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Les énergies renouvelables 1 — Pas de vent, pas de courant

Pour produire de l'électricité à partir d'énergie renouvelable, la technologie la plus répandue reste aujourd'hui, de très loin, l'hydroélectricité. Au prix de travaux conséquents, les barrages permettent, en faisant passer de l'eau dans leurs turbines, de produire de l'électricité relativement aisément sans émettre le moindre gramme de CO2.

Pour les pays qui ont la chance d'en bénéficier, leur présence sur le réseau peut s'avérer particulièrement utile, que ça soit pour absorber des pics de demande ou compenser des défaillances brutales. Il suffit d'ouvrir plus ou moins les vannes et injecter ainsi, quasi immédiatement, la quantité d'électricité voulue.

Nous pouvons tout de même remarquer deux inconvénients notables :
    • En amont du barrage, le remplissage du lac de retenue demande de noyer sous l'eau des vallées entières. Les conséquences sur la biodiversité et les populations locales peuvent être catastrophiques.
    • Les lâchés d'eau provoquent une augmentation brutale du courant et du niveau d'eau en aval, ce qui représente un danger potentiellement mortel pour les personnes présentes sur les rives. Quant aux ruptures de barrage, elles peuvent avoir des conséquences absolument dramatiques. 1 2

Ceci étant dit, pour peu que l'on remette en perspective les menaces liées au changement climatique, la balance bénéfices-risques des barrages, comparée à celles des centrales à charbon, est plus que largement positive.

Hydroelectricity
GIEC 6

Il est par conséquent logique de développer intelligemment l'hydroélectricité, c'est-à-dire à peu près partout où elle peut venir se substituer au charbon ou au gaz. Le problème principal reste que, pour construire un barrage, il faut de l'eau, et un minimum de débit. Or, en dehors de quelques pays particulièrement privilégiés, c'est très loin d'être le cas partout. D'autant plus qu'après une forte expansion à partir de la deuxième moitié du XXème siècle, les emplacements pouvant accueillir de nouveaux grands ouvrages sont désormais relativement limités. L'hydroélectricité n'est donc certainement pas une solution universelle à notre problème.

Le vent ou le soleil ne souffrent pas de cette limitation, car on en trouve à peu près partout. Voyons donc ce que nous pouvons raisonnablement espérer des « nouvelles énergies renouvelables » : l’éolien et le solaire.

Fournir, en conditions idéales de vent ou d'ensoleillement, une puissance équivalente à celle d'une centrale à charbon de taille moyenne nécessite déjà d'installer, au choix, de l'ordre de 300 éoliennes ou 200 hectares de panneaux photovoltaïques. Avec une installation ainsi dimensionnée, lorsqu'il fait beau et que le vent souffle, l'approvisionnement énergétique est assuré sans avoir besoin de brûler le moindre bout de charbon.

Renouvelables

Mais si le vent tombe, ou tout simplement qu'il fait nuit, alors les choses se compliquent quelque peu. Personne n’envisage en effet sérieusement attendre plusieurs heures, voire plusieurs jours, les bras croisés, en attendant que la brise se lève pour pouvoir prendre le métro, ou rallumer son réfrigérateur. Même les écologistes les plus convaincus seront, dans ces circonstances, ravis d’apprendre que le charbon peut prendre la relève au pied levé, et rétablir très rapidement l'électricité.

Renouvelables, sans vent

Impossible donc de nous passer de notre centrale à charbon. Malheureusement, nous en avons toujours besoin pour compenser l'intermittence des énergies renouvelables, celles-ci dépendant de conditions météorologiques aussi variables que le vent ou le soleil.

De surcroît, cette intermittence est entièrement subie. Nous ne pouvons en effet pas décider qu'il y ait un peu de vent, beaucoup de vent, ou que vienne une accalmie, pas plus que nous pouvons faire partir les nuages en fonction de notre besoin en énergie. Ainsi dit-on des nouvelles énergies renouvelables qu’elles ne sont pas pilotables.

