Débats républicains

L'urgence énergétique (partie III): Bilan actuel des énergies renouvelables

Par Thierry DE LAROCHELAMBERT
Vendredi 30 mars 2007

article publié dans la lettre 524

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Dans le volet II, nous avons évalué les puissances et énergies colossales que représentent les flux énergétiques renouvelables exploitables (hydraulique, solaire, éolien, biomassique, géothermique, marin), et nous avons examiné les potentiels énergétiques récupérables dans le monde et en France à l'aide des techniques actuelles ou en développement.

L'examen de ces chiffres montre qu'en utilisant les techniques actuelles, les énergies renouvelables peuvent très largement subvenir aux besoins d'énergie (chauffage, transport, électricité) en France et dans le monde.

Dans ce volet, nous comparons le bilan énergétique renouvelable français actuel à celui des autres pays européens. Le bilan financier comparé des énergies sera abordé dans un autre article.

1. Productions et consommations renouvelables en France

Dans la comptabilité officielle 1, la production d'énergie renouvelable en France en 2005 totalise 17,5 MTEP1, soit 12,7% de la production totale d'énergie primaire du pays (137,6 MTEP). Elle était de 18,1 MTEP en 2004 (13,1% du total de 137,9 MTEP) car la baisse de la pluviométrie a entraîné une baisse de 13,1% de la production hydraulique, malgré une hausse de la production éolienne et photovoltaïque.

Mais cette comptabilité gonfle artificiellement la production d'électricité nucléaire en la divisant par le rendement des centrales (33%) qui perdent les 2/3 de leur énergie thermique dans l'eau de refroidissement des rivières, des fleuves ou de la mer. La part réelle des énergies renouvelables dans la production énergétique française est donc de 29,6% en 2005 (30,2% en 2004), ce qui est conforme à la réalité de notre pays, traditionnellement grand producteur d'hydroélectricité et surtout de bois.

La production d'énergie électrique renouvelable française a été de 57,9 TWh2 en 2005, soit 10,0% des 575,4 TWh de la production électrique totale (66,1 TWh en 2004 sur 573,8 TWh, soit 11,5%), alors que l'électricité d'origine nucléaire atteint 451,5 TWh (38,8 MTEP) en 2005 (78,5%).

Mais en tenant compte des 60,3 TWh d'électricité nette exportée ; de l'autoconsommation de 25 TWh par les centrales (essentiellement nucléaires pour l'enrichissement du combustible), ainsi que des pertes d'énergie électrique dans la distribution par les lignes THT (entre 6 et 10% de la production totale selon les calculs), la part réelle (ou réaliste) de l'électricité renouvelable produite et consommée en France s'élève en 2005 à 12,5% de la production totale utile.

D'autre part, le chauffage électrique des bâtiments représente un véritable gaspillage physique d'électricité étant donné le mauvais rendement des centrales et les pertes en ligne. Il entraîne un suréquipement de production électrique pour répondre aux quelques jours de pointe de surconsommation en hiver (la puissance maximale appelée a été de 84,7 GW en 2003), nécessitant le recours aux centrales d'appoint au fioul, charbon et gaz et à des importations supplémentaires de combustibles fossiles, en produisant davantage de gaz à effet de serre. La part de l'électricité nécessaire en France est donc fortement surévaluée par le développement anarchique et volontaire du chauffage électrique et des pompes à chaleur à faible performance. Nous reviendrons sur la rationalisation de la consommation énergétique et sur la structuration de la production dans un prochain volet de cette étude.

Si l'on se tourne maintenant du côté de la consommation d'énergie finale (énergie réellement utilisée par tous les types d'utilisation), la part des énergies renouvelables en France n'est plus que de 9,9 % de la consommation d'énergie finale française de 176,2 MTEP en 2005 (10,2% en 2004). Il est à noter que l'électricité consommée en 2005 représente 36,4 MTEP (20,6% de la consommation finale), mais encore une fois il faudrait décompter l'autoconsommation d'électricité par les centrales, au prorata de l'électricité non exportée, soit 1,9 MTEP.

Le nucléaire ne fournit donc que 15,2 % de l'énergie utile consommée en France, dont une grande partie est inutilement gaspillée en chauffage électrique et transport de lignes électriques.

L'essentiel de la consommation énergétique française est en fait représentée par les produits pétroliers et gaziers (85,8 et 37,2 MTEP en 2005), soit au total 69,8% de la consommation finale.

