Rapport de l’Ademe_2020
Bon, comme
d’habitude, avec les rapports de l’Ademe, j’ai un peu de mal ! Parce qu’on
a comme l’impression d’avoir deux rapports ; l’un, où les ingénieurs de
l’Ademe écrivent ce qu’on leur dit d’écrire pour être dans la ligne du
Ministère de l’environnement, c’est-à-dire sur la PPE et même au-delà, pourquoi
pas, vers le 100% ENR ; et l’autre (le diable est dans les détails), où ils
semblent retrouver leur culture scientifique et leurs réflexes
d’énergéticiens…et contredire ce qu’ils ont écrit auparavant.
https://www.ecologie.gouv.fr/sites/default/files/Plan%20ressources%20R%C3%A9seaux%20%C3%A9lectriques.pdf
Les réseaux au défi des ENR
Donc l‘Ademe commence
très fort : « D'ici à 2035, le foisonnement suffira pour gérer la variabilité
offre demande »
Commentaire :
« Ben c’est pas gagné….Prenons le 23 décembre en Allemagne ( c’est pas un
exemple exceptionnel ,juste un cas assez typique. En moins de 24 heures, la production de l'éolien en Allemagne a diminué
d'un facteur presque 10 (40 GW à 4,2 GW).Sacrée contrainte sur la gestion
du réseau mais, ca passe grâce aux moyens pilotables et en jouant sur les
imports/exports.
Mais quid quand il n’y aura plus de nucléaire ni de
charbon, quand les pilotables, en particulier le nucléaire aura fortement diminué
en Allemagne, en France, en Belgique ? Plus de pilotable, plus d’export,
pas de foisonnement à cette échelle !
Bon, le rapport offre tout de même un bon résumé des défis que
les renouvelables posent au réseau :
« Les énergies
renouvelables non pilotables posent deux défis au réseau : d’une part, la
gestion de leur variabilité, d’ autre part
la gestion leur production vers les lieux de consommation.
La gestion de la
variabilité est nécessaire pour qu’en permanence, la production
instantanée soit égale à la production
instantanée. Or la production d’électricité par les moyens renouvelables non
pilotables n’est pas naturellement ajustée à la consommation instantanée. De plus,
la demande est, elle aussi, variable (notamment pics de consommation le soir en
hiver)….
Le raccordement au
réseau, par des câbles électriques, des nouvelles installations de production n’est
quant à lui pas toujours simple à réaliser (éoliennes en mer par
exemple)..Au-delà de ce raccordement, il faut pouvoir transporter l’électricité
de ces nouveaux lieux de production souvent situés en zone rurale vers les
lieux de consommation, souvent situés dans les grandes métropoles, ce qui
nécessite en général un renforcement du réseau actuel, voire la création de
nouvelles lignes. »
Comment l’Ademe voit la réponse à ces défis
Période 2030-2035 : le foisonnement, la transition numérique, la construction
massive de nouvelles lignes
« Face à ces
enjeux, la réponse des gestionnaires de réseau se fera en deux temps autour de
la période charnière 2030-2035. D’ici
2030-2035, l’effet dit de « foisonnement » suffira pour gérer la variabilité
offre-demande.
Cet effet repose sur
la large échelle géographique du réseau français (et même européen) qui permet
par une mutualisation des variations météorologiques et le pilotage d’une
partie de la production ou de la consommation d’assurer ‘équilibre nécessaire
au réseau. Pour profiter de ces possibilités, il est cependant nécessaire
d’accélérer la transition numérique du réseau et de renforcer ou construire de
nouvelles lignes. »
Commentaire : comme vu ci-dessus, c’est se fiche du
monde ! Aucune chance que cela marche, surtout en diminuant la part du
nucléaire et des pilotables
Dans cette période,
« la transition numérique du
réseau (« smart-grids »), en permettant une gestion optimisée des
infrastructures est la pierre angulaire
de l‘adaptation des réseaux aux énergies renouvelables. Pourtant, les
connaissances semblent lacunaires, à
la fois sur la quantité d’équipements nécessaires et sur le contenu en matières
premières des différents équipements.
