Page 1


Tous droits de traduction, de reproduction et d’adaptation réservés pour tous pays. Toute représentation, reproduction intégrale ou partielle faite par quelque procédé que ce soit, sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants cause, est illicite et constitue une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code pénal. Par ailleurs, la loi du 11 mars 1957 interdit formellement les copies ou les reproductions destinées à une utilisation collective.

© Éditions Technip, Paris, 2019 Éditions Technip, 5 avenue de la République, 75011. Paris www.technip.fr

ISBN 978-2-7108-1189-3 Imprimé par TypoLibris - N° 19090599


Aux Éditions TECHNIP • Les paradis fiscaux, Enjeux géopolitiques, deuxième éd., 2019 V. Piolet • Les énergies renouvelables, 2016 C. Acket, J. Vaillant • Après la COP21 - Géopolitiques de la transition énergétique, 2016 R. Greggio, B. Maffei • L’Afrique : nouvelle frontière de la croissance, 2015 sous la direction de B. Rahmouni Benhida • Les métaux rares : opportunité ou menace ?, 2015 F. Fizaine • L’enjeu énergétique dans les Balkans, 2013 M. Glamotchak • Géopolitique de la France, 2012 O. Kempf • Politique et géopolitique de l’énergie, 2012 S. Furfari • Hydrocarbures et conflits dans le monde, 2012 F. Ardillier-Carras, P. Boulanger, D. Ortolland • Le nouvel équilibre mondial et les pays émergents, 2011 S. Coulom • Géopolitique du Caucase, 2009 S. Lussac • Géopolitique de l’énergie, 2009 J.-P. Favennec • Géopolitique du pétrole, 2005 C. de Lestrange, C.-A. Paillard, P. Zelenko


Sommaire PARTIE 1 : REMARQUES LIMINAIRES.................... 7 Chapitre 1 : Le contexte européen......................... 7 Chapitre 2 : Le changement de paradigme . ............ des systèmes électriques....................................... 9 PARTIE 2 : L’ÉVOLUTION DU SECTEUR ................... ÉLECTRIQUE ........................................................ 15 Chapitre 3 : La production d’électricité................ 16 Chapitre 4 : Les réseaux électriques..................... 47 Chapitre 5 : Les consommateurs.......................... 53 Chapitre 6 : Le stockage de l’énergie.................... 54 Chapitre 7 : La blockchain.................................... 61 PARTIE 3 : LES BESOINS ACCRUS EN MÉTAUX ........ ET TERRES RARES................................................. 65 Chapitre 8 : L’éolien.............................................. 66 Chapitre 9 : Le photovoltaïque............................. 69 Chapitre 10 : Le stockage de l’énergie.................. 73 Conclusion ........................................................... 79 Annexes................................................................ 83 Liste des sigles ..................................................... 93 À propos de l’auteur............................................. 96


6


1 Remarques liminaires 1. Le contexte européen La concrétisation d’une politique énergétique européenne commune a du mal à voir le jour, en raison, entre autres, de la diversité des approches et des intérêts des États membres. Le mix électrique diffère de manière importante entre les pays de l’Union Européenne en fonction de leur histoire, de leurs ressources propres, des décisions politiques prises à la suite d’accidents, sur une base plus émotionnelle que rationnelle, voire motivées idéologiquement. En outre, la faiblesse de la politique étrangère et de sécurité commune de l’UE ne facilitent pas la cohésion de cette dernière vis-à-vis des fournisseurs d’énergie et d’équipements électriques. Une feuille de route pour l’énergie d’ici à 2050 (Roadmap 2050) a été présentée en 2011 par la Commission européenne. Son objectif est de décarboner l’économie. Le document présente différents scénarios permettant de réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) de 80 % à 95 % en 2050 par rapport au niveau de 1990, tout en renforçant la compétitivité de l’UE et la sécurité d’approvisionnement. Il est bon de rappeler, qu’à l’origine, l’objectif de décarbonation était soumis à la condition que d’autres régions du monde prennent également l’initiative d’un tel effort. Depuis lors, l’UE se dit prête à s’engager seule dans cette aventure. En fait, elle s’est focalisée sur une réduction de GES à tout prix sans se préoccuper de considérations économiques

