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Les pics de production électrique, un problème technique et environnemental

Les pics de demande électrique posent de grands problèmes techniques, mais aussi environnementaux. Les solutions techniques, financières et incitatives sont nombreuses pour y pallier.,et tendent à se développer. Sequovia vous propose donc un petit tour d’horizon de cet enjeu crucial…

Quels problèmes provoquent les pics de production ?

Dans les pics de productions, trois problèmes majeurs apparaissent.

Le premier provient d’une demande qui est, par nature, variable. Ainsi, plus la demande est forte, et plus on se doit de puiser l’énergie dans des sources annexes ayant un coût d’exploitation plus importation. En France où l’électricité est essentiellement d’origine nucléaire (77%) puis hydroélectrique, on se doit donc de puiser l’électricité complémentaire dans les centrales au charbon, gaz, puis fioul et enfin, si le pic est très important, on peut importer de l’électricité des pays voisins. C’est la logique du « merit order ». Or ces sources annexes ont un coût variable plus important que les sources d’énergie conventionnelles. Au final, l’électricité coûte donc plus cher en période de pointe (le soir en hiver par exemple) qu’en période creuse (le matin et le soir en été).

Le Réseau de Transport de l'Energie fait des prévisions à long termes de la demande, mais ces estimations doivent être adaptées pour correspondre exactement à la demande
Le Réseau de Transport de l’Energie fait des prévisions à long termes de la production, mais ces estimations doivent être adaptées en permanence en fonction surtout de la météo

Le deuxième provient de l’augmentation de la demande électrique. En effet, d’année en année, les pics de consommation sont de plus en plus élevés, et font peser le risque de défaillance sur le réseau français de distribution de l’électricité. Le dernier pic en date s’est produit le 6 janvier 2009 avec 92.500 MWh de demande instantanée, alors que la demande moyenne se situe entre 50.000 et 70.000 MWh. Entre 1996 et 2008, ces pics ont augmenté de plus de 11 % et une projection de 2009 de la RTE (Réseau de Transport d’Electricité) prévoit une pointe de consommation de l’ordre de 104 GW en 2015 et de 108 GW en 2020.

Enfin, du fait du recours de plus en plus courant aux énergies de soutien, la part des énergies fossiles dans la production d’électricité française a augmenté de près de 25% depuis 1990. Ces solutions sont fortement émettrices de gaz à effet de serre, ce qui augmente l’impact carbone de la France.
La gestion des pics de production électriques est donc un grand défi technologique et environnemental, et quelques solutions sont possibles pour limiter ces pics, ou y subvenir.

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Plusieurs solutions possibles

Pour faire face à la pointe électrique, plusieurs solutions sont généralement utilisées simultanément mais à des degrés divers selon les systèmes électriques :

→  L’accroissement des moyens de pointe
Rappelons-le, ces investissements sont généralement coûteux et génèrent généralement des gaz à effet de serre. Mais en plus de cela, les investisseurs n’ont pas la garantie que leur équipement sera appelé, ce qui crée une incertitude sur la rentabilité du capital investi.

La différenciation horo-saisonnière

C’est le cas de la différenciation des tarifs Heures Pleines / Heures Creuses, qui permettent tout à la fois de rémunérer correctement les investisseurs dans les moyens de pointe et incite les consommateurs à réduire leur demande durant ces heures les plus chargées de l’année.

La constitution d’un portefeuille de clients effaçables

Chaque opérateur (producteur ou fournisseur d’électricité) a intérêt à disposer d’un portefeuille de clients qui acceptent, moyennant finance, de ne pas venir sur le réseau aux heures de pointe.

En contrepartie d’un avantage le reste de l’année (tarifs plus bas) le client acceptera de ne pas consommer d’électricité durant les 400 heures les plus chargées de l’année (18h par jour durant 22 jours sélectionnés par le producteur en fonction de la météo le plus souvent.