2. Le mythe de l'indépendance nationale

Officiellement, le taux d'indépendance énergétique de la France est de 49,8% en 2005 2 mais la base de calcul de ce taux est purement idéologique, comme nous allons vite le constater et comme l'on montré de nombreuses études indépendantes françaises et étrangères basées sur la comptabilité réelle des énergies extraites et converties nationalement.

Il est totalement biaisé par la comptabilisation officielle de la production électronucléaire comme production d'origine française, alors que le minerai d'uranium est entièrement importé. Le lobby nucléaire justifie cette méthode par la faible part du coût de l'uranium dans le prix de revient du kWh nucléaire, officiellement de l'ordre de 5%, mais ce calcul est tout à fait fallacieux : un calcul identique appliqué à une automobile conduirait à une part d'importation pétrolière dans le coût du km parcouru de l'ordre de 6%! En déduit-on pour autant que notre indépendance nationale est de 94% vis à vis des pays de l'OPEP?

Le concept d'indépendance énergétique nationale ne doit pas être confondu avec celui de sécurité d'approvisionnement. C'est évidemment le devoir de tout gouvernement de constituer des réserves stratégiques d'énergie sous forme de gaz, de pétrole, de chaleur, d'eau de barrage ou d'uranium, capable de subvenir à des ruptures d'approvisionnement de plusieurs mois.

Nous développerons tous ces aspects dans un prochain article.

Hormis les énergies renouvelables, entièrement nationales, la France produit encore du gaz (10,7 TWh), du pétrole (1,18 MTEP) et du charbon (0,24 MTEP) sur son propre sol. L'uranium provient entièrement des pays étrangers. La production nationale d'énergie en 2005 s'élève donc à 19,8 MTEP : le taux d'indépendance nationale réel de la France est de 11,2%. Ce résultat est très voisin de celui de 8% établi par l'étude 3.

3. Bilan de la production énergétique renouvelable en France

Elle est marquée par le décollage des productions éoliennes, solaires thermique et photovoltaïque depuis 3 à 5 ans, et par le socle traditionnellement important de production hydroélectrique et de bois-énergie 4:

• énergie hydroélectrique : 53,2 TWh (2005) ; 61,4 TWh (2004) ; 60,7 TWh (2003)
• produite par une puissance installée de 25 000 MW, dont la petite hydroélectricité (< 10MW) représente 6,7 TWh (2060 MW en 2005) ; 7,5 TWh (2040 MW en 2004).
• L'énergie de pompage-turbinage hydraulique, utilisée comme stockage électrique, n'est pas incluse dans ce bilan.
• La puissance installée en Europe (UE 25) en 2005 est de 91 732 MW (grande hydraulique) et de 11 535 MW (petite hydraulique), pour une production européenne totale de 301,4 TWh.
• La production française représente donc près de 20% de la production européenne ;
• énergie éolienne : 2,20 TWh (2006) ; 0,986 TWh (2005) ; 0,629 TWh (2004)
• produite par une puissance nominale installée de 1635 MW en 2006 (756 MW en 2005 ; 382 MW en 2004).
• L'objectif officiel de la Programmation pluriannuelle des investissement est de 13 500 MW fin 2010 et 17 000 MW fin 2015.

L'injection de cette puissance éolienne dans le réseau électrique a fait l'objet de nombreux rapports. Celui de l'EWEA (European Wind Energy Association) montre que le réseau européen actuel est capable d'absorber au moins 20% de puissance éolienne sans poser de problèmes techniques 5, confirmant celui de l'IEA (International Energy Agency) qui conclut que " la question d'une limite supérieure à la pénétration des énergies renouvelables sur les réseaux existants est économique et politique plus que technique " 6. Il faut savoir qu'actuellement, l'éolien dépasse déjà 20 % de la production électrique au Danemark qui s'est fixé 80% en 2025!

En France, RTE (Réseau de Transport d'Electricité) collabore avec Météo France pour installer une gestion prévisionnelle de la puissance éolienne intégrant l'effet de foisonnement, c'est à dire la complémentarité entre zones plus ventées et moins ventées qui compense l'intermittence du vent. Le CNRS travaille sur les dispositifs tampons de stockage électrique (supercondensateurs, piles à combustibles), tandis que les laboratoires d'EDF, de l'INPG et de certaines entreprises réfléchissent déjà à la gestion informatique des futurs réseaux électriques intelligents, décentralisés et interconnectés7.

