Électricité : l’ineptie des « 100% renouvelables »

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

L’hypothèse soutenue par les plus durs des dits « écologistes » pour la production de notre électricité est le « 100% renouvelables ». Traduit en langage clair, c’est en réalité « Zéro nucléaire », à ne pas confondre avec « Zéro CO2 ».

En fait, les rejets de CO2 augmentent quand la proportion des dits renouvelables (EnRI[1]) s’accroît dans notre mix électrique pour y remplacer le nucléaire. Mais au-delà de cette évidence, comment peut-on, ou seulement peut-on, couvrir nos besoins, actuels ou futurs avec du vent, du soleil et quelques autres artifices dits exempts de CO2 ?

Un grave malentendu au départ. L’antienne des tenants de l’éolien et du solaire réside dans la formule : ce sont des énergies gratuites, inépuisables et propres. Quatre erreurs (quatre mensonges) en quatre mots, c’est beaucoup.

– Ni le vent ni le soleil ne sont des énergies; ce sont des sources d’énergie. Au même titre que l’eau des barrages, le gaz, le pétrole, le charbon ou l’uranium. Il faut les exploiter pour avoir de l’électricité.

– Cette transformation n’est pas gratuite. Eoliennes et panneaux solaires (importés) avec beaucoup de réseaux et de régulations en raison de leur dispersion, coûtent cher. D’ailleurs pas rentables puisque subventionnés.

– Elles s’épuisent plusieurs fois par jour (notamment le soleil), par mois et par an.

– Elles ne sont ni propres ni vertes pour deux raisons: la fabrication des machines et matériels (importés) avec des matériaux polluants et la nécessité d’appoint au gaz (importé) en raison de leur intermittence.

À noter que ce réquisitoire n’établit aucun rapport avec le nucléaire et est valable quelle que soit la proportion de ces EnRI de 1 à 100%. Dans le même esprit, nous ne tiendrons pas compte des critiques faites à ces énergies. Seules les capacités à subvenir à nos besoins nous intéressent.

Le supposé idéal

Le lundi 25 janvier 2021, Madame Pompili, ministre de la Transition écologique, « saluait la publication du rapport AIE -RTE » qui conclut à la faisabilité technologique d’un système électrique tendant vers 100 % d’électricité renouvelable.

Ce rapport de 24 pages ne comporte aucun chiffrage, ni en besoins à couvrir, ni en moyens de couverture, ni bien sûr, en coûts. S’il faut en retenir une phrase, notons : « Avec des parts élevées d’éolien et de photovoltaïque, cela pourrait se traduire par des incertitudes plus conséquentes sur la production… »

Fin octobre, RTE publie un rapport « Futurs énergétiques 2050 » qui prévoit plusieurs scénarios dont le M0 à 100 % de renouvelables (avec 8% d’hydraulique).

Pas un mot sur le gaz (russe ou algérien, polluant) pourtant indispensable aux intermittences du vent et du soleil. S’il faut n’en retenir qu’une phrase sur 64 pages: « Les scénarios à très hautes parts d’énergies renouvelables, ou celui nécessitant la prolongation des réacteurs nucléaires existants au-delà de 60 ans, impliquent des paris technologiques lourds. Autrement dit, on joue notre avenir à la roulette (russe, bien sûr).

Un maigre graphique sur les coûts: 77 Md€/an pour le M0 « tout renouvelable » et 59 pour le N03 (50% nucléaire). Soit un écart de 18 Md€/an et aucune référence. La faisabilité n’intéresse absolument pas RTE.

La faisabilité

En « 100% renouvelable », si l’on limite la biomasse peu écologique (30 mn pour brûler un arbre, 30 ans pour qu’il repousse) et polluante de plus (de l’ordre de 430 g de CO2/kWh), l’éolien et le solaire devront assurer la production de l’ordre de 680 TWh dans l’année et faire face à une consommation de 8h00 à 19h30 de 60 000 MW, avec des pointes d’hiver à 100, voire 120 MW.

Gardons présent à l’esprit deux évidences :

1/ L’électricité ne se stocke qu’en quantités faibles: batteries 900 MWh en construction en Floride soit moins d’une heure de production d’un réacteur ou en STEP type Grandmaison (1800 MW) pour quelques heures, en tout état de cause insignifiant par rapport aux 100 000 MW de besoins et hors de prix.

L’hydrogène est une solution illusoire, vorace en électricité (rendement 25%), dangereuse (transport et stockage) et, là également, pas du tout à l’échelle des besoins de la France. Des contraintes physiques et technologiques s’opposent aux dizaines de solutions de stockage envisagées. Supputer des possibilités de stockage à l’échelle de la France, même dans 30 ans, est un pari criminel pour notre avenir.

2/ Toute lacune dans la production de l’une des deux sources vent et soleil, doit être compensée par l’autre … sinon c’est le recours au gaz polluant de Sonatrach ou Gazprom (robinets en Allemagne). Un jour, quelques heures sans soleil (la nuit) le vent doit assurer la totalité des besoins. Et réciproquement.

