donc d’une initiative française. Certains pensent encore que ces chiffres ne sont liés à aucune réalité technique et qu’ils nous contraignent par pur dogmatisme au développement des renouvelables. L’objectif de ce court texte est de rappeler quelques ordres de grandeur en lien avec ces deux pourcentages (32% et 40%) afin d’exposer les contraintes qu’ils traduisent qui sont propres aux évolutions de notre système. Dans ce post, nous allons expliquer deux choses :

  • 1 - même si l’on prône le développement du nucléaire aujourd’hui, avec de nouveaux EPR, ou plus tard des SMR, il est indispensable de développer les renouvelables à l’horizon 2030 afin d’atteindre au moins 32% en 2030.
  • 2 - le niveau de développement que l’on envisage (32% ou 40%) à cet horizon 2030 dépend lui plutôt de ce que l’on prévoit de faire par la suite, à l’horizon 2060.

Plusieurs des options qui s’offrent à nous à cet horizon 2060 sont aujourd’hui étudiées par RTE [FutureEnergetique2050-Consultation] dans son travail de prospective “Futurs énergétiques en 2050” qui sera publié le 25 octobre 2021 (je mettrai à jour à la marge ce post probablement à cette date, ou j’en ferai un nouveau) [XavierPiechaczyk2021-10-07]. Nous en avons déjà parlé [France-Allemagne-Nucleaire]. Parmi ces options, nous allons ici en rappeler 2 :

  • l’option “N1” qui vise un développement modéré du nouveau nucléaire avec seulement 8 paires à l’horizon 2060 (27 GW de nucléaire en 2060, sans doute une partie sous forme de SMR).
  • l’option “N3” qui envisage un développement plus important du nucléaire pour maintenir 50% de nucléaire dans la production d’électricité à l’horizon 2060 avec la construction d’environ 50 GW de nucléaire. Cette puissance correspond à celle de 30 réacteurs comme Flamanville qu’il faudrait construire d’ici 2060, ce qui signifie, en moyenne entre 2035 et 2060 plus de 2 réacteurs mis en service par an. Notons que la notion de réacteur est ici abstraite car une partie se ferait sous forme de SMR, plus petits et plus nombreux. Par ailleurs, le parti pris du N03 porté par une partie de l’industrie nucléaire est de n’en construire que la moitié à l’horizon 2050 et de garder 24 GW du parc historique en fonctionnement à cet horizon. Le reste serait donc à construire entre 2050 et 2060, ou plus tard.

Nous allons montrer que dans l’option “N1”, il est assez naturel de viser 40% d’EnR électrique pour 2030 alors que dans l’option “N3”, il serait sans doute préférable de viser 32% d’EnR électrique en 2030.

Détail de l’analyse sur les évolutions à l’horizon 2030

La part des renouvelables est aujourd’hui de 21% de la production d’électricité (116 TWh/550 TWh). Pour analyser la situation à l’horizon 2030 il faut faire un bilan simplifié en intégrant ce qui est inévitable/souhaitable indépendamment du développement des renouvelables : compter les nouvelles productions autres que renouvelables et les pertes de production à venir, ainsi que les augmentations de consommation.

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Figure 1 – PProduction d’électricité en 2018 d’après le bilan électrique [RTE2019]. La consommation était de 474 TWh et les exportations de 75 TWh.

La consommation d’électricité doit augmenter à l’horizon 2030 pour soutenir la décarbonation progressive du transport avec des véhicules électriques ainsi que celle du chauffage avec des pompes à chaleur, tout en maintenant nos exportations. RTE prévoit à l’horizon 2030 (voir p14 ici [FutureEnergetique2050-Consultation]) une consommation supplémentaire d’électricité d’environ 50 TWh malgré des mesures d’efficacité et de sobriété énergétique qui sont aussi nécessaires comme par exemple avec la rénovation des bâtiments.

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Figure 2 – Chiffres clés du SDDR 2019 pour le scénario PPE [IntroductionSDDR2019] à l’horizon 2035 (voir p21). On peut noter que l’augmentation de la consommation d’électricité prévue en 2019 par la PPE est bien moins importante que celle prévue par l’analyse en cours de RTE [FutureEnergetique2050-Consultation].

