Comment fournir l’électricité dont le monde a besoin ? (I)

L’accroissement considérable de la production d’énergie électrique dans le monde au cours des 25 prochaines années (70% dans le scénario nominal retenu par l’Agence Internationale de l’Energie) montre l’intérêt de faire les bons choix pour limiter les émissions de gaz à effet de serre.

Le rapport de la Cour des Comptes publié en janvier 2012 sur "Le coût de la filière électronucléaire" vient d’apporter des précisions très attendues sur ce sujet.

C’est pourquoi il est intéressant de comparer toutes les filières technologiques de production d’électricité, en partant de celles qui sont le plus utilisées actuellement et en couvrant bien entendu toutes les nouvelles énergies renouvelables.

L’IFRAP (Fondation pour la Recherche sur les Administrations et les Politiques Publiques) a réalisé une synthèse que nous nous proposons de relayer à nos lecteurs (en 2 partie).

Les centrales électriques à charbon : 40% de la production mondiale

Le charbon se trouve partout en grande quantité et est un moyen simple et économique pour satisfaire en toute sécurité les besoins en énergie électrique des pays en voie de développement. Selon l’AIE le rendement moyen mondial des centrales à charbon est de 30%. En Europe ce chiffre est de 38%. L’amélioration de l’efficacité énergétique des centrales existantes est donc un axe de progrès important, les centrales les plus récentes atteignant 45%. Si le rendement moyen des centrales à charbon était amélioré de 5 points les émissions de CO2 du secteur électricité baisseraient de 8%. Le deuxième axe de progrès serait d’abaisser le coût des procédés de capture et de stockage du CO2 (CSC), qui sont trop pénalisants pour pouvoir être déployés à grande échelle.

Les centrales électriques à turbine à gaz : 20% de la production mondiale

Les turbines à gaz en cycle simple sont peu coûteuses à construire et elles ont l’avantage de démarrer très rapidement ce qui permet de suivre les besoins de la consommation. Mais leur rendement ne dépasse pas 35%. Avec des centrales à deux cycles on obtient plus de 50%. Le gaz naturel est le plus propre des combustibles fossiles, mais pour limiter les émissions de gaz à effet de serre il faudra, là aussi, développer les procédés de CSC.

Les centrales nucléaires : 15% de la production mondiale

Les principaux pays producteurs sont par ordre décroissant les États Unis, la France, le Japon, l’Allemagne, la Russie et la Corée du Sud. La Chine et l’Inde ont un important programme d’investissement en cours. Il y a actuellement 442 réacteurs produisant de l’électricité dans 31 pays, dont une centaine aux Etats Unis. L’Europe produit le tiers de l’électricité nucléaire mondiale. Un gramme d’uranium 235 fournit la même quantité d’électricité que 2 tonnes de fuel ou 3 tonnes de charbon, sans émission de CO2. Les réserves de combustible sont d’un siècle au minimum avec les centrales d’aujourd’hui et elles deviennent millénaires avec les réacteurs surgénérateurs capables de recycler les déchets des centrales actuelles.

Les centrales hydrauliques : 15% de la production mondiale

L’hydraulique est de loin, et pour encore longtemps, la première source d’énergie renouvelable. L’hydroélectricité fait l’objet d’investissements importants en particulier en Asie et en Amérique Latine.

Les éoliennes : 2% de la production mondiale

Parmi les énergies renouvelables cette technologie est considérée comme mature.

Cependant elle pose certains problèmes :

  • l’énergie dépend de la puissance et de la régularité du vent et est donc fournie de manière intermittente : on compte en moyenne sur un fonctionnement à pleine puissance de 2400 heures par an, ce qui oblige à disposer d’autres sources de production en complément,
  • les éoliennes génèrent des nuisances visuelles et sonores et des conflits d’utilisation de l’espace terrestre ou marin.

La puissance délivrée par une éolienne récente est de l’ordre de 2 MW. Les projets d’éoliennes offshore devraient mettre en œuvre des turbines de 5 à 10 MW, le principal intérêt de ces installations étant de pouvoir obtenir un fonctionnement de 3 à 4000 heures par an à pleine puissance. Les éoliennes sont exploitées dans des parcs contenant de 10 à 50 équipements pour faciliter le raccordement au réseau et éviter le mitage du paysage. En France des zones de développement éolien ont été instaurées qui permettent de bénéficier de l’obligation d’achat par EDF de l’électricité produite.

