Notre électricité en 2050 : pénurie annoncée

Éclairage signé Serge Gil, ingénieur hydraulicien et ancien chef de services techniques et de sécurité au Commissariat à l’Energie Atomique (CEA).

Troisième et dernière partie : la pénurie annoncée

Où en serons-nous avec nos besoins en électricité en 2050 ? De quels moyens disposerons-nous pour les satisfaire ? Quel est le scénario le plus probable des 30 ans à venir ?

Nous avons vu dans la première partie l’estimation des besoins. Aux 475 TWh consommés en 2019[1], il faudrait ajouter 250 TWh dont 240 dus aux règlementations relatives aux véhicules et chauffage-climatisation. Soit 725 TWh en 2050. Valeur hors production d’hydrogène (voir 1^ère partie).

Dans la deuxième partie nous avons traduit ces besoins en termes de production nécessaire pour, en 2050, y faire face. Cette dernière partie envisage les scénarii les plus vraisemblables pour parvenir à avoir une quantité d’électricité couvrant nos besoins, à niveau de vie égal, à cette proche échéance.

Toutes les études sur l’électricité en 2050 se limitent aux besoins, en détaillant parfois la répartition des différentes sources, sans préciser la faisabilité des installations dans notre contexte politique et financier.

N.B.: 1/ Ne pas s’effrayer avec les chiffres! Indispensables pour être juste, mais la seule unité à connaître est le kWh (kilowattheure[2]) et surtout, à l’échelle de la France, le térawattheure TWh: 1 milliard de kWh.

2/ Il est capital de noter que les estimations ci-après ne sont que des ordres de grandeur. Les chicayas, fusse sur des térawattheures, n’en changeront pas les conclusions.

3/ Le propos de l’étude n’est pas de juger des avantages respectifs des sources de production mais de les quantifier puis de juger des possibilités de réalisation, en fonction de l’estimation des besoins.

***

L’idéal ou théorique imposerait en 2050 (cf. graphique partie 2) un mix électrique comportant:

• 50 % de nucléaire, le maximum toléré par le discours du Président de la République du 27.11.2018, soit de l’ordre de 360 à 365 TWh, représentant de fait, un peu plus que le remplacement de notre parc, au fur et à mesure de l’arrêt des réacteurs actuels à 55 ans. Soit, déduites les installations de Civaux (21 TWh/an) et Flamanville (11 TWh/an), 330 TWh correspondant à la construction de l’équivalent de 29 EPR de 1600 MW en 28 ans[3]. Plus d’un par an. A défaut, les EnRI devront prendre la relève.
• 315 TWh en renouvelables, hors hydraulique, qui pourraient être fournis (dans l’idéal, voir 2^ème partie) pour 20 TWh en biomasse, le tiers des 295 autres en éolien (1/3) par 15 000 éoliennes de 3 MW et le reste en panneaux photovoltaïques occupant environ 290 000 hectares. Plus si le nucléaire est défaillant.
• L’indispensable appoint de centrales à gaz, complément pilotable, triple « roue de secours », à la fois pour effacer les caprices (l’absence) du vent et du soleil, faire face aux pointes de consommation (improbables importations) et à remplacer les réacteurs qui n’auraient pas été (ou ne seront pas) construits en temps utile. L’évaluation de l’apport nécessaire du gaz dépendra du scénario retenu pour les autres productions.

Le bilan: c’est l’addition des possibilités estimées de l’hydraulique (seule sûre), du nucléaire et des EnRI dites « vertes », par opposition au théorique: 50 + 360 + 315 = 725 TWh; le gaz bouchera les trous.

L’étude la plus sérieuse sur l’électricité en 2050 est certainement le rapport RTE « Futurs énergétiques 2050 » de juin 2021 dans le scénario N03 (50 % de nucléaire). RTE situe les besoins 2050 entre 550 et 750 TWh. Large fourchette. En convertissant les puissances installées annoncées, RTE affecte 342 TWh au nucléaire (dont 158 actuels dit historique) et 244 aux EnRI (152 à l’éolien et 92 au solaire). Le total se limite à 586 TWh. En y ajoutant les omissions de l’hydraulique (50 TWh) et 20 TWh de biomasse, on arrive à 650 TWh, loin des 725.