Période 2030-2035 : vulnérabilités matières premières
Les smart grid : L‘analyse approfondie des vulnérabilités
liées aux matières contenues dans les « smarts grids n’est pas possible alors
qu’elles sont potentiellement fortes. L‘analyse partielle effectuée dans
cette étude a cependant permis de détecter une importante vulnérabilité du continent européen concernant les
composants électroniques de base.
Ces derniers étant produits pour la grande majorité en Asie et en
particulier en Chine, la chaîne de valeur de la filière électronique peut
subir, lors d’évènements exceptionnels des ruptures d’approvisionnement. La
résilience du réseau électrique face à de tels évènements n‘est pas certaine en
l’état actuel des connaissances. »
Commentaire : connaissance
lacunaire des équipements et matériaux nécessaires, forte vulnérabilité de
l’Europe face à l’Asie, résilience non garantie. On a connu rapport plus
enthousiaste. Bref, d’ici 2035, ça va pas le faire !
Agrandissement massif du réseau : Problèmes sur le
cuivre et l’aluminium Le renforcement et la construction de nouvelles
lignes vont mobiliser des matières moins rares mais en plus grandes quantités :
cuivre et aluminium pour les câbles,
béton et acier pour les pylônes et les postes sources. Or le cuivre et l ‘aluminium sont fortement mobilisés par la transition
bas carbone dans son ensemble. Et s’il n’y a pas de risque d’épuisement
géologique, un risque de pénurie momentané lié à l‘adaptation de l‘offre à la
demande décalé dans le temps existe bel et bien. Des hausses de prix
conjoncturelles pourraient ralentir la mise en œuvre de la transition
bas-carbone. D’un point de vue
géopolitique, les capacités liées à la première
transformations des matières premières extraites de mines se concentrent
en Chine, créant de nouvelles dépendances auxquelles s’ajoutent pour
l’aluminium une vulnérabilité forte de la France à une entreprise russe,
révélée lors de la « crise des oligarques russes » en 2018. …
« Les impacts
environnementaux du cuivre sont très importants et sont principalement liés à
la consommation d’eau dans des zones arides, comme au Chili. Pour l’aluminium, l’impact majeur se situe au niveau des
émissions de gaz à effet de serre engendrées par sa production. Ces impacts,
s’ils ne sont pas atténués, risquent de
compromettre l‘offre (grève, opposition
des populations locales, moindres préférences tarifaires dans les échanges commerciaux).
A l’autre bout de la chaîne, dans les pays consommateurs de matières, la
demande sociétale pour un approvisionnement plus éthique, à la fois sur le plan
environnemental et social se développe. Si ce mouvement s’amplifie, le risque existe que l’offre correspondant
à ces standards environnementaux et sociaux élevés ne soit pas suffisante…
Commentaire : donc ça va être très
chaud sur le cuivre et l’aluminium…Rien que cela !
En effet, voici
l’évolution de la consommation de cuivre. Qui peut croire que c’est durable !
(NB : les réserves
mondiales de cuivre primaire sont évaluées à 830 Millions de tonnes, soit 40
années de production courante)
Pour l’aluminium, le
rapport constate que les vulnérabilités
en terme d’approvisionnement sont très fortes. La crise des oligarques russes
en 2018 a été un véritable révélateur de ces fragilités (en 2018, les USA ont menacé d’imposer des
sanctions contre Rusal, le plus grand producteur mondial d’aluminium et
d’alumine, dirigée par l’oligarque Oleg Deripaska …Cela a entrainé dans la tourmente
toute la filière européenne de l’aluminium et a révélé la dépendance très forte
de l’Europe vis-à-vis de Rusal- ainsi la raffinerie d’Aughinish en Irlande,
alimentée par la bauxite des mines de Rusal et appartenant
à Rusal et livre 85% des producteurs
européens.