Regardons maintenant les évolutions à venir sur la production d’électricité hors de celle des renouvelables. La production thermique carbonée (gaz/charbon) doit évoluer à la baisse. Pour l’horizon 2035, l’objectif affiché de la PPE (cf Figure ci-dessus) est de passer de 40 TWh à 25 TWh. On peut imaginer qu’en 2030 on soit à 30 TWh (donc -10 TWh sur le thermique).

Du côté du nucléaire, notons d’abord que même si le futur gouvernement décide une relance, avec la construction de nouveaux EPRs, ce qui est sans doute souhaitable, ces nouvelles centrales ne seront pas mises en service avant 2035 (hors Flamanville 3). Ainsi, du côté du nucléaire, il faut plutôt essayer de chiffrer une baisse de production, qui pourrait être d’environ 10 TWh à cause du carénage, 10 TWh par baisse du facteur de charge à cause des renouvelables (je discute ces deux chiffres dans l’annexe). Sans fermeture de centrale nucléaire, cela pourrait donc représenter 20 TWh en moins.

Nous allons faire ici 2 scénarios concernant les fermetures de centrales nucléaires et l’évolution des exportations à l’horizon 2030.

  • Scénario a - Pas de fermeture de centrale nucléaire à cet horizon et baisse de nos exportations de 20 TWh.
  • Scénario b - Les exportations augmentent de 10 TWh, et 5 réacteurs de 900 MW sont fermés (- 28 TWh, voir annexe pour le calcul)

On peut voir dans le tableau ci-dessous un récapitulatif de cette analyse. Les chiffres de 32% et de 40% apparaissent, par construction, dans ces deux scénarios.

Système Aujourd’hui 2030 - a 2030-b
EnR 115 TWh 190 TWh 247 TWh
Nucléaire 390 TWh 370 TWh 342 TWh
Thermique fossile 40 TWh 30 TWh 30 TWh
Production totale 545 TWh 590 TWh 619 TWh
Consommation 475 TWh 525 TWh 525 TWh
Exportation 70 TWh 65 TWh 94 TWh
Part EnR dans Prod 21 % 32 % 40 %

Table 1 – deux scénarios d’évolution qui mènent à 32% et 40%. [Fichier excel]

Notons que ce sont des évaluations en énergie annuelle et non en puissances instantanées. Les analyses concernant l’équilibre offre-demande heure par heure ainsi que les flux réseaux ont été faites sur 200 années météo et plusieurs scénarios dans le [SDDR2019] par RTE en 2019.

Il est vrai que pour un analyste du système électrique, fixer un objectif sur la part des renouvelables ce n’est pas faire les choses dans un ordre “logique”, mais l’on conviendra que ces valeurs correspondent à des évolutions naturelles du système. On peut même y lire une certaine marge de manœuvre entre +/- d’export, +/- de fermetures de centrales nucléaires. Comme nous allons le voir maintenant, cette marge de manœuvre est utile.

Fermetures de centrales nucléaires, que faut-il anticiper ?

L’âge moyen de nos 56 réacteurs est de 35 ans et même si l’on prolonge la plupart des centrales, il semble risqué (sur le plan industriel, économique, …) de compter sur le fait que nous pourrons toutes les prolonger à 60 ans ou au-delà. En 2030 Tricastin aura 50 ans, en 2035 22 réacteurs auront aussi 50 ans. Aujourd’hui l’ASN dit que « rien ne permet de garantir que d’aller au-delà de 50 ans voir de 60 ans sera possible » [ASN-prolongation]. Par ailleurs, au-delà de 50 ans, même avec l’approbation de l’ASN sur le plan de la sécurité, la question peut se poser sur le plan économique en fonction des centrales, par exemple, suite à un défaut de fabrication, certaines centrales de 900 MW ont eu des générateurs de vapeur changés très tôt dans leur cycle de vie. Il n’est pas simple d’accompagner la fin de vie d’un réacteur, sur le plan social et territorial d’un côté, et vis-à-vis du système électrique de l’autre. Pourtant, même si toute fermeture prématurée n’est pas souhaitable vis-à-vis de l’enjeu climatique, il me semble présomptueux aujourd’hui de n’envisager aucune fermeture à l’horizon 2030.

