Neutralité carbone : quel est le futur du réseau énergétique français ? Les prévisions et scénarios de RTE
RTE a réalisé une étude sur l’évolution du système électrique et des futurs énergétiques en 2050.
A l’horizon 2050, l’objectif principal du système énergétique est d’atteindre la neutralité carbone et de ce fait de sortir des énergies fossiles. Cet objectif est un impératif climatique !
En France, 60% de l’énergie utilisée est d’origine fossile avec comme répartition : les produits pétroliers (40%), le gaz naturel (20%) et du charbon (moins de 1%).
En comparaison avec l’électricité, les combustibles fossiles approvisionnent une consommation finale de plus de 930 TWh par an contre 430 TWh pour l’électricité.
En termes de production, à l’inverse de ses pays voisins, la France n’est pas assise sur les énergies fossiles mais repose majoritairement sur un parc de réacteurs nucléaires qui produisent une électricité décarbonée. Néanmoins, si le nucléaire correspond à 70% de l’électricité produite en France, il pèse moins de 20% de l’énergie finale utilisée par les français.
Le parc nucléaire de la France permet de bénéficier d’émissions de gaz à effet de serre très basses par rapport à ses voisins européens. Néanmoins, en France, les émissions par habitant se trouvent au-dessus de la moyenne mondiale, et davantage lorsqu’est pris en compte l’impact carbone des imports.
Au-delà de l’urgence climatique, la crise énergétique de cette fin d’année, montre également que, sortir des énergies fossiles permettrait de ne plus être dépendants des coûts de l’énergie des pays producteurs. Dans le cas où les énergies fossiles sont conséquentes et bon marché, l’électricité bas carbone impliquera une hausse des coûts mais dans les situations de tension sur les prix, qui se sont accentués ces dernières années, l’électricité bas carbone générera des économies.
Dans ce sens, plusieurs stratégies avec des scénarios différents ont été étudiés pour décarboner le système énergétique. Des scénarios mixant le nucléaire et les énergies renouvelables ainsi que des scénarios 100% renouvelable ont été retenus par RTE.
Les prévisions des futurs énergétiques 2050
Plusieurs prévisions se dessinent de l’étude de RTE :
- Une baisse de la consommation d’énergie grâce à l’efficacité énergétique, voire la sobriété. La SNBC (stratégie nationale bas carbone) envisage que la consommation d’énergie finale baisse de 40% d’ici à 2050 en France. Pour ce faire, il est prévu :
- Une réduction des consommations unitaires des équipements et des actions pour la sobriété énergétique
- Une électrification des usages qui renforce l’efficacité énergétique.
- Une forte hausse de la consommation d’électricité décarbonée et de la biomasse produite en France pour ne plus avoir recours aux énergies fossiles. Actuellement, la production d’électricité décarbonée est proche des 500 TWh. Dans un scénario de baisse de la consommation d’énergie et d’augmentation de l’électricité cela atteindra 645 TWh en 2050.
- Un degré élevé de maîtrise de la demande.
- Une électrification très forte en France, notamment dans les domaines d’activité comme le transport, l’industrie et le bâtiment encore très dépendants des énergies fossiles : le pétrole, le gaz ou encore le charbon. L’idée est de remplacer les produits pétroliers par de l’électricité, remplacer le fioul et le gaz fossile pour le chauffage, électrifier les procédés industriels ou encore utiliser des chaudières électriques…
De ce fait, la réindustrialisation du pays en électrifiant les procédés est un axe très important.
Pour les secteurs qui sont difficiles à électrifier, il est important d’avoir un système d’hydrogène bas-carbone performant. La priorité consiste au passage de l’hydrogène fossile à l’hydrogène bas-carbone.
L’électricité en France est décarbonée et ce même en intégrant le bilan carbone complet des infrastructures sur l’ensemble du cycle de vie (prenant en compte les conditions de fabrication et de retraitement en fin de vie). L’électrification permettra donc de se passer des énergies fossiles. Dans ce sens, la production d’électricité renouvelable et nucléaire présente des émissions très faibles.
A titre d’exemple, il est prévu que la part de l’électricité dans le transport soit de 100 TWh contre 15 TWh aujourd’hui, ou encore dans l’industrie de 180 TWh contre 115 TWh aujourd’hui.
Pour autant, la France ne sera pas dans un contexte 100% électrique : des usages coexisteront avec l’électricité comme du gaz (hydrogène, biométhane), des carburants liquides (biocarburants ou carburants de synthèse) ainsi qu’un recours au bois et à la biomasse.