Commentaire : Sur la géopolitique
de l’aluminium, Lionel Taccoen avait déjà alerté cf. https://vivrelarecherche.blogspot.com/2019/05/politique-et-strategie-de-laluminium.html :
« Dans l’Union,
sur les 26 fonderies en activité en 2008, 16 sont encore opérationnelles et un
certain nombre d’entre elles sont menacées de fermeture …Il semble que les
Etats membres de l'UE ont jeté l'éponge. Désormais près des trois quarts de
leurs besoins en aluminium primaire, pourtant de plus en plus nécessaire à une
économie moderne, sont importés »
A signaler pour la
France, l’usine française de Dunkerque, alimentée par la centrale nucléaire de
Gravelines et reprise au début de 2019 par un nouveau propriétaire (Liberty
Aluminium) est devenue la plus
importante fonderie d’aluminium de l’Union européenne, en produisant à elle
seule en 2018, 13,5% de l’aluminium de l’Union (284 000 tonnes). Elle ne
fonctionnerait pas sans l’électricité très bon marché et très décarbonée des six
réacteurs de 900 MWe de Gravelines, qui ont servi de modèle à une grande partie
du programme nucléaire chinois.
Après 2035 : flexibilité, stockage et nouveaux vecteurs
« A partir de
2030-2035, l‘augmentation de la part des énergies renouvelables non pilotables
dans le mix, rendra nécessaire, pour garantir l‘équilibre offre demande le
recours à de nouveaux moyens de flexibilités portant sur l‘offre et la demande
d’électricité…
Stockage courte durée : La batterie lithium-ion semble la technologie
la plus aboutie. D’autres technologies intéressantes sont étudiées dans le
cadre de ce rapport : la batterie plomb avancée et la batterie zinc-air….Si le
stockage stationnaire fait partie des nouveaux moyens de flexibilité de
l’offre, les opportunités industrielles offertes par les
batteries qui lui seraient dédiées sont cependant faibles sur notre territoire.
En effet l‘usage stockage restitution des batteries des véhicules électriques
paraît plus pertinent sur le plan économique et environnemental…
Stockage saisonnier : Pour le
stockage saisonnier, les caractéristiques techniques à atteindre sont
particulièrement exigeantes : faible coût, durée de stockage longue.
L’utilisation de l‘hydrogène fabriqué par électrolyse de l‘eau et stocké dans
des canalisations de gaz existantes ou dans des réservoirs géologiques dédiés géologiques
dédiés, fait partie des solutions envisagées. »
« Avec la montée
en puissance des énergies renouvelables non pilotables sur le réseau
électrique, la question du stockage saisonnier deviendra cruciale. Si l’horizon
après 2030-2040 semble lointain, i semble nécessaire de lancer des études pour
apporter des éléments de comparaison sur les différentes technologies
envisagées : hydrogène, stockage de chaleur couplés aux réseaux de chaleur,
stockage thermique par changement de phase.
Commentaire : un peu flippant !
stockage courte durée flexibilité ( = coupures ciblées) plus batterie des
voitures. Ça fait léger, léger…. Stockage longue durée : aucune solution
connue acceptable. L’Ademe se raccroche à l’hydrogène, malgré un rendement
power to gaz to power physiquement et forcément très bas (~30%)
Vulnérabilité matières premières :
le rapport examine essentiellement la vulnérabilité matière première nécessitée
par l’utilisation de l’hydrogène. Ce sont essentiellement les platinoïdes (platine, palladium, iridium,
ruthénium) mobilisés par les électrolyseurs.
La consommation
mondiale de Platine est de 190 tonnes en 2018 et celle de Palladium de 223
tonnes. Les réserves minières sont estimées à 6000 tonnes pour le palladium et 13000 tonnes ppour le platine,
soit respectivement 30 et 68 fois la production minière de ces dernières
années. Pour l’iridium et le rhuténium, les réserves ne sont pas connue de
façon précises, mais les volumes de consommation sont faibles.
En termes de rareté
géologique, les risques semblent faibles, sauf sur l’iridium dont la production
est très faible et pour lequel les connaissances sont peu importantes. En
revanche, les vulnérabilités géopolitiques sont fortes, notamment sur la partie
extraction…Cependant, la technologie étant récente, il est possible que les
quantités de platinoïdes nécessaires diminuent.
En France, les
objectifs de la PPE pour 2028 (décarboner 20à 40% de la production industrielle
d’hydrogène, ce qui représente entre 1.5
et 3 GW d’électrolyseurs, soit 1.5 à 3 Tonnes de Platine) et mettre en circulation
20.000à 50.000 utilitaires légers à hydrogène et 800 véhicules lourds (2.5
Tonnes de platine) ne semblent pas susciter d’inquiétude.