Vu que ce sujet est à la fois très sensible et complexe, il me faut insister sur l’asymétrie dans les risques relatifs aux décisions que l’on prend aujourd’hui. D’un côté, ce serait un problème de ne pas anticiper de fermeture avec le risque de se retrouver en 2035 avec 22 réacteurs problématiques alors que nous mettons 10 ans au mieux à en construire de nouveaux, et que la “falaise” de vieillissement arrivera ensuite avec les 34 autres réacteurs [SFENFalaise]. De l’autre, fermer avant 50 ans une centrale qui fonctionne encore sera toujours une mauvaise décision. Mais la difficulté de la planification du système électrique est qu’il faut prendre des décisions aujourd’hui sans avoir la connaissance de ce que seront les choses dans 10, 15 ou 20 ans. A la limite, si l’on garde tous nos réacteurs en service à l’horizon 2060, nous offrirons aux générations futures la gestion d’un parc dont l’âge moyen sera de 75 ans, avec la certitude que cela implique de grandes difficultés. L’expérience de Flamanville et les observations de l’ASN sur le manque de main d’œuvre [ASN042021-Carenage] pour le carénage ne nous mettent pas en confiance sur les temps de construction, et devraient nous pousser à relancer la filière par la formation et de nouvelles constructions, mais aussi en anticipant la possibilité de fermetures. Et si celles-ci ne s’avèrent finalement pas nécessaires aussi tôt ? Alors, nous pourrons ajuster par les exportations différentes, ou peut-être une utilisation pour fabriquer l’hydrogène.

En quoi l’horizon 2060 nous contraint pour 2030.

Regarder seulement l’horizon 2035 nous fait passer à côté d’une partie importante du problème et ne nous permet pas de discuter complètement les alternatives 32%/40%. C’est une des raisons pour lesquelles RTE est en train de faire un bilan prévisionnel à l’horizon 2050/2060 dont les résultats vont être donnés prochainement et dont j’ai déjà parlé très largement ici [France-Allemagne-Nucléaire]. Si l’on s’en réfère à ce qui est publié pour l’instant dans ces scénarios [FutureEnergetique2050-Consultation], en 2060 nous pourrions avoir entre 650 et 700 TWh de consommation. Regardons deux scénarios de des scénarios analysés dans cette étude et voyons en quoi l’un rend le 32% suffisant alors que l’autre nécessite de viser 40%.

—Scénario N1— Dans ce scénario, le nucléaire est relancé avec environ 16 EPR à l’horizon 2060, peut-être 8 seulement à l’horizon 2050. Ce scénario permet de relancer le nucléaire de manière claire et significative mais avec une certaine prudence au vu de ce qui se passe avec Flamanville. Cette relance pourrait nous permettre de développer la filière à l’international, en concrétisant des ventes en Inde ou en Pologne. Côté renouvelable, dans ce scénario N1, il va falloir en 2050 (d’après ce qui est publié par RTE) : 110 GW de PV (au lieu de 10 aujourd’hui, donc +3.5GW/an), 55 GW d’éolien on shore au lieu de 17 (donc +1.3 GW/an) aujourd’hui, donc + et 45 GW d’éolien off shore (contre rien aujourd’hui donc +1GW/an). Si l’on applique ce taux de croissance aujourd’hui à la filière, on arrive en 2035 des capacités proches de celles prévues par la PPE : 50% EnR en 2035, et à peu près 40% en 2050 avec un peu plus d’éolien en mer et moins d’éolien sur terre (considérer que ces deux catégories se développent au même moment et de manière constante est une approximation évidemment. Notons que la durée de vie des éoliennes aujourd’hui est plutôt autour de 25-30 ans et que les éoliennes construites aujourd’hui ne seront sans doute plus là en 2060. Pourtant, les développements actuels servent à cet horizon car ce qui prend le plus de temps dans le montage d’un projet éolien et qui contribue de manière importante dans le coûts c’est la recherche du terrain, l’autorisation de raccordement, le raccordement. Lorsque l’éolienne aura 25 ans ce sera très facile de faire ce qu’on appelle du “repowering” dont j’ai déjà parlé [ici] (peut-être changer juste les pales et le moteur, d’ailleurs aujourd’hui les éoliennes qui s’arrêtent à 25 s’arrêtent plus pour être “améliorées” que parce qu’elles ne peuvent plus fonctionner). Ce sera facile, rapide et peu cher.