Il en existe de deux types chez EDF :
o    Le tarif EJP (Effacement des Jours de Pointe) permet de bénéficier pendant 343 jours par an d’un tarif proche de celui des Heures Creuses du tarif Heures Pleines / Heures Creuses. En contrepartie, le prix du kWh est plus élevé pendant 22 jours par an, étalés entre le 1er novembre et le 31 mars. Ce tarif n’est plus accessible à la souscription.
o    L’option Tempo ordonne les tarifications suivant un code de 3 couleurs : 300 jours bleus, 43 jours blancs et 22 jours rouges, du moins cher au plus cher. Ces tarifs sont combinés à des tarifs d’Heures Creuses et d’Heures Pleines, soit 6 tarifs en tout.

Le système a fait ses preuves et il est efficace au moins pour les industriels et les ménages qui disposent de solutions alternatives aux heures de pointe (équipements biénergies, chauffage au bois).

Plusieurs gros clients industriels français ont ainsi choisi de s’effacer à certaines périodes, (groupe Leclerc par exemple) et ont construit en contrepartie des groupes électrogènes. L’idéal serait évidemment qu’à ces périodes les consommateurs privilégient des installations produisant de l’électricité « verte » (hydraulique, éolien ou photovoltaïque).

Le recours aux compteurs intelligents (smart meters)

Les smart meters devraient permettre d’indiquer en temps réel au consommateur le nombre de kWh consommé par chaque équipement et l’inciter à en rationaliser l’usage.

Ces compteurs affichent ainsi la consommation des jours précédents et la consommation en temps réel du bâtiment.

Cela l’incite à programmer ses équipements en fonction des périodes tarifaires, à couper son chauffage voire son lave-linge ou son réfrigérateur aux heures où l’électricité est chère par exemple.

Ces compteurs envoient également de l’information au gestionnaire du réseau et celui-ci peut le cas échéant déconnecter momentanément (quelques minutes) certains appareils chez l’utilisateur au cas où il rencontrerait des difficultés pour satisfaire la demande. Cette mesure est elle aussi une mesure d’effacement diffus. Même si actuellement l’augmentation de la production apparaît encore comme plus avantageuse sur le plan financier que l’effacement, une nouvelle règlementation devrait apparaitre avant la fin de l’année 2009.

EDF a ainsi décidé de remplacer d’ci 2020 les 35 millions de compteurs de France et environ 300.000 sont sur  le point d’être implantés dans deux opérations-pilote, à Lyon et à Tours en 2010. Le coût de  ces nouveaux compteurs a été estimé à 4 milliards d’euros sur 10 ans selon ERDF mais l’économie réalisée devrait être bien supérieure. On estime qu’un tel système serait de  nature à faire faire 10% d’économies aux consommateurs.

Le recours aux réseaux intelligents (smart grids)

Les réseaux intelligents font un lien intelligent entre production, distribution et utilisation de l’énergie électrique.
Selon le Département de l’Énergie des États-Unis, si les technologies de smart-grids rendaient le réseau électrique américain plus efficace de 5%, cela équivaudrait à une économie en termes d’émission de gaz à effet de serre de 53 millions de voitures et l’amélioration du réseau grâce à ces technologies devrait permettre une économie de 46 à 117 milliards de dollars d’ici à 2023.
L’Europe, de son côté, va développer un « super-réseau intelligent » (SuperSmart Grid, SSG), ce qui lui permettra de sécuriser son alimentation énergétique, en développer les énergies douces, renouvelables et décentralisées, tout en diminuant fortement ses contributions à l’effet de serre. Ce réseau permettrait même de basculer dès 2050 sur un réseau uniquement alimenté par des énergies propres, sûres et renouvelables.

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L’avis Sequovia

La MDE (Maîtrise de la Demande d’Energie) renvoie donc à des problèmes environnementaux cachés qui sont non négligeables. Mieux gérer la pointe contribue au respect de l’environnement et procure ainsi un « double dividende ».
Depuis l’ouverture à la concurrence d’EDF en 2007, ce problème s’est complexifié, mais la fin de ce monopole incite aussi à l’innovation, et c’est dans cet esprit qu’EDF va développer des incitations pour pratiquer la « vérité des prix » de l’électricité (donc des prix élevés aux heures de pointe), des nouvelles technologies de gestion « intelligentes », et encourager l’effacement des consommateurs aux heures les plus  chargées de l’année.

Il se pourrait néanmoins que, suite à cette haute des coûts ou à un effacement sélectif en période de pointe prévue, ces périodes de pointe soient tout simplement décalées… créant des variabilités dans les prévisions et déstabilisant le réseau.

