Pourquoi notre réseau électrique n’acceptera pas autant de renouvelables ?

Parc d'éoliennes

Parc d’éoliennes

Pourquoi notre réseau électrique n’acceptera pas autant de renouvelables ?

Beaucoup pensent, disent ou écrivent que pour disposer d’une énergie qu’ils appellent verte, il faudrait accroître largement le taux de renouvelable. C’est une grave erreur.

Nous allons montrer qu’en France, sauf à accroître nos émissions de CO2 (en multipliant les centrales à gaz) et pour assurer la sûreté du réseau de transport de l’électricité, le taux de renouvelable éolien ou solaire doit absolument être limité à 10% de la production électrique.
Et moins il y aura d’électricité renouvelable, plus les centrales nucléaires fonctionneront dans des conditions stables et adaptées.

Certes, cela est contraire à ce que prétendent tous les plans, la plupart des média et la presque totalité des élus, mais hélas, les loi de la Physique s’imposent aux lois de l’Homme.

Les objectifs généraux de la loi sur la transition énergétique et la croissance verte

Dans les réflexions sur les solutions écologiques, il est explicitement ou implicitement fait référence à la loi sur la transition énergétique.

Rappelons les 5 objectifs généraux judicieux de la  loi sur la transition énergétique et la croissance verte :

  • Fournir une énergie économiquement compétitive ;
  • Respecter l’environnement notamment en évitant les émissions de CO2 ;
  • Préserver la santé humaine ;
  • Assurer la sécurité de la production énergétique ;
  • Renforcer l’indépendance énergétique et la sécurité d’approvisionnement.

Hélas, en fixant les objectifs numériques détaillés, de la loi sur la Transition énergétique, nos députés ont juste oublié que :

  • le vent est aléatoire et le soleil intermittent et surtout que :
  • entre la production d’énergie électrique et la consommation existe un réseau de transport électrique (RTE).

Or le réseau aussi doit respecter 2 lois fondamentales :

  • avant tout une loi de la physique : il faut, à chaque instant y introduire la puissance qui en sort (ni plus, ni moins à moins d’1% près),
  • aussi une loi commerciale : toute vente implique un acheteur (ici d’électricité).

Les lois de la Physique s’imposent à la loi sur la transition énergétique !

Les objectifs chiffrés de la loi concernant les renouvelables

Par exemple, il est prévu que les énergies renouvelables doivent représenter 40 % de la production d’électricité en 2030.
La production hydroélectrique, en France est bridée à environ 14% de la production par le Grenelle 2 de l’environnement, qui interdit de construire de nouveaux barrages de retenues. Ce n’est certes pas les habitants des vallées montagnardes qui vont s’en plaindre. Par ailleurs, les sites les plus propices ont déjà été utilisés. La biomasse ou les déchets sont capables de fournir de l’ordre de 1%. Par conséquent, les renouvelables aléatoires devraient donc fournir le complément, soit une production d’environ 25%.

Mieux respecter la contrainte environnementale

A noter que pour produire 25% d’énergie renouvelable, iI faudrait installer une puissance éolienne de 60GW*25%*5= 90GW, soit 45 000 éoliennes de 2MW (le rapport 5 est expliqué ci-après). Comme ces éoliennes doivent être espacées de 500m, une rangée d’éoliennes sur les 1000 km du littoral venté français de Dunkerque à Royan et de Perpignan à Toulon en compterait 2 000. Il faudrait donc au moins 22 rangées espacées d’au moins 1 km (donc sur une épaisseur d’au moins 22 km). Rappelons que, de temps en temps, des éoliennes se désintègrent accidentellement, après avoir pris feu.
Qu’en penserait la population côtière ?

Eolienne Flambant

Eolienne Flambant

Respecter la contrainte de stabilité du réseau

Heureusement cette profusion d’éoliennes ne pourra jamais voir le jour, pour respecter les lois de la Physique.

Pour assurer la sûreté statique de fonctionnement du réseau de transport électrique, la production moyenne des renouvelables, ne doit pas dépasser 10% de la production moyenne (non les 25% législatifs).

Pourquoi ?
Raisonnons sur l’éolien plutôt que sur le solaire photovoltaïque, car le cas de la production d’énergie solaire est encore pire et qui produit au maximum seulement 15% de sa capacité de production maximale (s’ils produisaient tout le temps), en raison de son intermittence, en plus de la variabilité de l’ensoleillement.
L’éolien a une production aléatoire, car le vent ne se commande pas et les éoliennes terrestres produisent l’équivalent de 21% du temps en moyenne, en France (le facteur de charge de l’éolien = 21%). Comme les meilleurs sites ont déjà été équipés, nous prendrons un taux de charge de 20% = 1/5. En cas de vent généralisé en France (ce qui existe de temps en temps), le parc éolien serait alors capable de fournir une production instantanée de 5*25% = 125% de la production moyenne, donc 125% de la consommation moyenne ! Le réseau tomberait donc systématiquement en panne pour excès de production, dès que le vent soufflerait fort, sauf si la consommation minimale française (actuellement de 50% de la production moyenne) avait cru de 250%.