— Scénario N03— Il est difficile de compter sur le parc actuel à l’horizon 2060. Ainsi, si nous voulons arriver à 50% de nucléaire en 2060, il faudra développer environ 50-60 GW de nouveau nucléaire soit environ 30-35 réacteurs comme Flamanville avant 2060. Cela veut dire entre une et deux mise en service par an entre 2035 et 2060. Évidemment, il faudra sans doute changer d’option technologique en cours, peut-être avec des SMR, et cela implique de relancer toute une filière. Dans ce scénario il est peut-être superflu de s’imposer d’être à plus que 32% de renouvelable en 2030 mais le développement des renouvelables est nécessaire et doit tout de même atteindre 50% en 2060. Je n’ai pas connaissance de scénario plus engagé sur le nucléaire (sauf le scénario de sauvons le climat), et il me semble très problématique vis à vis de l’enjeu climatique que certains politiques ou influenceurs prônent aujourd’hui l’arrêt du développement des renouvelables. On notera au passage que l’horizon 2060 est techniquement le plus important et que 2050 est plus « politique ». En effet, si l’on prend 2050 pour horizon, la tentation est encore de remettre à plus tard des fermetures dans le parc nucléaire historique, ce qui devient beaucoup plus difficile à l’horizon 2060. Notons que c’est un peu le parti pris de l’industrie nucléaire qui porte le N03, limitant ainsi le nombre d’EPR à construire, avec encore 24 GW de nucléaire historique en 2050. Ceci impliquerait de construire 24 GW de nouveau nucléaire entre 2050 et 2060, mais permet certainement d’abaisser le coût complet du système en 2050 par rapport à un développement d’EPR un peu plus anticipé.

Notons que ce dernier scénario est, parmi les scénarios étudiés par RTE, le plus ambitieux quant au développement du nucléaire et que malgré tout, les renouvelables y tiennent une place de choix. A ce sujet le président de RTE rappelle [XavierPiechaczyk2021-10-07]: “Dans le scénario qui comporte le plus de nucléaire, RTE prévoit environ 50% de production nucléaire en 2050. Nous ne retenons pas ce chiffre parce qu’il est celui fixé par la loi mais parce que c’est une limite industrielle évoquée par la filière nucléaire : pour atteindre ces 50% il faudrait que la France soit capable de construire en 30 ans à peu près 14 EPR, une quinzaine de SMR et de prolonger certaines tranches nucléaires au-delà de 60 ans. C’est une trajectoire ambitieuse que nous étudions.”

Conclusion

Ce qu’il faut retenir de cette analyse, c’est que l’objectif que l’on se fixe pour 2030-2035 est à la fois lié à ce qui va se passer d’ici cette échéance, et à ce que l’on projette pour la période 2035-2060. Ainsi, dans un scénario de type N03 avec une relance de la filière nucléaire avec environ 35 GW de nouveau nucléaire à construire à l’horizon 2060, il semble inutile de se forcer à aller à 40% en 2030 et presque 50% en 2035 puisque ces 50% n’arriveront qu’en 2050. Dans ce scénario il faut tout de même atteindre 32% car aucune nouvelle centrale nucléaire (hors Flamanville) ne sera mise en service avant 2035 et que notre consommation électrique doit augmenter malgré la sobriété nécessaire. Par contre, dans le scénario N1, qui prévoit une relance du nucléaire, sans y lacher toutes nos forces, avec la construction d’environ 4 pairs d’EPR à l’horizon 2050 et plus à l’horizon 2060, il est nécessaire de se fixer des objectifs plus ambitieux que 32% sur les EnR pour avoir le bon rythme de développement à l’horizon 2050-2060. L’objectif de 40% est alors assez bien calibré, d’autant que plus on avancera plus l’acceptabilité sera une difficulté et une source de ralentissement du développement.