7


1

Remarques liminaires

et sociales qui sont finalement, nolens volens, le moteur incontournable de ce changement de paradigme. D’autre part, l’UE s’était fixé l’objectif d’achever le marché intérieur de l’énergie pour 2014. Elle n’y est toujours pas parvenue à cause des politiques parfois antinomiques des États membres et leur souci d’assurer par priorité leurs intérêts propres. Le secteur électrique a été ciblé en premier lieu pour contribuer à ce projet alors qu’il ne représente que 22 % de la consommation totale d’énergie de l’UE. Les décisions et orientations suivantes avaient été prises dans le cadre de la politique bas carbone de l’UE : • un objectif minimal spécifique d’interconnexions électriques trans-

frontalières fixé, d’ici à 2020, à 10 % de la capacité installée de production électrique domestique. La Commission propose de porter cet objectif à 15 % en 2030 ; • une amélioration de l’efficacité énergétique d’au moins 27 % d’ici à 2030 par rapport à 1990 (non contraignant au niveau des États membres). Cet objectif serait réexaminé en 2020 dans la perspective de porter ce pourcentage à 30 % pour l’ensemble de l’UE ; • une réduction d’au moins 40 % des émissions de GES à l’horizon 2030 par rapport à 1990 (non contraignant au niveau des États membres), alors que les Allemands ont déclaré qu’ils ne pourraient atteindre que 32 %1 ; • une augmentation de la part des ressources renouvelables dans le mix énergétique de 27 % (au niveau de l’UE) à cette même date. Le 30 novembre 2016, la Commission européenne a présenté un paquet de mesures visant à faciliter la transition énergétique « propre » dans le cadre de la création de l’Union de l’Énergie balbutiante. Ce paquet énergétique s’articule autour de trois ambitions principales2 : • la priorité à l’efficacité énergétique ; • le leadership européen global en matière d’énergies renouvelables ; • un accord équitable pour les consommateurs.

1  Annual climate report for 2017, signé par le cabinet d’Angela Merkel. 2  Clean Energy for all Europeans, Commission and its priorities.

8


Remarques liminaires

1

Le Parlement européen a voté, en 2017, en faveur d’objectifs plus ambitieux que ceux proposés par le Conseil et la Commission européens. Il considère que la réduction de la consommation d’énergie de l’UE doit être réduite de 40 % d’ici à 2030 par rapport à 1990, au lieu des 30 % précités. Finalement, ce pourcentage a été fixé à 32,5 % à la suite d’un compromis avec le Parlement européen. En outre, il préconise qu’au moins 35 % de l’énergie consommée proviennent de sources renouvelables d’ici à 2030 au lieu des 27 % susmentionnés. En fin de compte, à la suite d’un compromis avec le Parlement européen, la part du renouvelable est de 32 %. En mars 2018, le Conseil européen a invité la Commission à présenter, d’ici au premier trimestre 2019, une proposition de stratégie de réduction des émissions de GES à long terme, conformément à l’accord de Paris, en tenant compte des plans nationaux. En fait, les émissions de GES de l’UE ont crû de 1,8 % en 2017 malgré un accroissement de la capacité éolienne de 25 % et du solaire de 6 %. Selon Eurostat, les émissions ont augmenté dans la plupart des États membres (20 pays).

2. Le changement de paradigme du système électrique Considérations générales3 La transformation du système électrique européen est piloté par trois facteurs disruptifs : la décarbonation, la décentralisation et la numérisation qui elle-même permet l’avènement de l’intelligence artificielle (IA). En effet, pour intégrer le système IA, il faut des processus agiles et numérisés et donc une familiarisation au numérique. Il y a lieu ensuite de repenser le contenu du travail en intégrant l’IA comme un nouvel axe de productivité. Il faut s’attendre à une croissance moyenne du PIB de 3  “Transformation of Europe’s power system until 2050 including specific considerations for Germany”, McKinsey, electric power and natural gas practice, Düsseldorf, October 2010.