- Un développement des moyens de pilotage, de flexibilité dans le but de garantir la sécurité d’approvisionnement du réseau qui peuvent être de natures différentes : pilotage de la consommation, développement des interconnexions, stockage hydraulique, installation de batteries, construction de nouvelles centrales thermiques sur des stocks de gaz décarbonés…
- Un redimensionnement des réseaux électriques pour intégrer cette transition énergétique. Également, les changements climatiques entrainent des modifications de profils de consommation et de production et ont des conséquences sur les moyens de production et d’acheminement de l’électricité. Les vagues de froid vont diminuer et les périodes de canicule augmenter. Par exemple, le stock hydraulique devra être géré différemment car le remplissage des barrages dû à la fonte des neiges sera plus précoce dans l’année.
- Des paris technologiques lourds.
- Un coût de la décarbonation du système électrique qui se fera avec un coût maîtrisé. Certains scénarios conduisent à une stabilité des coûts et d’autres à une augmentation (de l’ordre de 15% hors inflation, en vision médiane).
- Malgré la sortie de la dépendance au pétrole et au gaz fossile, maîtriser l’évolution du coût du système électrique doit passer par un encadrement public fort dans le but de baisser le coût de financement des nouveaux moyens de production bas carbone et du réseau.
- Avant 2050, un premier jalon en 2030 a été fixé avec un objectif de réduction de 55% des émissions nettes. Pour l’atteindre, il faut développer au plus vite les énergies renouvelables et prolonger les réacteurs nucléaires existants, accélérer le déploiement de l’électricité dans le transport, l’industrie et le bâtiment.
Les scénarios nucléaire et énergies renouvelables VS les scénarios 100% renouvelable
Afin de décarboner le paysage énergétique, plusieurs solutions sont exclues comme les énergies fossiles, les solutions de captage et stockage du carbone… Les scénarios portent donc sur les énergies renouvelables et les réacteurs nucléaires.
Tous les scénarios nécessitent des investissements massifs. Il faut doubler le rythme des investissements annuels par rapport à aujourd’hui.
| Scénarios nucléaire + énergies renouvelables | Scénarios 100% renouvelables |
|---|---|
| Sources d’énergies renouvelables :
La neutralité carbone se révèle impossible sans énergies renouvelables. La plupart des sources de production qui seront utilisés en 2050 n’existent pas encore aujourd’hui. Il faut donc développer les énergies renouvelables partout où cela est possible, que ce soit le solaire, l’éolien terrestre, l’éolien maritime ou encore l’hydraulique (avec le respect des normes environnementales). Des degrés de développement différents sont prévus selon les scénarios. A titre d’exemple, un parc minimal d’une 40aine de gigawatts d’éolien terrestre ainsi qu’un parc d’éoliennes en mer d’environ 25 GW sont nécessaires. |
Sources d’énergies renouvelables :
La neutralité carbone se révèle impossible sans énergies renouvelables. La plupart des sources de production qui seront utilisés en 2050 n’existent pas encore aujourd’hui. Il faut donc développer les énergies renouvelables partout où cela est possible, que ce soit le solaire, l’éolien terrestre, l’éolien maritime ou encore l’hydraulique (avec le respect des normes environnementales). Dans le 100% renouvelable, un très fort développement est nécessaire. A titre d’exemple, un parc minimal d’une 40aine de gigawatts d’éolien terrestre ainsi qu’un parc d’éoliennes en mer d’environ 25 GW sont nécessaires. |
| Parc nucléaire actuel – développement d’un nouveau parc :
Il faut trouver une solution pour prolonger le fonctionnement des réacteurs nucléaires un maximum (ils ne pourront être prolongés indéfiniment) ou construire d’autres réacteurs nucléaires (les centrales construites dans les années 80 devront fermer d’ici 2060). Selon les scénarios, il y a une part plus ou moins importante du nucléaire et en conséquence une part plus ou moins forte des ENR à développer (plus il y aura de nucléaire, moins il y aura d’ENR et inversement). Le pays n’est actuellement pas en capacité de construire des réacteurs nucléaires au même rythme que pendant les années 80. Se développent des projets de petits réacteurs modulaires et de nouvelles technologies. Si la construction de nouveaux réacteurs de 3ème génération est décidée aujourd’hui, ils seraient en service qu’en 2035 au mieux. Dans le scénario le plus élevé, la filière nucléaire pourrait atteindre une capacité complète de 50 GW en 2050, (couvre environ 50% de la production nationale). Ce scénario implique de prolonger le fonctionnement de la majorité des réacteurs jusqu’à 60 ans et de pouvoir exploiter certains d’entre eux au-delà de cette date en respectant bien évidemment la sécurité et d’avoir 14 nouveaux réacteurs nucléaires (type EPR 2) entre 2035 et 2050 avec en complément de petits réacteurs nucléaires (SMR). Le parc nucléaire ne suffira pas à assurer l’alimentation électrique de l’ensemble de la consommation de 645 TWh d’ici à 2050 et aura besoin du développement des énergies renouvelables. Dans les scénarios où les réacteurs nucléaires ne sont pas remplacés par de nouveaux, la production bas carbone ne sera possible que si le rythme de développement des renouvelables est soutenu et s’il y a le remplacement du gaz fossile utilisé dans les centrales thermiques par du gaz vert dès 2030-2040. |