  • Le prix du MWh éolien terrestre est estimé dans les conditions décrites à 74 €. Il faut disposer en complément pour assurer une fourniture continue d’énergie, dans une solution sans nucléaire, de centrales à gaz qui vont fonctionner 6000 heures par an . Sur la base du gaz à 6,5$/MBtu le prix du MWh est de 65 €, ce qui donne un mix éolien/gaz à 67 €. Mais le prix du gaz sur le marché international est en train de baisser à 3,5$/MBtu ( sauf en France où nous avons des contrats d’approvisionnement à long terme ) ce qui donne un MWh à 50 € et par conséquence un mix gaz/éolien à 56 €.
  • Le prix du MWh éolien offshore est estimé à 118 €. On a alors un mix gaz/ éolien à 83€ avec le gaz cher et 73€ avec le gaz pas cher. Les trois pays disposant de la plus importante puissance installée sont les Etats Unis avec 35 GW, suivis de la Chine et l’Allemagne avec 26 GW.


Le solaire photovoltaïque : en devenir mais à quel prix ?

La production d’énergie électrique à partir de l’énergie solaire est négligeable au niveau mondial (moins de 2 millièmes), mais le potentiel de développement est intéressant. En effet l’énergie solaire captée par la terre en une heure équivaut à la totalité de l’énergie consommée par l’homme en un an. Deux technologies sont disponibles :

  • la plus répandue est le photovoltaïque non concentré. On obtient des rendements de 12 à 20%,
  • le photovoltaïque à concentration utilise un miroir parabolique ou une lentille de Fresnel qui focalisent les rayons du soleil sur une petite cellule à haute performance capable d’absorber l’énergie solaire dans la totalité du spectre. On divise par 500 à 1000 la surface des capteurs photovoltaïques, ce qui baisse leur coût. Mais on doit en contrepartie orienter précisément les miroirs vers le soleil. Les rendements obtenus avec cette technologie sont de 25 à 35%.

Les principales limites au développement de l’électricité solaire photovoltaïque sont, d’une part, son prix qui est beaucoup plus élevé que celui de l’électricité produite avec les énergies fossiles et, d’autre part, la faible densité énergétique du rayonnement solaire qui conduit à déployer les panneaux solaires sur de vastes espaces.

Situation de la France : le parc nucléaire

Avec une puissance installée de 63 GW en 2011, le parc nucléaire français est le deuxième au monde. Il compte 58 réacteurs répartis sur 19 sites et assure 80% de la production électrique. La standardisation du parc français, dit de deuxième génération, s’est organisée en cinq paliers successifs :

Palier CP0 : 6 réacteurs, dont 2 à Fessenheim qui sont les plus anciens,
Palier CPY : 28 réacteurs,
Palier P4 : 8 réacteurs,
Palier P’4 : 12 réacteurs,
Palier N4 : 4 réacteurs.

Les paliers se distinguent par des augmentations de puissance de 900 MW pour les premiers, puis 1300 MW et 1450 MW pour le dernier et diverses évolutions technologiques au niveau de la réalisation de l’enceinte de confinement, du circuit primaire de génération de vapeur et de la chaîne de contrôle/commande numérique des réacteurs. Un réacteur de 1650 MW est en construction à Flamanville. C’est un réacteur de troisième génération, l’EPR, qui bénéficie d’un niveau de sécurité accru avec deux épaisseurs d’enceinte de confinement et une peau d’étanchéité ainsi que des redondances des circuits critiques. Ce réacteur devrait être mis en service en 2014.

Le parc nucléaire français a une moyenne d’âge de 24 ans, les premières centrales en fonctionnement atteignant leur trentième année de production. L’allongement de la durée de vie des centrales au-delà de 30 ans est un enjeu économique majeur. La réglementation française ne fixe pas de durée de vie maximale mais oblige EDF à faire valider tous les 10 ans une autorisation d’exploitation par l’ASN (Autorité de Sureté Nucléaire) après une visite approfondie des installations. Suite à l’accident de Fukushima, l’ASN a demandé à EDF de faire évoluer la sûreté des anciens réacteurs pour les rapprocher de celle des EPR, ce qui correspond à un investissement important mais justifié si la durée de vie des centrales actuelles était prolongée.

