Planification des Systèmes Energétiques Renouvelables Intelligents

Conformément aux engagements mondiaux et européens pour tenter de maintenir le réchauffement climatique entre 1,5°C (objectif devenu extrêmement difficile à tenir au vu des émissions mondiales de GES) et 2°C (objectif atteignable par un changement radical des politiques d’émissions mondiales de GES), la France, l’Europe et le monde devront atteindre une réelle neutralité carbone d’ici 2050. Ceci impose une réduction effective des émissions totales de GES de la France de l’ordre de 5% chaque année, parfaitement faisable si elle résulte d’une politique rationnelle de sobriété générale et d’augmentation d’efficacité permettant de réduire de moitié au moins la consommation finale totale de la France d’ici 2050 par rapport à 2015, ce qui implique une division par trois de la consommation d’énergie primaire (scénarios Ademe S1, S2). Tout autre scénario présente des risques de sortie de route climatique et est à éviter (le scénario S3 pourrait convenir en adoptant la structure SERI pour accroître l’efficacité technique générale). L’architecture générale des Systèmes Energétiques Renouvelables Intelligents (SERI) repose sur une approche intersectorielle d’optimisation des flux d’énergie renouvelable pour couvrir l’ensemble des consommations utiles avec le minimum de pertes d’énergie et d’excès/déficit non critiques pour la stabilité des réseaux de chaleur-froid, d’électricité, de gaz décentralisés couplés entre eux, aux stockages correspondants et aux mobilités efficaces. De par leur conception holistique, ils permettent de se passer de centrales thermiques classiques et d’appoint, et de réduire fortement les capacités de stockage d’énergie : • intégration maximale des productions renouvelables thermiques, électriques, combustibles ; • extension et généralisation des réseaux de chaleur et froid 4e - 5e génération basse température, très isolés, connectés en priorité aux sources thermiques renouvelables (solaire thermique, géothermie, cogénération biomasses et biogaz, cogénération géothermique HT, unités de réfrigération à absorption solaire, pompes à chaleur géothermales) et aux sources de chaleur fatale (industries, groupes froid, datacenters, etc.) ; • stockage électrique massif horaire à journalier par stations de batteries puissantes (Na-ion surtout et Li-ion de seconde vie aujourd’hui ; Fe-air, Na-Cl2, Li-Cl2, Al-S, Li-S, etc. plus tard) installées près des postes d’injection des parcs éoliens et PV dans les réseaux HTA et HTB pour créer des lignes de transport électrique secondaires virtuelles en économisant la construction de lignes réelles, en réglage de fréquence primaire ; • stockage électrique massif horaire à journalier par les véhicules électriques connectés en V2G aux réseaux BT à domicile et sur les lieux de travail, les parcs de stationnement (service rémunérateur) à raison de 10-20 kWh/véhicule min (libre) en 10 kW, soit plusieurs dizaines de GW de puissance disponibles en permanence et plusieurs dizaines de GWh d’énergie électrique stockée, soit beaucoup plus que l’ensemble des stations de turbinage-pompage en montagne ; • stockage thermique massif journalier, hebdomadaire et saisonnier pour le chauffage BT-MT et l’eau chaude sanitaire, connectés aux réseaux de chaleur-froid, aux bâtiments collectifs et tertiaires, aux procédés industriels thermiques ; • stockage biométhane et e-combustibles annuel en réserve pour les unités de cogénération connectées aux réseaux de chaleur, les procédés chimiques (l’hydrogène est récupéré par craquage et/ou produit par électrolyse), les transports maritimes et aériens ; • déploiement généralisé des unités de cogénération biomasses, biogaz, gaz renouvelable de gazéification hydrothermale de déchets verts et de boues de stations d’épuration. L’expérience pluri-décennale du Danemark de planification démocratique de la transition énergétique démontre la pertinence et l’efficacité du déploiement des SERI menée en étroite collaboration avec les chercheurs de l’Université d’Aalborg à Copenhague. Il en résulte une grande faculté à éliminer très rapidement les combustibles fossiles et les émissions de GES, à atteindre une efficacité énergétique nationale très élevée (DK 82%, F 63%), à couvrir une très grande partie de sa consommation d’énergie finale (43%) et de sa production électrique (80%) par les EnR ; à limiter le recours à la biomasse et aux utilisations inefficaces de l’électricité (chauffage électrique résistif, pompes à chaleur individuelles). Avec le déploiement des SERI, le Danemark peut aujourd’hui gérer sans difficulté un taux de pénétration éolien et PV de sa production électrique de 53% en moyenne, dépassant 100% un nombre important de jours dans l’année, grâce à l’économie d’électricité due à l’utilisation directe de la chaleur renouvelable dans les réseaux de chaleur-froid ; aux multiples régulations locales de tension et fréquence ; au couplage des réseaux électriques aux réseaux de chaleur/froid ; au stockage par batteries et V2G ; au pilotage des demandes (smart grids) ; au stockage hydraulique en Norvège (réseau Nordpool) et plus tard dans les réseaux d’hydrogène (mais ce n’est pas une voie rentable ni efficace pour l’instant). Le Danemark est de fait le pays européen ayant le moins de pannes électriques avec le Luxembourg. Ainsi, la variabilité de l’éolien et du PV, plus prédictible que celle de la demande électrique, ne pose aucun problème dans les SERI en Europe, contrairement à certaines affirmations tendancieuses et idées reçues. La mise en place des SERI est économique et produit très rapidement (un à 5 ans) les énergies thermiques et électriques renouvelables locales indispensables pour éliminer les énergies fossiles importées, avec une baisse très rapide des émissions de GES, les EnR étant très peu carbonées (gCO2éq/kWh : éolien 4-8, PV 10-43, hydro 1-34) et leur temps de retour énergétique très court (ans : éolien 0,38-0,83 ; PV 0,8-1,1). Cette transition peut se faire par arrêt planifié des réacteurs nucléaires actuels.