Les données de RTE eco2mix montrent des minima de production instantanée (pas de vent) de l’ordre de 600 à 750 MW, six jours complets dans le mois[2] de septembre 2020. Soit 4% de la puissance installée de 18,4 GW. Alors que la demande oscille en pointe, ce même mois, entre 58 et 62 000 MW.

Contrairement au poncif vert : Quand il n’y a pas de vent ici, etc…, la carte des vents sur l’Europe de l’ouest ci-dessous, montre que le 11 octobre à 8h00 (jour de la rédaction), en aucun point, de Séville à Berlin, la vitesse du vent n’était suffisante pour faire démarrer une éolienne (10 km/h et production nominale de 50 à 90 km/h).

Des périodes, brèves ou longues, mais où l’éolien n’apporte rien au réseau. Et aux pointes de 8h00 et 19h/19h30, le soleil (quand il y en a) est bas sur l’horizon, surtout en hiver. Alors qu’il devrait pour compenser, fournir plus de 60 000 MW, à raison de 0,15 MW produit par MWc installé et 2 ha en moyenne par MWc, ce sont 800 000 ha (8 000 km²) de « parcs » solaires. Le département du Puy de Dôme.

Et en pointe, les 30 000 MW supplémentaires seraient couverts par le gaz. Exit le « 100% renouvelable ».

Inversement, pas de soleil ou la nuit (40 000 MW mini en mi-saison), tout en éolien. En nombre de machines de 3 MW (on fera plus gros, mais peu importe[3]) et un facteur de charge amélioré (en mer surtout) de 0,3, pour couvrir 60 000 MW il faut 200 000 éoliennes. Et en pointe (bis repetita …) les 30 000 MW supplémentaires seraient couverts par le gaz. Exit (encore) le « 100% renouvelable ».

La dure loi des probabilités : en réalité et en ponctuel, plus rien ne marche

Simple calcul de probabilité, inaccessible à certain(e)s mais qu’a dû faire Mme Borne (Polytechnicienne) avant de quitter (soulagée ?) le Ministère de l’Ecologie. Si un évènement (A) dispose de P(A), (compris entre 0 et 1) possibilités (chances) de se produire, et un autre évènement (B) indépendant de (A), de P(B) possibilités, la probabilité P pour que les deux évènements se produisent simultanément est le produit des 2 possibilités: P = P(A) x P(B)

Exemple : les coefficients de charge des productions éoliennes et solaire représentent la probabilité de raccordement au réseau à leur puissance nominale. Avec des éoliennes du futur, P(V) pour le vent pourrait atteindre 0,3 et pour un solaire de technologie avancée P(S) = 0,2. La production espérée sera de 0,3 x 0,2 = 0,06 soit 6 % du potentiel total installé.

Exactement comme si nous ne couvrions nos besoins que 6% du temps. Ou 22 jours par an.

Même si le parc éolien était dimensionné pour couvrir entièrement l’absence totale de production solaire, et inversement le solaire pouvant couvrir la faillite complète de l’éolien, l’intermittence de ces 2 sources ne peut assurer la couverture permanente des besoins. Une faiblesse de l’un ou l’autre (peu de vent et peu de soleil) ne pourrait être compensée que par le gaz. De petits malins vont dire: « Y a qu’a doubler le nombre pour avoir la puissance ». Vrai, vous doublerez la production.

Mais vous ne doublerez pas le temps de production ! Il y aura toujours les mêmes heures creuses, sans vent et/ou sans soleil. Et sans électricité. Vous pourriez avoir autant d’éoliennes que vous voudrez, sans vent, pas de courant.

Je crains que le calcul des probabilités ne soit pas enseigné à Sciences-Po ou à l’ENA et soit peu convaincant pour nos politiques. Mais le simple bon sens devrait admettre qu’avec des sources intermittentes et aléatoires (non pilotables), on ne peut garantir une fourniture stable. Ne serait-ce qu’avec le cas relativement courant: ni vent ni soleil.

Est-ce pensable de confier notre avenir à des paris technologiques lourds ?

En cas d’échec du pari, tout au gaz. Pour 80 000 MW à raison de centrales gaz de 500 MW installés (400 MW réels), il faut 160 centrales. De l’ordre de 80 à 100 millions d’euros. Et des tonnes de CO2 en prime. Vous avez dit écologie ?

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L’ineptie, c’est de refaire la même chose et d’espérer un résultat différent. (Benjamin Franklin)

[1] Energies Renouvelables Intermittentes. On peut ajouter: fatales (non pilotables), aléatoires et imprévisibles. Les anti-nucléaires disent EnR. Tout court.

[2] Les 3, 12, 16, 17, 23 et 24

[3] Malheureusement les progrès technologiques dans un même domaine sont asymptotiques.