De plus, une solution plus intéressante serait de prendre le problème à la racine : comme les principales sources d’utilisation d’électricité proviennent essentiellement du chauffage des bâtiments, il faudrait favoriser l’isolation et développer les sources d’énergies renouvelables. Ces projets sont en cours dans le cadre du Grenelle de l’Environnement.

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Quels problèmes provoquent les pics de production ?

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Julien Morel Développement durable, TIC et services , , , , , , , , , , , , ,

  1. rogal
    23/10/2009 à 07:13 | #1

    Merci de s’inquiéter de cette situation.

    En décidant (contre une large majorité d’experts, dont ceux qu’il avaait lui-meme choisi de consulter) de ne pas inclure l’électricité dans la nouvelle taxe Climat-énergie, M Sarkozy a programmé de graves problèmes. Il a donné ainsi un avantage
    concurrentiel à l’électricité comme moyen de chauffage par rapport aux énergies fossiles. Cet avantage se traduit en augmentation du parc de chauffage électrique, donc en l’augmentation des pointes d’hiver.

    Cette politique va fatalement se traduire par de graves problèmes en janvier-févier 2010 ou 2011. Mais même sans cela, cette politique est absurde car l’électricité marginale à la pointe d’hiver est produite à partir d’énergies fossiles (notamment gaz) et les nouvelles installations chauffées à l’électricité (marginales) consomment à la pointe plus de gaz que si elles étaient chauffées
    au gaz…

    Quant à l’énergie nucléaire, elle ne peut pas économiquement couvrir les pointes, car elle tout simplement est trop chère.

  2. Slye
    29/10/2009 à 12:17 | #2

    Bonjour,

    intéressant, mais au final il s’agit à mon sens d’enfoncer des portes ouvertes.

    Assistant il y a quelques mois à un colloque de l’UFE j’ai été stupéfait de la mièvrerie des vœux pieux dans lesquelles s’englue les ténors de la production d’électricité.

    On dit qu’il faut responsabiliser le consommateur.
    On veut croire que de pousser le consommateur particulier à devenir un producteur d’EnR (PV ou petit éolien) va le conduire obligatoirement à faire attention à l’énergie qu’il consomme.

    On s’enfonce le doigt dans l’œil jusqu’au coude tant que le consommateur producteur soutire du réseau à un tarif raisonnable toute l’énergie qu’il veut tout en injectant dans le même réseau, et à un tarif exorbitant financé par la CSPE, toute l’énergie qu’il produit.

    L’exemple de la réglementation des installation PV des particuliers dans l’état de Victoria en Australie semble plus judicieux :

    a)Un tarif d’achat nettement plus élevé (entre 8 et 900€/MWh), mais limité au coût complet et actualisé de l’installation (matériel, installation, frais financiers) : le producteur/consommateur peut au plus se faire rembourser son installation.

    b)Ne sont facturable au réseau que les exportations nettes : à l’instant t, la différence positive entre production et consommation est facturée. Si l’on consomme plus que l’on ne produit, on paye au fournisseur l’écart en kWh.

    c)une fois l’installation remboursée la production sert à minimiser la consommation facturée, ce qui est produit au-delà de la consommation du foyer étant reversé au réseau gratuitement (toujours sur une base de comparaison instantanée).

    Triple avantage :
    1) on pousse les consommateurs à limiter leur consommation de base pour qu’ils soient sûrs de facturer (en d’autre terme chacun se mets de lui-même à chercher et exploiter ses négawatts)
    2) la Société maîtrise le coût de l’équipement EnR des particuliers puisque l’on sait que les facturations n’excèderont pas le coût des installations.
    3) une fois l’installation amortie, le consommateur soutire ce qu’il veut, injecte ce qu’il produit tout en étant facturé de la différence entre sa consommation et sa production instantanée.

    Je sais bien que je rêve de voir un système si vertueux déployé en Europe, mais, juste pour le plaisir des clichés éculés … pour des descendants de bagnards et de criminels, il me semble que les Australiens ont été plus intelligents que nous sur ce coup là.

  1. 30/11/2009 à 15:05 | #1

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