9


1

Remarques liminaires

l’UE plus la Norvège et la Suisse, de 1,8 % par an, c’est-à-dire en termes réels, de 13 050 billions d’euros en 2020 à 21 770 billions en 2050. La population de l’UE diminuerait de 494 millions en 2020 à 476 millions en 2050. La demande d’électricité augmenterait de 3 500  TWh en 2020 à 4 900 TWh en 2050, soit 40 %, ce qui représente 1,1 % par an de 2020 à 2050. Cette croissance est attribuée essentiellement à la numérisation de l’économie européenne (grosse consommatrice d’électricité) et au remplacement progressif du parc automobile actuel par des voitures électriques.

Le reformatage des systèmes électriques L’objectif de l’UE de réduire drastiquement les émissions de GES d’ici à 2050, conduit à : • une pénétration élevée de la production d’électricité renouvelable,

principalement intermittente pour de nombreuses années encore ; • une dispersion par nature des sources électriques ; • un flux bidirectionnel sur les réseaux électriques, dû à la production dispersée d’électricité (les consommateurs-producteurs d’électricité seront de plus en plus nombreux) ; • une sortie (quoique relativement lente) de la production électrique à partir de charbon et de lignite ; • des mesures visant à garantir la sécurité d’approvisionnement électrique (adéquation de l’offre et de la demande) et à la stabilité du réseau par : – le stockage de l’énergie ; – des centrales au gaz ; – le renforcement des réseaux électriques ; • une gestion de la demande d’électricité tant résidentielle qu’industrielle ; • un renforcement des liaisons transfrontalières. Ce reformatage varie selon la politique des États membres qui ne se préoccupent pas nécessairement d’optimaliser les coûts. 10


L’évolution du secteur électrique

2

7. La blockchain68 Les flux bidirectionnels sur les réseaux électriques résultant des ressources d’énergie distribuées (Distributed Energy Ressource-DER) implique une approche adaptée de la gestion des réseaux, appelée Énergie Transactive (Transactive Energy-TE)69. Dans son sens le plus large, l’énergie transactive inclut les transactions n’importe où dans l’écosystème énergétique (électrique en l’occurrence) depuis la génération (centralisée ou distribuée) jusqu’au point de consommation. Les plateformes TE sont des approches « grid at large » organisées autour d’objectifs tels que l’équilibre entre offre et demande, la réduction des flux de congestion, la maximalisation de la qualité et minimalisation du coût de l’énergie. Les objectifs globaux incluent également la maximalisation de DER pour autant que cela n’entre pas en conflit avec les contraintes de fiabilité du réseau. Les transactions variées déployées sur une base décentralisée peuvent avantageusement intégrer la technologie IT dite blockchain. Même si cette technologie n’est pas la panacée, il n’en reste pas moins qu’elle apporte des profits significatifs dans un certain nombre de scénarios TE. « Des systèmes TE complets peuvent être décrits par sept fonctions (processus) allant de la détermination de la valeur jusqu’à l’auditing et le reporting. De nombreuse propriétés de solutions fondées sur la blockchain (BBS Blockchain Based Solutions) sont alignées sur ces fonctions. Cependant une évaluation au cas par cas est nécessaire pour estimer si une solution BBS est préférable aux solutions existantes70. » Les deux contributions les plus prometteuses de la blockchain sont l’« auditabilité » et les contrats intelligents. Le créneau qui attire une attention croissante actuellement est celui du négoce d’énergie entre pairs (peer to peer : P2P). Les premiers à adopter la technologie blockchain ne sont pas nécessairement les sociétés d’électricité (utilities) mais les stakeholders. 68  Le fonctionnement de la technologie blockchain est décrit en annexe. 69  L’énergie transactive se réfère aux techniques économiques et de contrôle utilisées pour gérer le flux et l’échange d’énergie. 70  « Blockchain for transactive energy platforms », Stuart Revens, Navigant research, 2017.

