Notre électricité en 2050 : du (gros) souci à se faire

Notre électricité en 2050 : du (gros) souci à se faire

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

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 ? Trois questions auxquelles nous allons tenter de répondre en trois parties. Première partie : Le poids de la réglementation

N.B.: 1/ Ne pas s’effrayer avec les chiffres! Indispensables pour être juste, mais la seule unité à connaître est le kWh (kilowattheure[1]) et surtout, à l’échelle de la France, le térawattheure : 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 d’en juger des possibilités, en fonction de l’estimation des besoins.

 

Sur les besoins en 2050 en consommation électrique, les estimations plus diverses (voire farfelues), sont légion dans les études d’organismes et institutions spécialisées. L’étendue (vaste) de l’éventail des prévisions est d’ailleurs souvent liée à la teinture plus ou moins « écologiste » des auteurs. Essayons de faire abstraction d’une quelconque teinture.

L’évolution de la consommation

Depuis quelques années notre consommation annuelle est relativement stable autour de 475 TWh (2019[2]) pour 537 TWh produits (pertes et exportations). Parmi les estimations (hors production d’hydrogène), et en résumé, l’Académie des Technologies estimait en mars 2021 les besoins pour 2050 à 730 TWh, RTE « autour de 630 » et l’Académie des sciences de 700 à 900 TWh. En réponse à RTE, un collectif de 280 ingénieurs anciens élèves de l’École Polytechnique porte l’estimation à 700 TWh, encore hors production d’hydrogène. Enfin, l’organisation Négawatt chiffre à 272 TWh (noter la précision) les besoins en 2050. Rappelons simplement que le niveau de vie d’un pays est celui de ses possibilités énergétiques, électriques ou autres; et des « autres », la France en a peu.

Pour sortir de cet imbroglio, restons simple. Si depuis plusieurs années l’accroissement des besoins semble compensé par des économies d’énergie, il n’y a pas de raison pour que cela cesse, hors besoins nouveaux. Quelques économies dues aux progrès techniques, peu d’incidence de l’isolation des bâtiments, stabilité de la population (5 à 6 % sur 30 ans), … Bref, rien de très significatif.

Par contre deux domaines seront en forte croissance, contraints par les réglementations :

  • les transports avec l’accroissement du parc de véhicules électriques;
  • la climatisation et la suppression du chauffage et eau chaude au fuel et au gaz.

Le (gros) problème de la production d’hydrogène est pour l’instant exclu, examiné plus loin.

Les véhicules en 2050

Il y a aujourd’hui en France, 32 millions de véhicules légers et plus de 600 000 poids-lourds. A partir de 2040, les moteurs thermiques nouveaux ne seront plus autorisés (hypothèse : hors agriculture et BTP). On peut estimer que 10 ans plus tard, sur un parc de véhicules légers de 35 millions, environ 20 millions seront à propulsion électrique (l’ADEME[3] annonce 68 % soit 24 millions) et environ 350 000 poids-lourds, sur un parc qui sera alors de l’ordre de 700 000.

Selon une étude récente, une voiture électrique consomme environ 0,17 kWh/km en moyenne, les progrès technologiques pouvant ramener cette valeur à 0,14 en 2050. Sur la base de chiffres de l’INSEE, la moyenne annuelle parcourue est de 13 273 km en 2016, pouvant être réduite à 12 000 en 2050 (développement des transports en commun), soit une consommation totale de : 20 000 000 x 0,14 kWh x 12 000 km = 33,6 TWh/an.

Le renouvellement en électrique de la flotte de poids-lourds a déjà (très faiblement) commencé, mais ne sera obligatoire qu’en 2040 et l’autorisation de rouler en thermique au-delà de 2040 ne permet d’envisager le remplacement que d’environ 50% du parc soit 350 000 véhicules.

La diversité de ce parc rend plus délicate une estimation des consommations à l’échelle de 2050. Une approche peut être réalisée à partir de la comparaison simple du tonnage en proportion avec les voitures légères. Si une voiture de 2 tonnes (poids avec batteries) consomme 0,14 kWh/km, pour tracter 20 tonnes (moyenne des poids-lourds), il faudra 1,4 kWh/km. Le kilométrage moyen des poids-lourds est proche de 50 000 km/an et le nombre en forte croissance. Soit une consommation électrique de : 350 000 x 1,4 kWh x 50 000 km = 24,5 TWh/an.

Cumulé, l’ensemble des véhicules électriques demanderait en 2050 une consommation supplémentaire d’électricité de l’ordre de 58 TWh/an.

Le problème de la pointe de consommation lors des rechargements simultanés sera résolu par l’instauration de créneaux horaires d’alimentation, en prise directe spécifique sur les compteurs Linky.

Chauffage et climatisation

Deux domaines d’utilisation de l’électricité: le résidentiel (36 %) et le tertiaire et industriel (64 %). Sur la base de la suppression totale, prévue en 2032, du fuel et l’interdiction du renouvellement des chaudières à gaz à partir de 2024, ce sont quelques millions de chaudières diverses concernées, remplacées par du chauffage électrique, gourmand, ou par des pompes à chaleur (PAC), ou raccordées à des réseaux urbains.

La diversité des dimensions des installations (de l’industrie et grandes surfaces, au logement individuel), en chauffage (et eau chaude) comme en climatisation, ne permet qu’une large approximation.