[ Auteur : Gérard Bouy ]

[ Src : iFRAP ]

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18 Commentaires sur "Comment fournir l’électricité dont le monde a besoin ? (I)"

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irisyak
Invité
Il faut rappeler que les éoliennes produisent tout le temps et non une partie du temps comme c’est dit ici. Seulement la puissance disponible varie. dans la mesure où la production est prévisible il est facile de réguler le réseau. L’expérience montre que sans faire appel à des STEP (stockage hydraulique) l’utilisation des réacteurs à flamme est réduite. De plus les prix sont régulièrement à la baisse alors que pour le nuke c’est le contraire: là les pris sont en hausse constante. Pour le photovoltaïque les prix sont à la baisse et fortement … parité réseau en 2015 en France… Lire plus »
Gil
Invité
Le vrai progrès pour tous les foyers au revenu modeste est de disposer d’énergie électrique bon marché car seuls les équippements de chauffage électriques sont bon marchés. On ne peux pas demander aux pauvres d’investir dans l’isolation ni dans les ENR trop chères et trop peut rentables. Moralité il faudra produire au nom du progrès social de plus en plus de Giga Watts heure au meilleur prix, sans trop se soucier du devenir de la planéte et de l’avenir de notre civilisation qui de toutes évidence n’en a pas. Tous ceux qui se masturbent avec les ENR risquent le désenchantement… Lire plus »
Tassin
Invité

Analyse peu sérieuse et réactionnaire. Bref, digne de l’IFRAP.

raymond9
Invité

J’ai relevépas mal de choses inexacte dans cet article: le solaire à concentration est quasiment à la parité réseau L’éolien peut-être aussi remplacé par des steps bien sur il faut les construires Le Japon a arrété tous ces réacteurs nucléaire Le nucléaire en France c’est environ 18% de l’énergie consommée pas l’eletricité bien sur D’apès la NASA la low energy nuclear réaction pourraitêtre une solution d’avenir c’est à dire fusion froide (mot taboux)

Korrigan
Invité

L’EDF à fait la publicité sans vergogne et durant de nombreuse années pour le tout électrique, Maintenant GDF fait de la pub pour le gaz et dans quelques années même problème. Oui à la pub pour les maisons passives. Et à la cogénération. Que penser des demandes de réductions actuelles de consommation aux heures de pointe, alors qu’EDF nous fait payer un abonnement basé sur une puissance souscrite, si elle est incapable d’assumer cette puissance, il y a tromperie ? non !

trimtab
Invité
Etonnant qu’un tel rapport ‘d’experts’ semble faire ‘impasse’ totale sur le solaire thermique dans toutes ses formes liés au production d’ électicité (sans parler de solaire thermique ‘directe’ de production de chaleur pour chauffage et chauffe eau etc – qui font en sorte de bouffer moins de ‘jus’ quand même !). Il n’y a pas que le PV sous le soleil ! Si on ne mets pas TOUS dans la marmite, les chiffres peuvent être ‘biaisés’ et la ‘vision’ déformée ! Vu le potentiel de solaire thermique ‘à la grande échelle’ dans les régions désertiques de notre terre, une telle… Lire plus »
dede29
Invité

Je trouve que cet article donne un aperçu global de la situation énergétique dans le monde avec les forces et les faiblesses de chaque source . Bravo !

Guydegif(91)
Invité
Bilan incomplet ! partiel et …partial…! Pour le 1er oubli je rejoins Trimtab: le ”solaire thermique” sous sa forme 1ère de génération d’eau chaude pour ECS ou chauffage ou aide-au-chauffage d’une part (vrai pour France entière et en particuliers Dom-Tom et tous les pays bien exposés) et sous sa forme 2nde de génération de vapeur d’eau pour entrainer des turbines-alternateurs dans des zones géographiques propices à commencer par Sud de la métropole et Dom-Tom ainsi que tous les pays bien exposés de la bordure méditerranéenne, Afrique, M-E, etc… Pour le 2ème oubli: comment peut-on se limiter aux seules turbines à… Lire plus »
Bachoubouzouc
Invité
Je trouve ce rapport extrèmement biaisé en faveur des ENR : Pour le nucléaire, tout est pris en compte dans le coût de 55€/MWh : contruction, fonctionnement, renforcement post-Fukushima, déconstruction (même si le chiffre est à affiner), stockage des déchets (même si le chiffre est à affiner), et renouvellement des centrales. Pour le couple ENR-gaz, ne sont pas pris en compte des éléments tout sauf négligeables : -les futurs coûts des émissions de CO2 : la tonne de CO2 devrait être infiniment plus chère si les verts s’intéressaient un peu à l’écologie. Et cela va alourdir très fortement la note.… Lire plus »
Lurker
Invité
Commentaire à peine teinté de provoquation, mais c’est le jeu. Ma question: pouvez vous partager votre source concernant le développement du réseau en Allemagne svp? Est ce que ce développement du réseau est d’après vous à attribuer aux EnR (on peut comprendre la nécessité d’une extension/renforcement) ou bien au simple fait que de nouveaux moyens de production de forte puissance sont installés (une station de X 000MW entrainera un renforcement du réseau, que ce soit pour de l’éolien, du nucléaire ou de la flamme). Est ce qu’une partie de ces couts n’est pas prise en charge par les porteurs de… Lire plus »
Nicias
Invité