Parc nucléaire actuel – développement d’un nouveau parc : Dans les scénarios où les réacteurs nucléaires ne sont pas remplacés par de nouveaux, la production bas carbone ne sera possible que si le rythme de développement des renouvelables est très soutenu (encore plus rapide que les pays européens les plus dynamiques sur le sujet) et s’il y a le remplacement du gaz fossile utilisé dans les centrales thermiques par du gaz vert dès 2030-2040. Plusieurs analyses soutiennent le fait que de se passer du nucléaire ajoute une contrainte sur l’atteinte de la neutralité carbone qui peut être levée en accélérant le rythme de développement de l’éolien et du solaire, grâce à la sobriété ou encore en renonçant à l’indépendance énergétique. Plusieurs scénarios sont évoqués avec des rythmes différents de développement des différentes sources d’ENR. |
| Flexibilité :
Quel que soit le choix sur le nucléaire, les énergies renouvelables (de nature variable), prendront une place de plus en plus importante dans le système électrique. Cette variabilité est un défi conséquent pour le réseau électrique. C’est pourquoi, la croissance de la flexibilité est essentielle. Selon les différents scénarios, le besoin de flexibilité est compris entre 28GW (forte présence nucléaire) et 68GW (forte présence ENR). Plus il y a d’ENR dans le mix, plus ils augmentent en conséquence. |
Flexibilité :
Quel que soit le choix sur le nucléaire, les énergies renouvelables (de nature variable), prendront une place de plus en plus importante dans le système électrique. Cette variabilité est un défi conséquent pour le réseau électrique. C’est pourquoi, la croissance de la flexibilité est essentielle. Selon les différents scénarios, le besoin de flexibilité diffère. Pour un scénario 100% renouvelable, le besoin de flexibilité sera maximal, environ 68GW (fourchette haute). |
| Interconnexion :
Au-delà de diminuer le besoin de flexibilité, l’interconnexion avec les pays voisins qui utilisent encore fortement les énergies fossiles prémunit la France de coût échoué à développer une production d’électricité bas carbone. |
Interconnexion :
Au-delà de diminuer le besoin de flexibilité, l’interconnexion avec les pays voisins qui utilisent encore fortement les énergies fossiles prémunit la France de coût échoué à développer une production d’électricité bas carbone. |
| Moyens de production pilotables :
L’équilibre production-consommation doit en permanence être respecté dans le système électrique. Aujourd’hui, son équilibre est principalement sensible à la température. Avec les scénarios de grande part d’ENR dans le mix, l’équilibre du système sera, en plus des températures, lié aux périodes sans vent ou encore sans soleil. Cela nécessite que des besoins pilotables soient présents lors de ces moments. Dans le cas où il y a plusieurs semaines sans vent et où les ENR ne produiraient pas en quantité suffisante, des centrales nucléaires ou thermiques (avec des stocks de gaz décarbonés) sont nécessaires, surtout dans les scénarios où les ENR sont très présentes dans le mix. Plus le parc nucléaire sera faible, plus ce besoin sera important (dans le cas du scénario à très faible part nucléaire, le besoin sera de l’ordre de 30 GW). Ces moyens de production ne seront pas utiles dans le cas où le nucléaire reste très présent dans le mix et qu’il y a une forte interconnexion avec l’Europe. |
Moyens de production pilotables :
L’équilibre production-consommation doit en permanence être respecté dans le système électrique. Aujourd’hui, son équilibre est principalement sensible à la température. Dans le cas du 100% renouvelable, l’équilibre du système sera, en plus des températures, lié aux périodes sans vent ou encore sans soleil. Cela nécessite que des besoins pilotables soient présents lors de ces moments. Dans le cas où il y a plusieurs semaines sans vent et où les ENR ne produiraient pas en quantité suffisante, des centrales nucléaires ou thermiques (avec des stocks de gaz décarbonés), surtout dans les scénarios 100% renouvelable sont obligatoires. Dans le 100% renouvelable, ce besoin sera important (environ 30 GW). |
| Technologie :