61


2

L’évolution du secteur électrique

Exemple d’utilisation de la technologie blockchain : le négoce entre pairs71 La blockchain pourrait révolutionner la manière dont les consommateurs d’électricité interagissent en les plaçant au centre de la TE. La technologie blockchain rend possibles des transactions complexes et de faibles valeurs. Des transactions distribuées permettent d’améliorer la participation du consommateur. La blockchain permet d’offrir des services sophistiqués au point de consommation, à des coûts beaucoup plus bas que ceux des plateformes de négoce centralisé. Une telle approche offre différentes options aux consommateurs : • les consommateurs résidentiels, dans le cadre du DR (demand response program), ne sont pas limités à une réponse binaire (ce qui est le cas pour une production centralisée), par exemple, accepter ou refuser de réduire la consommation dans le cadre de la gestion de la demande d’électricité. Ils peuvent le maintenir en fonctionnement et payer un voisin pour qu’il réduise sa consommation au niveau qui lui avait été demandé par la société d’électricité. C’est une opération gagnant/gagnant. Le consommateur qui décide de ne pas arrêter sa consommation ne sort pas du programme DR tandis que le voisin en bénéficie sans devoir signer un contrat formel et la société d’électricité obtient la réduction souhaitée ; • avec le système de transactions distribuées, les consommateurs peuvent éviter de payer le surcoût d’une consommation supérieure à celle du contrat en achetant à un voisin, grâce au système blockchain, l’énergie qu’il génère à partir de panneaux photovoltaïques (PV) ou d’un véhicule électrique ou encore provenant d’un stockage par batteries ; • dans un système distribué utilisant la technologie blockchain, les consommateurs peuvent vendre leur excédent à des voisins pour consommation immédiate ou propriétaire d’une installation de stockage d’énergie, créant ainsi un marché local ;

71  Ibidem.

62


L’évolution du secteur électrique

2

les propriétaires de PV peuvent également se mettre d’accord pour racheter l’énergie stockée chez un voisin à une date ultérieure, ce qui revient à louer un stockage distribué.

Le processus de support blockchain pour le négoce d’électricité P2P À titre d’exemple, les étapes du processus de vente locale d’électricité entre voisins sont décrites ci-après : • un microgénérateur offre une transaction énergétique (contrat intelligent72) sur le réseau de la blockchain (accessible à un certain nombre de participants agréés, voir annexe), sans passer par une société d’électricité ; • une contrepartie accepte la transaction pour un prix convenu ; • une transaction PTU (Program Time Unit) est ouverte (c’est-à-dire une période de validité de l’accord) et ensuite fermée lorsque le temps est écoulé ; • les kWh fournis durant cette période sont mesurés ; • cette énergie est convertie en une monnaie fiduciaire (token) ; • le prix est payé dans cette monnaie ; • la transaction est publiée (grand livre distribué, voir annexe) à travers tous les nœuds du réseau de la blockchain ; • le paiement de la facture est finalement réglé entre pairs. La technologie blockchain est un outil astucieux permettant de négocier des échanges d’électricité sans passer par un intermédiaire. Toutefois, cela implique éventuellement, selon la législation du pays concerné, que le GRD soit informé et en tienne compte dans le relevé des compteurs. Des transactions énergétiques P2P requerront un fondement légal, incluant la résolution de désaccords, même si le grand livre distribué devrait pourvoir une confiance suffisante. 72  Il faudra encore quelque temps avant que des contrats intelligents standardisés soient disponibles.

63


Profile for TO Groupe

L'avenir du système électrique européen, J.-P. Schaeken Willemaers - Editions Technip  

Dans cet essai, l’évolution des systèmes électriques de l’Union Européenne est étudiée dans le cadre d’une politique bas carbone qui elle-mê...

L'avenir du système électrique européen, J.-P. Schaeken Willemaers - Editions Technip  

Dans cet essai, l’évolution des systèmes électriques de l’Union Européenne est étudiée dans le cadre d’une politique bas carbone qui elle-mê...

Profile for togroupe
Advertisement