Pour ces deux raisons, les énergies renouvelables ne permettent pas de fermer la moindre centrale à charbon : elles ne font guère que s’y ajouter !

🤔 « Oui mais bon, les jours de vent nous n'avons plus besoin d’utiliser de charbon »

Ne perdons pas de vue notre objectif de départ : la fermeture pure et dure. Ceci étant dit, nous pouvons envisager cette étape comme intermédiaire. Voyons donc ce qui nous sépare du résultat attendu.

Ce qui nous intéresse ici, c'est de savoir combien une éolienne produit, en réalité, par rapport à ce qu'elle pourrait produire sur la même durée si elle fonctionnait à pleine puissance. C'est-à-dire dans des conditions de vent optimales en permanence. Ce rapport est défini par un indice absolument fondamental pour comprendre les enjeux énergétiques : le facteur de charge.

Le facteur de charge le plus élevé provient des éoliennes « offshore », installées en mer. Bénéficiant de conditions de vent particulièrement favorables, elles peuvent arriver à tourner l'équivalent de trois journées à plein régime par semaine. Elles arrivent donc à un facteur de charge record de l’ordre de 40%.3

En France, les éoliennes terrestres fonctionnent quant à elles, selon les mois, l'équivalent d'une à deux journées par semaine; soit un facteur de charge qui varie selon les saisons entre 15 et 30%.4

Bien entendu, en réalité il ne s'agira pas d'un fonctionnement en tout ou rien selon les jours, nous aurons plutôt une évolution continue de la répartition entre plus ou moins d'éolien et plus ou moins de charbon. Mais c'est bien le facteur de charge de l'éolien qui déterminera quelle part lui reviendra.

Facteur de charge éolien

Quant au solaire, nous allons retomber sur exactement la même problématique, avec cette fois l'alternance jour-nuit, et les variations de la couverture nuageuse. Le facteur de charge est ici compris entre 5 et 35% avec, selon les pays, une variabilité saisonnière importante.5

facteur de charge solaire

Même en combinant de manière optimale solaire et éolien, pour bénéficer des avantages de l'un ou de l'autre, selon l'emplacement géographique ou les saisons, les énergies renouvelables se montrent bien incapables de remplacer totalement une source d’énergie pilotable comme une centrale à charbon. Tout au plus permettent-elles de diminuer le taux d’utilisation des centrales thermiques. Autrement dit : leur facteur de charge.

🤨 « J’ai pourtant souscrit à une offre 100% renouvelable, comment est-ce possible ? »

Nous allons ici quitter momentanément le monde impitoyable de la physique pour entrer dans celui merveilleux du marketing. Le principe est relativement simple : à chaque quantité d'énergie produite, correspond une carte unique. Quand il y a du vent, cartes renouvelables, quand il y a du soleil, re-cartes renouvelables, tout le reste du temps : cartes charbons.

À partir du moment où l'électricité provient du même réseau, sur une zone donnée, chacun consomme exactement la même électricité : celle qui provient physiquement des sources alimentant le réseau en question à un moment donné. À consommation équivalente, tout le monde a donc initialement en sa possession exactement les mêmes cartes. Commence alors le jeu des échanges.

Celui qui arrive, souvent en payant, à refiler toutes ses cartes charbon pour réunir la collection complète des cartes renouvelables, peut revendiquer une énergie « 100% renouvelable ». Et le tour est joué !

Ce mécanisme digne d’un album Panini existe le plus sérieusement du monde. Cela s’appelle des certificats d’origine. Très ingénieux sur le plan commercial, ce tour de passe-passe suscite de vifs débats sur le plan technique. Ce qui lui est majoritairement reproché est son opacité, mais ce n’est pas vraiment le fond du problème. Celui-ci est physique. En effet, vendre du « 100% renouvelable » artificiel dispense de mettre en oeuvre tous les efforts possibles pour avancer vers un « 100% renouvelable » réel, or c’est le seul capable de se substituer totalement à des sources polluantes.

Et techniquement, c’est effectivement une toute autre paire de manche.