En résidentiel, pour EDF, l’ensemble chauffage représente en 2019, 40 % de la consommation d’électricité, sur un total de 148 TWh, soit 60 TWh. Sur un parc de 37 millions de logements en 2020, la répartition est de l’ordre de 20 % en fuel, 13 % en électricité, 21% en renouvelables et 46 % au gaz. Fuel et gaz (total 66 %) sont bannis, soit 24,2 millions de logement à décarboner. L’ADEME estime le remplacement à 47 % en pompes à chaleur (PAC), 45 % en biomasse et 8 % divers.

Vu les inconvénients de la biomasse pour les particuliers en stockage (granulés en silo), le coût d’installation (15 à 25 000 €) et le piètre niveau de départ actuel, il est peu probable que l’optimisme (habituel) de l’ADEME soit atteint. Tablons au mieux sur 1/3 en biomasse ce qui laisse, avec les 4 millions nouveaux, 20 millions de logements en électrique, soit à une moyenne de 5 MWh/an/logement, 100 TWh/an de plus en 2050.

En secteur tertiaire et industriel, une statistique 2019 du CEREN, évalue à 237 TWh/an la consommation totale d’énergie pour l’ensemble chauffage (dont eau chaude et cuisson) et climatisation (22 TWh/an). Sur les 215 du chauffage, la part d’électricité est de 102 TWh, et l’ensemble fuel-gaz de 105 TWh.

Sur les grosses installations, la part de remplacement en biomasse peut effectivement être portée à 50 % (49 dit l’ADEME) restent 53 TWh/an en électrique. Un accroissement du parc de 30 % en trente ans est raisonnable. Portant la demande supplémentaire à 80 TWh/an en 2050. Ensemble chauffage: 180 TWh.

La climatisation est appelée à s’accroître rapidement, réchauffement climatique oblige, et aux progrès industriels. Sur un parc, très hétéroclite en puissance, la difficulté d’estimation à 2050 est la même que pour le chauffage. Les prévisions au niveau mondial tablent sur un triplement en 2050.

En retard sensible sur d’autres pays et partant d’une consommation en 2018 de 6 % du total (soit 29 TWh), on peut raisonnablement penser à une multiplication par 4 en 30 ans du parc actuel. Soit près 90 TWh de plus.

Fort heureusement, pour l’essentiel et hors industriel, le chauffage c’est l’hiver et la climatisation, l’été. On peut alors admettre que les 180 TWh du chauffage couvriront les besoins de climatisation l’été et demi-saisons. La demande supplémentaire d’électricité en 2050, due aux véhicules et à l’ensemble chauffage et climatisation serait alors de l’ordre de 240 TWh.

Soit un accroissement de nos besoins de 475 à 715 TWh, entièrement dus aux réglementations.

Le problème de l’hydrogène

Selon une étude de l’AFHYPAC[4], associant le CEA, EDF et quelques multinationales de l’énergie, la demande en hydrogène devrait atteindre 220 TWh/an en 2050. Dans cette étude, pas plus que dans les multiples commentaires qui en font état, personne ne s’inquiète des moyens de production. Or, si différents moyens existent, le seul « propre » (décarboné) est l’électrolyse. Un gouffre d’énergie avec un rendement de l’ordre de 25%.

Les autres techniques (vapo-réformage par ex.) consomment du gaz (importé) et sont toutes aussi gourmandes. Si seulement 150 de ces 220 TWh devaient être produits par électrolyse c’est 600 TWh/an d’électricité de plus à produire en 2050; soit autant que tout le reste de la production électrique. Sans parler des problèmes techniques de stockage et transport en réseaux (gaz volatil et explosif). Illusoire pour ne pas dire aberrant ! Nous laisserons le soin aux promoteurs de trouver la source (propre) de cette énergie.

Autres domaines

Bien d’autres activités utilisant l’électricité seront en croissance durant les 30 prochaines années. Notamment dans le développement du secteur tertiaire et industriel, l’éclairage et les usages domestiques.

Ou encore l’électronique, grand public ou professionnelle. Quelques térawattheures de plus, voire quelques dizaines. Inchiffrable. Nous les noierons dans les 240 TWh des « véhicules et chauffage » en arrondissant à 250 TWh la consommation supplémentaire entre 2020 et 2050, et donc à 725 TWh au total les besoins à pourvoir.

Estimation équivalente à celle de l’Académie des Technologies (730 TWh) évoquée ci-dessus, mais estimation modeste qui n’apporte aucune amélioration du niveau de vie.

Reste à voir, dans une deuxième partie, les incidences sur les diverses possibilités de production.

***

A suivre: 2ème partie: La production en berne

[1] 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.

[2] L’année 2020 est en légère baisse en raison de l’incidence de la pandémie sur l’activité.

[3] ADEME: Agence de la transition écologique, ex Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie.

[4] Association Française pour l’Hydrogène et les Piles à Combustibles

Serge Gil

Après 14 années en tant que Commissaire-enquêteur (CE) et 44 enquêtes, Serge Gil s'interroge sur l'absence de prise en compte de l'intérêt des tiers explicitement exigée par la loi (article L123-1 du Code de l'Environnement) dans les rapports d'enquête sur l'éolien et le solaire.