Contrairement à une idée reçue qui fait de l’Europe la coupable lorsqu’un choix de nous faisons ne satisfait pas une partie des Français, je dirais que sur les sujets énergétiques elle ne choisit pas à notre place. J’espère personnellement que la taxonomie en cours de finalisation va inclure le nucléaire et n’incluera pas le gaz naturel (en laissant bien sûre la possibilité de traiter différemment le gaz vert). Il me semble que l’Europe nous pousse à discuter avec nos voisins, à échanger et surtout à étayer notre argumentaire « en interne ». Au fond, nous avons notre politique énergétique à construire et le choix devrait se faire entre 32% en 2030 et 40% en 2030, surtout en fonction de ce que nous voulons pour après : M0 (100% EnR) N1(20% nucléaire), N2(35%nucléaire) et N03(50% nucléaire). C’est pour cela que RTE est sur cette étude complexe depuis un bon bout de temps maintenant. Ce sujet aura (on l’espère) une place importante dans le débat démocratique à l’approche des élections. Rappelons nous ce qui a fait que N. Hulot a repoussé l’objectif des 50% en 2035 : le bilan prévisionnel de RTE 2017 avec ses scénarios Ohm, Ampère, …

Ce que j’espère aussi, c’est que le débat ne sera pas seulement “zéro renouvelable Vs zéro nucléaire en 2050 », car ce sont deux solutions caricaturales même si certains politiques aiment leur simplicité et que certains « influenceurs » y trouvent quelques suiveurs de plus. Ce dont nous avons le plus besoin il me semble, vis à vis de l’engagement nécessaire dans ces transitions, c’est de faire société, à l’échelle locale, à l’échelle de la France, à l’échelle européenne. Si nous faisons société à l’échelle de notre pays, en nous emparant du sujet avec un projet clair et structuré sur le long terme, nous saurons nous faire comprendre de Bruxelles et de tous ceux qui y font du lobbying. Faire de l’Europe notre bouc émissaire, c’est perdre de vue l’horizon planétaire du problème climatique.

Annexe - baisse de la production nucléaire due au carénage et à la flexibilisation du nucléaire.

— Carénage : - 10 TWh — En 2030, le carénage pourrait concerner en moyenne 5 réacteurs par an et pourrait faire perdre 25% de la production de ces réacteurs sur l’année (3 mois de maintenance en plus en moyenne), ce qui pourrait représenter environ 10 TWh de moins.

— Baisse du facteur de charge du nucléaire : - 10 TWh — pour l’horizon 2035 dans le scénario “PPE”, RTE a produit des estimations dans le rapport [IntroductionSDDR2019] (voir p21 et Figure ci-dessous) qu’avec un mix électrique 50% nucléaire en 2035 le facteur de charge du nucléaire pourrait baisser (à cause de l’intermittence des renouvelables), et passer de 69% en 2018 à 68% en 2035. 1% de 350 TWh pourrait donc amener une baisse de 3.5 TWh. Cette estimation est très probablement assez optimiste du fait du niveau d’exportation prévu dans ce scénario PPE, il y a une question ici qui fera l’objet d’un post futur plus détaillé et avec des évaluations quantitatives. Il semble clair que cette baisse de facteur de charge n’est pas négligeable, surtout au-delà de 50% de renouvelable. D’un autre côté, elle est aussi souvent l’objet de contre-vérités fondées plus sur une intuition simpliste (le renouvelable qui viendrait seulement prendre la place du nucléaire) et un militantisme anti-renouvelable que sur une évaluation chiffrée. Prenons ici 10 TWh pour avoir un ordre de grandeur (qu’il faut comparer aux 130 TWh de renouvelables qui viennent s’ajouter à l’horizon 2030 dans ces scénarios).

– Fermeture – chaque réacteur fermé est supposé être un 900 MW avec un facteur de charge de 70% et donc produire 5.5TWh.

Bibliographie

[Leveque 29-09-2021] L’Union européenne a-t-elle mis fin à une politique commune de l’énergie ? François Lévèque. Tribune 29 Septembre 2021

FutureEnergetique2050-Consultation. Futurs énergétiques 2050. Bilan de la Phase I. Synthèse et enseignements issus de la consultation publique. RTE juin 2021.

France-Allemagne-Nucleaire Post de mon blog Avril 2021.

RTE2019 Bilan électrique 2020 de RTE.

IntroductionSDDR2019 Introduction du schéma de développement décénnal du réseau 2019.

SFENFalaise. Note de la société française d’électricité nucléaire (SFEN) sur le renouvellement du parc nucléaire français. Avril 2019.

ASN-prolongation Intervention du président de l’ASN - Avril 2021. Séquence sur la durée de vie des centrales actuelles.

ASN042021-Carenage Intervention du président de l’ASN - Avril 2021. Séquence sur le carénage.