Mais c’est pire que ça Bachoubouzouc ! Le prix du gaz à 3,5$/MBtu dans l’article est en fait celui sur le marché américain (voir la source originale). Ce qui prouve que les éoliennes sont le cheval de Troie de l’exploitation du gaz de schiste en France.

Carskool
Invité
les centrales Nucléaire ont un rendement pitoyable de 30% !le reste est gaspillé en chauffant les oiseaux, les poissons et…les crocodiles !! où en perte sur les milliers de km de l’infrastructure du transport qui n’est d’ailleurs plus adaptée ! si nous supprimions ce gaspillage en créant de petites unités décentralisées au lieu de toujours ramener à la centralisation monopolistique, 1- les pertes seraient bien moins importantes! 2 les coûts en seraient eux aussi revus à la baisse et 3 une vraie concurrence loyale et non faussée permettrait le choixentre énergies les moins polluantes ou les plus propres et surtout… Lire plus »
Bachoubouzouc
Invité

C’est un chiffre qui circule couramment en ce moment : Il s’agirait de lignes pour permettre une meilleure transfert de puissance électrique entre les champs éoliens (notamment offshore) au nord et les zones industrielles du sud. Cordialement,

Tonys
Invité

@ Carskool Pourquoi une décentralisation réduirait les coûts? Non parce que là je ne vois pas… au contraire, j’aurais naturellement tendance à penser l’inverse (coûts fixes).

Dan1
Invité

A Carskool. “les centrales Nucléaire ont un rendement pitoyable de 30% !” Les grandes éoliennes ont un rendement de 25 %, et alors c’est une raison suffisante pour arrêter l’éolien ? Pouvez-vous me donner le rendement des centrales à lignite allemandes, polonaises, espagnoles… ? A ce compte là, il faut arrêter les moyens thermiques qui produisent les deux tiers de l’électricité européenne. Et accessoirement enlever 50 GW à l’Allemagne en ce moment :

Dan1
Invité

A Chelya. Vous n’avez pas trouvé mieux comme réponse ? Une éolienne très performante ne capte que 1/4 de l’énergie cinétique du vent embrassé par la section du rotor. Voilà, c’est pas plus compliqué que cela.

Cepatou
Invité

Article orienté et bien incomplet: où parle-t-on du risque nucléaire? qui parle du coût pour la communauté de la gestion du nucléaire qui prendra en charge les coûts de traitement, stockage, couverture des dégâts en cas d’accident, … en laissant le plein bénéfice au producteur. Qui parle des subsides faramineux octroyés au nucléaire (en France, ou au niveau européen) ? Enfin, petit rappel sur la notion de rendement (pour Dan1 & Pamina): rapport entre energie produite et dépensée. Le vent ne coûte rien, je pense donc que même avec un rendement technique de 25%, c’est pas mal du tout.

Dan1
Invité
Pour Ceaptou “Enfin, petit rappel sur la notion de rendement (pour Dan1 & Pamina): rapport entre energie produite et dépensée. Le vent ne coûte rien, je pense donc que même avec un rendement technique de 25%, c’est pas mal du tout.” Remarquez l’uranium ne coûte strictement rien non plus quand il est dans le sol…. c’est de l’énergie potentielle. En revanche, dès qu’ont touche à l’énergie pour la capter et l’exploiter…. ça coûte. Parfois, c’est le système de captage qui coûte fort cher alors que le combustible est gratuit (le vent, le soleil). Parfois, le système de captage et de… Lire plus »
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