La production aléatoire maximale ne doit pas dépasser la consommation minimale.
La production aléatoire moyenne ne doit pas dépasser environ 10% de la consommation moyenne
(soit la consommation minimale * facteur de charge de la production aléatoire).

Le facteur de charge de l’éolien ne dépasse guère 15% et celui de la production éolienne en mer (quasi inexistante) atteint près de 40%.

Contradiction évidente avec les règles numériques de la loi sur la Transition énergétique.

Respecter les contraintes dynamiques

En plus de la contrainte statique, le réseau impose des contraintes d’équilibre dynamique, pour compenser les évolutions rapides aléatoires. En effet, les centrales nucléaires n’ont pas été conçues pour fournir des variations rapides de puissance. Cependant, depuis quelques années, EDF a dû relever la pente d’évolution admise pour la variation de puissance les réacteurs REP, de façon à ce que ces centrales puissent réagir aux évolutions aléatoires de la puissance fournie par des énergies renouvelables (à condition qu’elle respectent le taux de 10% indiqué plus haut).

Et le solaire ?

La prise en compte du photovoltaïque ne change rien, car si le problème se produit la nuit, sa production est nulle.
Il resterait cependant la possibilité de construire une centaine de fours solaires en Haute Provence, à accumulation de chaleur par sels liquides, capables de produire de l’électricité jusqu’au lendemain. Après le réalisation de têtes de série, toujours beaucoup plus coûteuses, cette solution serait capable de produire de l’électricité environ 2 fois plus chère que l’électricité actuelle. Ce surcoût rédhibitoire explique pourquoi cela n’a pas encore été fait. Mais il est nettement plus bas que le coût de l’électricité générée par des éoliennes, si on la stockait durant la nuit, pour la rendre maîtrisable.

Et les autres règles de la loi sur la transition énergétique ?

L’ensemble des règles de la loi sur la Transition Energétique constitue un système d’équations et d’inéquations qui a l’inconvénient majeur d’être redondant, c’est à dire mathématiquement sans solution raisonnable. De ce fait, les objectifs numériques sont en contradiction entre eux ! Il faudrait en enlever au moins 1 ou 2. Lesquels ?

Par exemple, la plupart des gens s’imaginent que réduire à 50% la production nucléaire permettrait d’arrêter un tiers des centrales. Les allemands n’ont d’ailleurs pas su le faire. En effet, les lois de la physique l’interdise également.
Comme les énergies renouvelables sont aléatoires, il faut raisonner sans compter sur elles. En conséquence, pour assurer la sécurité de fonctionnement du réseau, en l’absence de centrales au gaz, il faudrait absolument toutes les garder, mais les faire fonctionner aux 2 tiers de leur puissance moyenne actuelle (à 50% au lieu de 75%). Cette disposition augmenterait automatiquement d’au moins 50% le coût de l’électricité (comme c’est déjà le cas en Allemagne). En effet, le coût du combustible naturel est très inférieur à 1% du coût de l’électricité et le coût de l’électricité nucléaire ne dépend essentiellement du coût d’investissement (et un peu des coûts de fonctionnement et d’entretien qui ne dépendent pas non plus de l’énergie produite), donc il est inversement proportionnel à leur facteur de charge. Moins les centrales nucléaires produiraient, plus elles coûteraient cher.
Ce mode de fonctionnement serait en totale contradiction :
– d’une part avec l’objectif général de compétitivité économique de la loi,
– d’autre part avec l’objectif de sécurité, car les centrales nucléaires n’ont pas été construites pour fonctionner en régime très variable.

En conclusion

Compte tenu des lois de la Physique, du fait du caractère aléatoire et rapidement évolutif des énergies renouvelables (hors hydroélectricité), pour assurer la sureté indispensable de fonctionnement du réseau de Transport Electrique, la production moyenne des énergies éolienne ou photovoltaïque ne pourra pas dépasser 10% de la production moyenne d’électricité et non les 25% annoncés par la loi.

Par ailleurs, pour atteindre cet objectif, pour éviter de recourir aux centrales thermiques,  il est absolument indispensable de garder en fonctionnement au moins la capacité de production actuelle des centrales nucléaires.