Le nucléaire prolongé (historique): Outre les 30 TWh de Civaux et Flamanville, RTE prolonge 18 réacteurs actuels de 900 et 1300 MW à 60 ans et plus (quel politique prendra le risque ?) pour 158 TWh et estime possible la construction de 18 réacteurs nouveaux type EPR2 (196 TWh).

Alors qu’un seul a été décidé en 40 ans. Aucun des 5 Présidents après Giscard d’Estaing (Polytechnicien) n’a osé affronter la démagogie électorale. Problème aussi de procédures: 20 ans pour Civaux entre décision et mise en service. Et c’était avant les oppositions « d’écologistes », source de multiples recours dilatoires. Restons raisonnables sur la prolongation des réacteurs actuels et tablons sur 12 possibles[4] (102 TWh) au lieu de 18 portés à 60 ans, soit avec les 30 TWh de Civaux et Flamanville, 130 TWh « historiques » en 2050. Si accord de l’Autorité de Sécurité Nucléaire et courage des politiques.

Pour les réacteurs nouveaux, limitons aussi l’optimisme de RTE, vue la lenteur des décisions et procédures. RTE prévoit 184 TWh soit 18 EPR2 par EDF. Fort de son expérience britannique (2 en construction et 2 en commande), avec les réserves ci-dessus, plutôt envisager 10 EPR2 (105 TWh). Prévoir par unité, 7 ans de travaux et, en série, 7 milliards d’euros pièce.

Au pied du mur vers les années 2030/35, il faudra en urgence se tourner vers la Chine et son réacteur Hualong ou HPR1000 (6,5 TWh/an), annoncé construit en 5 ans pour 5 milliards d’euros. Cinq exemplaires soit 35 TWh. Encore quelques SMR[5], une dizaine au mieux, 25 TWh de plus. Avec ces 165 TWh, le total du nucléaire se limitera alors à 295 TWh. Loin des 360. Satisfaction des « anti », la limite de la production à 50 % (360 TWh) ne sera probablement jamais atteinte en raison du vieillissement des installations actuelles et des retards déjà pris et probables dans les décisions.

Les EnRI: vent, soleil (et biomasse ?)

Le solaire, l’éolien et la biomasse sont la panacée de nombre de penseurs. Les études en projection sont foison et pour la plupart exagérément enthousiastes, voire dans la lignée du « 100% renouvelables ». En fait, les valeurs données ne concernent que le nécessaire pour couvrir les besoins, aucune étude ne tient compte de la faisabilité. Les EnRI, vent et soleil, pour parvenir aux 725 TWh demandés en 2050, hors hydraulique (50 TWh), biomasse (20 TWh) et nucléaire (295 TWh), devraient couvrir les 360 TWh restants.

L’éolien se heurte à une opposition populaire croissante, tant sur terre qu’en mer et les emplacements efficaces et visuellement acceptables se raréfient. Il pourrait être sauvé par le rendement des éoliennes en mer, meilleur que sur terre (0,3 à 0,35).

Le solaire étant mieux accepté (?) la répartition éolien/solaire, si elle était à 1/3 pour 2/3 demanderait 120 TWh en éolien et 240 en solaire. Or RTE se limite à 152 en éolien et 92 en solaire. Proportions inverses sans explication. En tout état de cause, le total RTE (244 TWh) est loin des 360.

En fait, les possibilités de ces deux sources, sont à pondérer sérieusement par la dure réalité des lois de la physique, la rareté des terrains favorables, l’acceptabilité des citoyens, la limitation (asymptotique) des progrès technologiques et (surtout) le financement: subventions d’Etat. Il est vraisemblable et déjà osé de s’arrêter aux 2/3 de cette présentation idéale: les EnRI vent et soleil ne fourniront au mieux que 240 TWh en 2050.

Avec une répartition probablement inverse de la prévision de RTE, à savoir 80 TWh en éolien décrié et 160 en solaire plus discret et susceptible de progrès techniques. Donc 12 300 éoliennes et près de 2 500 km² (les Yvelines) en solaire. Pour atteindre 725 TWh, le complément de 120 TWh peut-il être dans le gaz ??

Le gaz, triple roue de secours …

Avec un réseau mal structuré, moins de 40 TWh en 2019 (16 centrales en service) et n’en déplaise à Mme Barbara Pompili, Ministre de la Transition écologique et « 100% EnRI« , affirmant que la centrale de Landivisiau sera « la dernière centrale au gaz construite en France », il faudra en construire beaucoup d’autres.