Comparée aux autres pays européens, la France a perdu son avance technologique éolienne des années 60 après avoir investi massivement l'argent public dans l'industrie nucléaire ; elle est aujourd'hui à la traîne mais progresse rapidement sous l'effet des investissements massifs des compagnies européennes et américaines, du fait de l'énorme progression technologique des grandes éoliennes, de la forte rentabilité de l'énergie éolienne et de sa grande rapidité de mise en oeuvre.

En effet, la productivité des grandes éoliennes actuelles de série de 3 MW est de l'ordre de 4700 kWh/an par kW nominal en mer et 2600 kWh/an par kW nominal sur terre 8, soit un facteur de charge équivalent à puissance nominale de 54% en mer et 30% sur terre (mais les éoliennes modernes fonctionnent de toute façon plus longtemps puisqu'elles suivent la puissance du vent même en dessous de la puissance nominale, et ramènent progressivement leur puissance à zéro jusqu'à des des limites de vent supérieures à 200 km/h).

De plus, les éoliennes sont aujourd'hui les techniques offrant la durée de remboursement énergétique la plus courte. Le calcul détaillé de l'énergie et des matériaux dépensés pour fabriquer une grande éolienne de série de 3 MW au Danemark (mêmes conditions qu'en France) conduit aux résultats suivants 8:

coût énergétique total: 8,1 MWh avec une production de 14 230 MWh/an pour une éolienne en mer (durée de remboursement énergétique 6,8 mois) ; 4,3 MWh avec une production de 7890 MWh/an pour une éolienne sur terre (durée de remboursement énergétique 6,6 mois); émission de CO2 : 5,2 g/kWh produit sur 20 ans en mer ; 4,6 g/kWh sur terre (à comparer à la production moyenne de 548 g/kWh produit par l'ensemble des centrales électriques).

La production électrique éolienne en Europe (UE 25) en 2006 a été de 81,4 TWh avec une puissance nominale de 48 042 MW, ce qui représente une productivité moyenne de 1700 kWh/an par kW nominal.

C'est l'Allemagne qui fournit actuellement le plus gros effort (30,4 TWh avec 20 622 MW), suivie de l'Espagne (24,0 TWh avec 11 615 MW) et du Danemark (6,1 TWh avec 3137 MW). Les puissances moyennes des éoliennes installées en 2006 sont : 1,7 MW (France) ; 1,85 MW (Allemagne) ; 1,4 MW (Espagne) ; 2,1 MW (Royaume Uni) ;

• énergie solaire thermique : 39 kTEP (2005) ; 32 kTEP (2004) ; 29 kTEP (2003)

produite par 913 900 mètres carrés de capteurs en 2005 (792 500 en 2004 ; 716 400 en 2003).

Alors que la France est un pays bien ensoleillé, sa capacité de production solaire thermique installée est encore très modeste comparée aux pays leaders européens en 2005 : 7 109 000 mètres carrés en Allemagne (7,8 fois plus) ; 3 047 000 mètres carrés en Grèce (3,3 fois plus) ; 2 600 000 mètres carrés en Autriche (2,8 fois plus). Si l'on rapporte cette capacité au nombre d'habitants, la France tombe à la 11ème place avec seulement 13,2 mètres carrés/1000 habitants, loin derrière Chypre avec ses 582,4 mètres carrés/1000 habitants!

Avec pour toute ambition une prévision de 200 000 chauffe-eau solaires d'ici 2010, la loi de programmation de 2006 est ridiculement en dessous des investissements nécessaires et possibles pour notre pays, quand l'Allemagne met en oeuvre toute une logistique d'industries, d'installateurs formés et de bureaux d'études et de politique fiscale pour rendre maximale la production solaire thermique dans tout le pays!

Cette absence de volonté politique forte est d'autant plus regrettable que les systèmes de chauffage solaire et de chauffe-eau solaire européens sont devenus particulièrement performants avec des rendements moyens d'installation de 50 à 60%, sans parler de ceux des usages industriels et collectifs encore plus élevés.