Tous les scénarios reposent sur des technologies mais ceux impliquant la prolongation du fonctionnement des réacteurs nucléaires au-delà de 50-60 ans et la construction de nouveaux réacteurs, ainsi que les scénarios à très fortes parts d’ENR présentent un défi technologique très important critique. Pour le nucléaire, des prérequis de sécurité devront être systématiquement vérifiés. La prolongation déjà favorable de l’exploitation de certains réacteurs au-delà de 40 ans nécessite déjà un très grand volume de travaux. Les scénarios qui conservent une part de production nucléaire importante avec un développement des ENR permet de limiter la dépendance aux paris technologiques. Beaucoup de ces technologies sont encore en phase de démonstration ou de prototype. |
Technologie :
Les scénarios 100% ENR présentent un défi technologique très important critique. Beaucoup de ces technologies sont encore en phase de démonstration ou de prototype. |
| Ressources minérales :
La transition énergétique et le souhait d’atteindre le bas carbone, réduisent la dépendance aux énergies fossiles mais nécessitent de nouveaux besoins en ressources minérales (cuivre, lithium, cobalt…) qui sont de nouveaux enjeux en termes d’approvisionnement et de dépendance. Un point de vigilance est apporté pour les besoins en métaux des batteries comme le lithium-ion par exemple, qui s’impose comme un des éléments essentiels dans les scénarios de décarbonation et le développement des ENR. En effet, le lithium-ion provoque une dépendance croissante à la Chine et de faibles perspectives de recyclage. Il faudra donc mettre en place des actions spécifiques visant à limiter les besoins à ces ressources critiques. Les matières comme le cuivre (présent dans presque tous les composants du système électrique : nucléaire, renouvelables, batteries, réseau) sont également critiques surtout dans les scénarios à forte part en énergies renouvelables. |
Ressources minérales :
La transition énergétique et le souhait d’atteindre le bas carbone, réduisent la dépendance aux énergies fossiles mais nécessitent de nouveaux besoins en ressources minérales (cuivre, lithium, cobalt…) qui sont de nouveaux enjeux en termes d’approvisionnement et de dépendance. Un point de vigilance est apporté pour les besoins en métaux des batteries comme le lithium-ion par exemple, qui s’impose comme un des éléments essentiels dans les scénarios de décarbonation et le développement des ENR. En effet, le lithium-ion provoque une dépendance croissante à la Chine et de faibles perspectives de recyclage. Il faudra donc mettre en place des actions spécifiques visant à limiter les besoins à ces ressources critiques. Les matières comme le cuivre (présent dans presque tous les composants du système électrique : nucléaire, renouvelables, batteries, réseau) sont également critiques. |
| Coûts :
Le nucléaire historique était très compétitif et l’est encore aujourd’hui. Les réacteurs de 3ème génération, eux, ont des coûts qui ont augmenté. Pour les scénarios regroupant au moins 40 GW de parc nucléaire, cela peut générer des coûts globaux inférieurs qu’un scénario 100% renouvelable pour la collectivité. Cela s’explique par le fait que même si les coûts « bruts » de production des nouvelles centrales nucléaires sont en moyenne plus importants que ceux des grands parcs d’énergies renouvelables, les besoins de flexibilité associés à la variabilité des ENR rendent le coût des ENR plus élevé. Le coût moyen de la production d’électricité peut augmenter dans les scénarios où la fermeture des centrales nucléaires existantes est réalisée alors qu’elles sont toujours compétitives et amorties. |
Coûts :
Le coût des énergies renouvelables a diminué. Le scénario 100% renouvelable peut générer des coûts supérieurs pour la collectivité qu’avec le développement du nucléaire. Cela s’explique par le fait que même si les coûts « bruts » de production des nouvelles centrales nucléaires sont en moyenne plus importants que ceux des grands parcs d’énergies renouvelables, les besoins de flexibilité, de renforcement des réseaux associés à la variabilité des ENR rendent le coût des ENR plus élevé. Egalement, le développement précoce des ENR et la fermeture anticipée des réacteurs nucléaires existants ne permettent pas de bénéficier entièrement de la poursuite de la baisse des coûts sur cette filière. Les grands parcs éoliens et photovoltaïques ont évolué en maturité technologique et leurs coûts sont désormais très compétitifs et à long terme, un scénario 100% renouvelable peut s’approcher du coût de celui avec de nouveaux réacteurs nucléaires à conditions que : les technologies les plus matures soient utilisées, des économies d’échelle soient réalisées grâce au développement de grands parcs, faire le pari de l’éolien en mer flottant, bénéficier de coûts de financement favorables pour les ENR, contenir les besoins et les coûts de la flexibilité. Des sources d’ENR sont plus favorisées que d’autres en termes de coûts. |