Et payer le gaz russe ou algérien, au gré des producteurs. A un moindre degré que l’Allemagne, la production d’électricité en France dépendra de Gazprom et de la Sonatrach. Et provenant de gaz de schistes que l’on se refuse à exploiter en France. Une centrale gaz de 500 MW c’est 3,5 TWh/an.

Les 16 existantes ont fourni 34 TWh en 2019. Supposées prolongées (?), pour couvrir 120 TWh, il faudrait 24 centrales de plus en 2050. Et en sus, en appui des EnRI, le gaz doit pouvoir fournir (disponible même en pointe) environ 20 % de la production moyenne de l’éolien et du solaire. Inéluctable et réservé.

Le probable: il faudra composer …

Dans un premier temps l’urgence se situe dans la prise de conscience par nos politiques de l’arrêt prochain de nos vieux réacteurs. Donc quelques commandes d’EPR2 (2022/2030), suivies, si EDF ne peut faire face, par quelques réacteurs chinois, vraisemblablement dans les années 35 pour mise en service de 2040 à 2045 et quelques SMR. Total: une vingtaine de réacteurs possibles pour 165 TWh. Autour de 150 milliards d’euros en 30 ans. Avec les 30 TWh ‘historiques » de Civaux et Flamanville, 195 TWh en 2050.

2^ème phase: gros effort sur le vent et le soleil. Mais une limitation vraisemblable aux 2/3 du nécessaire pour compenser le défaut de nucléaire. Soit 80 TWh d’éolien et 160 de solaire. Total des EnRI avec la biomasse portée à 30 TWh, 270 TWh. Coût en subventions. Inchiffrable. Participation du privé ?

3^ème phase: gros, très gros effort sur l’extension du réseau gaz et la construction d’une vingtaine de centrales. De l’ordre de 20 milliards avec réseau. Contesté car importé et polluant. Si l’on suit Mme Pompili, (discours de Landivisiau: plus aucune centrale à gaz), c’est la pénurie annoncée (voir phase 5).

4^ème phase, vers 2030 ou 35, au constat de la lenteur du développement de l’éolien et même du solaire:

– un moratoire sur les réglementations des véhicules (électriques pas écolo) et du chauffage. Retour des fossiles. Une économie d’électricité qui pourrait être de l’ordre de 40 à 50 TWh. Adoptons 50 et complétons à 60 TWh avec les économies espérées dues aux efforts des citoyens (?) et aux progrès technologiques. Les besoins estimés en 2050 à 725 TWh se réduisent à 665 TWh.

– une prolongation à 60 ans (ou plus) de quelques réacteurs et 100 TWh sauvés. Avec des risques de vétusté. Et si EDF ne peut faire face, commande de quelques réacteurs chinois et quelques SMR (60 TWh), pour mise en service de 2040 à 2050.

5^ème phase: quelques délestages, plus ou moins inopinés au travers des compteurs intelligents Linky.

6^ème phase: très progressive au fil des trente ans, une augmentation sérieuse des tarifs d’électricité et gaz (+9 % au 1.09.2021) jusqu’à rejoindre, voire dépasser, les prix en Allemagne, double des nôtres.

Tout est contestable, mais le vraisemblable de 2050 n’est pas loin du gaz en secours et … des coupures.

***

[1] L’année 2020 a vu une sensible diminution liée à une baisse d’activité due à la pandémie.

[2] Un kWh est la consommation d’un appareil d’une puissance de 1 kW (kilowatt), aspirateur ou un petit radiateur, fonctionnant 1 heure. Multiples: méga MWh = mille kWh, giga GWh = 1 million de kWh, téra TWh = 1 milliard de kWh.

[3] L’énergie fournie en 1 an est le produit de sa puissance nominale par son facteur de charge et par 8760 h/an. Un EPR produit 1600 MW x 0,75 x 8760 h/an = 10,5 TWh/an. Cent éoliennes à terre de 3MW: 3 x 100 x 0,25 x 8760 = 6,5 TWh.

[4] Il s’agit de Chooz (2×1500 MW) et des 2×1300 MW de Golfech, Cattenom, Penly, Belleville et Nogent.

[5] SMR: Petits réacteurs modulaires (Small Modular Reactor) de 300 à 500 MW sur 2 à 5 ha.