De plus, c'est un investissement énergétique sur l'avenir efficace puisque la durée de remboursement énergétique des systèmes solaires thermiques est comprise entre 1,4 et 2,3 ans en moyenne européenne 9, avec des durées de vie bien supérieures à 30 ans;

• énergie solaire photovoltaïque : 35 GWh (2005) ; 27 GWh (2004) ; 19 GWh (2003)

produite par une puissance-crête installée de 33 MWc en 2005 (30,7 en 2004 ; 21,1 en 2003). Là encore, la France est très en retard dans sa capacité de production électrique solaire. En 2005, l'Allemagne atteint une puissance de 1537 MWc (47 fois plus), et le Luxembourg produit 51,5 Wc par habitant contre 0,54 en France (95 fois plus). Pourtant, les immenses progrès réalisés et en cours dans la fabrication et les performances des photopiles ouvrent de très grandes perspectives pour les 20 ans à venir, faisant dire à Philippe MALEBRANCHE (CEA) qu' " à terme, le solaire va s'imposer... parce qu'il sera économiquement le plus rentable " et pourrait assurer 40% de la consommation électrique nationale (Le Monde, 9.11.06). De plus, et contrairement aux fausses rumeurs lancées par le lobby nucléaire, la durée de remboursement énergétique des installations photovoltaïques se situe entre 1,6 et 3,3 années de production selon les pays 10 avec des durées de vie supérieures à 25 ans;

• biomasse solide (bois, pailles, déchets): la France produit 1,7 TWh d'électricité et 9,1 MTEP de chaleur par an actuellement.

La France est le premier pays européen dans la filière bois-chaleur, et la Finlande le premier dans la filière bois-électricité avec 10,2 TWh en 2005, mais les techniques de cogénération électricité + chaleur se développe rapidement en Allemagne et aux Pays-Bas;

• biogaz (déchets végétaux, animaux, urbains): la France annuellement 0,21 MTEP de biogaz dont une partie est utilisée pour produire 0,46 TWh d'électricité.

Mais la production de biogaz en France est très en deçà de son potentiel réel et très loin derrière le Royaume-Uni et l'Allemagne (1,6 MTEP/an chacun);

• biocarburants (éthanol, biodiesel, huiles végétales) : il faut distinguer les productions
• de bioéthanol : 75 kTEP (2005) ; 52 kTEP (2004); 49 kTEP (2003)

Comme nous l'avons dit dans le volet (II) de cette étude, c'est la filière la moins efficace de conversion solaire, même si elle reste au-dessus du rendement de la production d'essence à partir du pétrole. Il est cependant prévu de la développer à hauteur de 0,54 MTEP/an en 2010 sur 274 000 ha, mais il faudrait développer des modes de production beaucoup plus efficaces et écologiques;

• de biodiesel : 401 kTEP (2005) ; 367 kTEP (2004); 350 kTEP (2003)

L'Allemagne est le plus gros producteur européen avec 1,5 MTEP/an. Le plan 2010 prévoit d'atteindre 2,7 MTEP/an en France sur 2,2 Mha, mais les HVP (huiles végétales pures) pourraient changer la donne ;

• énergie géothermique : en 2005, la France a produit 95 GWh d'électricité par géothermie haute température et 130 kTEP en géothermie basse température, ce qui la place en 3ème position européenne. Mis à part le projet électrique de 1,5 MW de Soultz-sous Forêt nécessaire pour explorer la faisabilité de la géothermie profonde sèche, aucun développement n'est prévu dans la géothermie basse température.

Par manque de volonté politique, la France a perdu son avance dans la filière géothermique alors que ce gisement est très élevé et offre un grand potentiel de stockage thermique.

• 1 L'énergie en France. Repères, Observatoire de l'Énergie, Ministère de l'Économie, des Finances et de l'Industrie (2006)
• 2 Le bilan et la facture énergétique pour la France en 2005, rapport du Ministère de l'Économie, des Finances et de l'Industrie (avril 2006)
• 3 Une géopolitique mondiale de l'énergie et un plan stratégique pour la France, Pascal RENARDET, Revue française de Géopolitique, vol. 2, ELLIPSES (2004)
• 4 Etat des énergies renouvelables en Europe, EurObserv'ER (2006)
• 5 Large scale integration of wind energy in the European power supply: analysis, issues and recommandations, EWEA (déc. 2005)
• 6 Variability of wind power and other Renewables : Management Options and Strategies, IEA, 2005
• 7 Systèmes solaires, vol 177 (janv. 2007)
• 8 Life cycle assessment of offshore and onshore sites windpower plants based on Vestas V90-3.0 MW turbines, VESTAS, Denmark (mars 2005)
• 9 Energy Payback Time - A Key Number for the Assessment of Thermal Solar Systems, E. STREICHER, W. HEIDEMANN, H. MÜLLER-STEINHAGEN, Proceedings of EuroSun Freiburg (juin 2004)
• 10 Compared assessment of selected environmental indicators of photovoltaïc electricity in OECD cities, International Energy Agency (mai 2006)

Prochain volet :

L'urgence énergétique (IV) : Le nucléaire, entre dogme et réalités