| Réseaux de transport et de distribution :
Dans les scénarios à très forte part de renouvelable, les évolutions de structures du réseau de transport seront majeures. De la même manière, concernant les réseaux de distribution, les besoins d’investissement peuvent varier du simple au double et plus la part des ENR est élevée dans le mix, plus ils seront conséquents. |
Réseaux de transport et de distribution :
Les évolutions de structures du réseau de transport seront majeures. De la même manière, concernant les réseaux de distribution, les besoins d’investissement seront conséquents. |
| Hydrogène :
La production d’hydrogène par électrolyse est flexible et peut s’adapter à la variabilité des énergies renouvelables et de la consommation. Elle peut être indispensable dans le cas de scénarios à forte part renouvelable. |
Hydrogène :
La production d’hydrogène par électrolyse est flexible et peut s’adapter à la variabilité des énergies renouvelables et de la consommation. Elle est indispensable. La maîtrise parfaite de l’intégration de l’hydrogène doit être assurée. |
| Acceptabilité :
Le développement des énergies renouvelables pose le débat de l’acceptation de la part de la population (intégration dans le cadre de vie) car elles se déploient de manière diffuse et donc rendent visible le système de production qui jusque-là était presque invisible car concentré ou à l’étranger (nucléaire, thermique, hydraulique…). Cela nécessite donc un contexte favorable politique et sociétal. Les scénarios avec une forte part de nucléaire dans le système électrique conduisent à une moindre occupation de l’espace et donc à un moindre problème d’acceptation de la part de la population puisque les nouveaux réacteurs limiteront la construction d’ENR et se feront à priori sur les sites existants de nucléaire. Des débats d’acceptabilité existent aussi avec le nucléaire, principalement concernant le risque d’accident et les déchets radioactifs. |
Acceptabilité :
Le développement des énergies renouvelables pose le débat de l’acceptation de la part de la population (intégration dans le cadre de vie) car elles se déploient de manière diffuse et donc rendent visible le système de production qui jusque-là était presque invisible car concentré ou à l’étranger (nucléaire, thermique, hydraulique…). Cela nécessite donc un contexte favorable politique et sociétal. |
| Surface dédiée aux infrastructures :
Plus le scénario possède d’énergies renouvelables, plus la surface dédiée à ces infrastructures augmente sans pour autant représenter un gros risque pour la biodiversité. Selon la source de production de l’énergie renouvelable, des possibilités de co-usages des sols se dessinent. C’est le cas par exemple pour l’éolien, puisque des usages agricoles sont possibles autour. Même avec la relance du nucléaire, les réserves d’uranium naturel sont suffisantes pour l’approvisionnement des centrales nucléaires. Néanmoins, l’uranium provoque, en sortie des centrales, des substances avec un caractère radioactif et une longue durée de vie. Le nucléaire implique donc une augmentation des besoins d’infrastructures pour gérer ces déchets. Certaines matières peuvent être recyclées ou réutilisées. |
Surface dédiée aux infrastructures :
La surface dédiée à ces infrastructures est importante sans pour autant représenter un gros risque pour la biodiversité. Selon la source de production de l’énergie renouvelable, des possibilités de co-usages des sols se dessinent. C’est le cas par exemple pour l’éolien, puisque des usages agricoles sont possibles autour. |
D’ici à 2030, RTE note que le scénario mixant nucléaire et renouvelable est celui qui présente le meilleur bilan climatique et celui qui permet d’atteindre les objectifs climatiques.
Qu’est-ce que la neutralité carbone ?
La neutralité carbone signifie un équilibre entre les émissions de carbone et l’absorption du carbone de l’atmosphère par les puits de carbone. Un puit de carbone représente un système qui absorbe plus de carbone que ce qu’il en émet.
Il y a des puits naturels qui sont le sol, les forêts et les océans ainsi que des puits artificiels qui, eux, ne peuvent aujourd’hui éliminer le carbone à une échelle assez importante pour lutter contre le réchauffement climatique. Egalement, le carbone qui est stocké au sein des puits naturels peut être rejeté dans l’atmosphère par différents événements comme les incendies de forêt, l’exploitation forestière ou encore les changements dans l’utilisation des terres… C’est pourquoi, il est nécessaire de baisser les émissions de carbone dans le but d’aller vers la neutralité climatique.
Une solution autre que les puits consiste à compenser les émissions produits d’un secteur en les réduisant ailleurs. A titre d’exemple, cela peut être fait avec des investissements dans les l’efficacité énergétique ou encore dans les énergies renouvelables.