Cependant, le rapport met en garde contre certaines
prévisions sur l’hydrogéne qui
paraissent irréalistes. Ainsi, une étude de l’Hydrogen Council
prévoit que 20% de la consommation finale d’énergie en 2050 vienne de
l’hydrogène. Cela représenterait une multiplication par 5 ou 6 de la production
actuelle, soit 400 millions de Tonnes, ce qui nécessiterait 7300 GW
d’électrolyseurs, soit 7300 tonnes de Platine, c’est-à-dire 28 fois la consommation annuelle de Platine.
Il
faudrait pour ces électrolyseurs 20.000TWh par an, soit la totalité de la
consommation actuelle d’électricité.
De plus, il existe une forte vulnérabilité géopolitique liés aux platinoïdes,
car la production minière est très concentrée : l’Afrique du Sud produit
72% du platine et 38% du palladium, et posséde respectivement 82%et 52% des
réserves et la Russie produit 12% du platine et 41 du palladium ( et possède
respectivement 6 et 29% des réserves). Or la Russie a une stratégie de
puissance et l’Afrique du Sud de fort conflits sociaux et un appareil
industriel pas toujours fiable.
Electronique de puissance- vulnérabilité inconnue !
Dans la configuration actuelle, les ENR n’assurent pas les services
systèmes essentiels au réseau, en particulier les contrôles de fréquence et de
tension assurées par les générateurs synchrones et l’inertie des rotors. Une
augmentation significative du taux de pénétration des ENR nécessitera de passer
à un système complètement différent où ces services seraient assurés par de
l’électronique de puissance.(voir ci-après)
L’Ademe considère que l’on manque actuellement de données sur cette électronique
de puissance et bien plus encore sur les vulnérabilités matière que cela
entrainerait et susceptibles de
concerner le tantale, le gallium, le germanium…sur lesquels on a trop peu de
données.
Autres considérations du rapport sur la pénétration des ENR
« En France où
l’électricité est déjà décarbonnée par le recours à l‘énergie nucléaire, la
problématique est différente. Si l’électrification de la mobilité ou de a
chaleur fait bien partie des leviers majeurs pour l’atteinte de la neutralité
carbone, il a été également décider de diversifier le mix électrique par une
baisse de la part du nucléaire et une augmentation de celle des énergies
renouvelables »
Commentaire : Les ENR pour
l’électricité en France, ça sert à rien, ça décarbone rien mais on a quand même
décidé de diversifier le mix et de baisser la part du nucléaire.
Pourquoi ?
« Enfin, d’un point de vue opérationnel, les
énergies renouvelables non pilotables ne participent actuellement pas aux
services systèmes. Par exemple, le réglage de a fréquence peut s’avérer plus
difficile avec les énergies
renouvelables. Contrairement aux grosses centrales traditionnelles, les
énergies variables ne reposent pas sur des machines tournantes et sont
raccordées au réseau par une interface électronique. L’inertie de ces machines
qui permet de synchroniser le réseau européen autour de la fréquence de 50 Hz
est donc absente. Avec l‘augmentation du taux de pénétration des ENR, la
quantité de machines tournantes disponibles sur le réseau pourrait ne plus être
suffisante pour assurer le réglage de la fréquence. De nouvelles solutions
devront donc être trouvées, notamment par les technologies de l‘électronique de
puissance…
La capacité de l’électronique de puissance à remplacer
intégralement les machines tournantes ne fait pas consensus ; certains
experts estiment en effet qu’il existe un seuil minimal de machines tournantes
en dessous duquel la stabilité de la fréquence sur le réseau électrique ne
pourra plus être assurée »
Pour l’instant, la
seule utilisation de l’électronique de puissance est de refouler les excès
erratiques de production de l’éolien allemand : Ainsi la Pologne et la République tchèque ont mis à leur
frontière avec l'Allemagne des transformateurs déphaseurs pour éviter que les
flux allant du nord de l'Allemagne, où est installé un large parc éolien, vers
l'Autriche, n'utilise leur réseau qui n'avait pas été dimensionné pour de tels
flux. Les flux sont alors renvoyés vers l'axe nord-sud allemand et vers l'Ouest
de l'Europe, dont la France… »
Commentaire : bon, l’électronique
de puissance on sait pas trop comment faire, on sait pas trop si ça sera
efficace, on sait pas trop de qu’il faut comme matériel, et on sait pas trop
quelles seraient les vulnérabilités associées.
