Le développement des énergies nouvelles s’accompagne d’annonces de projets solaires et éoliens avec des chiffres de puissance installée toujours plus élevés.
Dans ce contexte, il paraît important de s’arrêter un instant sur l’aspect chiffré des différents modes de production d’électricité, sachant que l’utilisateur final consomme des KWH d’électricité.
Une installation de production d’électricité se caractérise par sa puissance nominale, exprimée en Watt et par l’électricité qu’elle produit réellement, qui s’exprime en Watt heure. Le rapport entre la production et la puissance nominale indique le nombre d’heures pendant lequel l’installation aurait produite de l’électricité avec un fonctionnement à puissance maximale. Dans la pratique, le nombre d’heures de fonctionnement est souvent plus élevé que le chiffre obtenu, la production ne se faisant pas à la puissance maximale, mais à une puissance inferieure.
En 2016, il a été produit en France 485 Terra Watt heure, dont :
- 384 par le nucléaire,
- 63,5 par l’Hydraulique,
- 20,9 par l’éolien
- 8,3 par le solaire.
A mettre en perspective avec les puissances installées :
- 63 GW pour le nucléaire,
- 25,5 pour l’hydraulique,
- 11,7 pour l’éolien
- 6,7 pour le solaire
Le rapport entre ces chiffres de production et la puissance installée donne le nombre d’heures de fonctionnement annuel à puissance maximale, à savoir :
- 6095 heures pour le nucléaire
- 2490 heures pour l’hydraulique
- 1786 heures pour l’éolien
- 1239 heures pour le solaire
Sachant qu’une année comporte 8760 heures, le pourcentage de fonctionnement à puissance maximale apparaît en faisant le rapport des deux chiffres, soit :
- 70% pour le nucléaire
- 28 %pour l’hydraulique
- 20 % pour l’éolien
- 14% pour le solaire
Ces éléments permettent de visualiser que pour produire la même quantité d’électricité sur une année qu’une centrale nucléaire, la puissance installée d’une centrale hydraulique, éolienne et solaire doit être respectivement 2,5 fois, 3,4 fois et 5 fois plus élevée que celle d’une centrale nucléaire.
Voilà pourquoi les sites d’éoliennes et les sites solaires ont des puissances nominales aussi élevées. Et en conséquence occupent autant d’espace.
Sachant que pour l’éolien et le solaire, la production est très intermittente, il apparaît clairement que la problématique du stockage de l’énergie est clé et doit être développée en parallèle à l’installation de centrales solaires ou éoliennes. Et son cout doit être ajouté à celui de l’installation d’électricité.
Diverses options existent pour stocker l’électricité :
- les STEP (station de transfert d’énergie par pompage), autrement dit des systèmes de pompage turbinage de l’eau entre deux niveaux différents, sont les plus adaptées à la France, qui dispose d’une relief varié et où de nombreux barrages existent déjà. Il suffit de leur adjoindre un second réservoir, plus haut ou plus bas, et de faire circuler l’eau entre ces deux niveaux. 6 installations existent déjà en France, mais les projets sont peu nombreux, alors que le potentiel est important, et que c’est certainement aujourd’hui la voie la plus efficace pour stocker de l’énergie. L’une des raisons des limitations de ce développement est la mise en concurrence des barrages : qui va construire un barrage pour qu’une fois opérationnel, il soit octroyé à une autre société ? Une évolution de la législation serait nécessaire pour que les STEP se développent.
- l’hydrogène, produite à partie de l’électricité, est une énergie qui se stocke également. La quantité d’énergie stockable est cependant plus limitée que celle des STEP. Et il faudra développer l’usage de l’hydrogène au quotidien, en particulier dans le transport.
- les batteries. Beaucoup de projets sur le sujet. La disponibilité des métaux finalement retenus sera un élément important pour leur développement à grande échelle. La quantité d’énergie stockable sera encore plus limitée que pour l’hydrogène
- des modes de production divers : air comprimé, produits à changement de phase, etc… Beaucoup de projets, et pour le moment, peu de résultats déclinables à grande échelle.
En conclusion, gardons en mémoire que tous les KW ne sont pas identiques et que la disponibilité de l’électricité fournie dépend également de son mode de production. Le couplage de mode de stockage efficace avec la production d’énergie intermittente est un facteur clé de succès de la transition énergétique. Il n’est pas assez souvent souligné, et les solutions effectives tardent à venir, ce qui pourrait fragiliser le modèle énergétique français.