« L’impact de l’autoconsommation sur les réseaux
est controversé. Pour certains, elle permet de réduire les pertes électriques
et les besoins d’infrastructures de réseau. Pour d’autres à ‘opposé, elle ne modifie en rien le dimensionnement
des réseaux, car les consommateurs tout en produisant une partie de leur
électricité, sont raccordés au réseau et peuvent en soutirer à tout moment une
puissance définie. A titre d’exemple, hors dispositif de stockage,
l’autoconsommation ne rège en rien, la problématique de la pointe journalière
hivernale, puisque les panneaux
photovoltaïques ont une production nulle à ce moment-là. Par ailleurs,
l’autoconsommation conduit à une consommation moindre d’électricité du réseau, ce qui a in fine pour conséquence une
baisse des redevances. Le déficit de
recettes pour le réseau est à financer par les autres utilisateurs du réseau.
Commentaire : délicieux, quand
l’Ademe tâcle sévèrement l’idéal
bobo d’autoconsommation des écolos….
Quelques recommandations de l’Ademe:
Demander aux opérateurs
des réseaux de transport de distribution une analyse de l’impact de la rupture
des chaines d’alimentation et de l’impact des orages magnétiques
Le risque des
cyberattaques dort faire l’objet d’une attention renforcée
Face à la dépendance
de l’Europe à l’Asie, pour les composants électroniques de base, il faut
initier la reconstruction d’une filière électronique au niveau européen.. Une
telle reconstruction ne sera pas possible sans un soutien public important, ni
sans une protection du marché européen…
Réseau
électrique et ENR. Et si on parlait du coût et de l’acceptabilité ?
- RTE et Enedis vont
investir plus de 100 milliards sur quinze ans pour adapter et renforcer le
réseau face à l'essor des énergies renouvelables, soit 7 Md €/an !
Commentaire : Ca fait quand même un
paquet d’EPR, plus d’une dizaine ! Ben oui Collecter et réguler
l’électricité de milliers de producteurs aléatoires c’est plus compliqué que de
58 réacteurs pilotables équipés de grosses turbines faisant aussi volants inertiels...
Or les Allemands nous ont déjà précédés sur ce
chemin et se sont plantés, et en beauté/. En 2018, ils prévoyaient 52 milliards
d’euros, maitenant, ils annoncent 110 millairs d’euros pour 2050.
Commentaire : ben ça alors, c’est
une dérive type Flamanville, où je ne m’y connais pas !
Mais il y a pire :
L’Allemagne
s’est certes hérissée d’éoliennes et elle accueille des milliers de km2 de
panneaux solaires. Mais beaucoup ne sont pas reliés au système de distribution,
ou pas convenablement, faute que le réseau ait suivi. Sur 3600 km de réseau
supplémentaire prévus pour 2015, seuls
17% étaient réalisés en 2019!
Or l’ Energiewende complète exigerait 11.000 km…L’installation
de nouvelles lignes se heurte aux refus des riverains et des associations de
protection de la nature. Réponse du gouvernement Une nouvelle loi (BMWi 2018c), approuvée en
avril 2019 par le Parlement, prévoit d’accélérer la procédure d’autorisation
des lignes électriques. Et probablement,
il faudra enterrer beaucoup de lignes, ce qui renchérira considérablement le
coût.
En attendant, la très lente modernisation du réseau
électrique ne suit pas le rythme du développement des énergies renouvelables et
le système européen est mis à contribution. Des flux appelés « loop flows »
traversent les pays limitrophes pour acheminer du courant du nord au sud de
l´Allemagne, perturbant les réseaux des pays voisins parfois fragiles…qui ont
du s’en protéger par des super transfos.
Sur le sujet, on peut voir un très bon thread de
Buchebuche
https://twitter.com/buchebuche561/status/1346491851260493826?s=19
Visualisation des principaux enjeux matières :
