Étude d'un mix 100% ENR (sensibilité aux coûts des technos), modèle en open-source

Une équipe de 3 chercheurs (dont un ancien élève de JMJ et un membre de négawatt) ont modélisé le coût du MWh en 2050 pour un mix sans nucléaire, compte tenu des hypothèses suivantes (toutes sourcées et bien justifiées) :

  • pour la demande, scénario horaire de l’ademe pour 2050 (consommation légèrement à la baisse mais du même ordre qu’aujourd’hui)

  • coûts communément admis pour l’éolien et le solaire, pour des installations industrielles (attention, le facteur de charge de 40% pour l’éolien semble élevé, mais à priori ils ont pris cette donnée d’une source fiable)

  • hypothèse d’un développement industriel de la méthanation pour le Power to Gas to Powr (actuellement il existe très peu de projets, dont Jupiter1000 à échelle industrielle, mais il n’y aurait à priori pas de frein technique à faire baisser les coûts de production si développement de la techno)

Le résultat est que l’on est capable d’arriver à 50€/MWh en 100% ENR, avec un stockage essentiellement par batteries et méthanation.

L’étude en question : http://www.centre-cired.fr/fr/webinaire-une-electricite-100-renouvelable-est-elle-possible-en-france-dici-a-2050-et-si-oui-a-quel-cout/
Elle se place en opposant au discours de JMJ, et le fait de façon très sérieuse, cela mérite donc attention.
Elle fait des hypothèses d’ordre sociétal (améliorer la rénovation thermique, développement de la méthanation donc implications au niveau agricole) qui semblent bien fondées.

Cette étude ayant été déjà bien débattue sur le groupe fb Transition 2030 que beaucoup doivent connaitre ici, mais cela m’intéressait de la partager quand même ici.
J’ai moi-même bien creusé l’étude et je peux éclairer ceux que ça intéresse et qui ont des questions.

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Et du coup tu en penses quoi ? Qu’est-ce qui ressort des discussions que tu as lue ?
Comme je ne suis pas spécialiste, je me dirai que les questions pourraient être : vu que l’électrification est une voie de la décarbonation, cette hausse de consommation est bien prise en compte ? Le coût de l’investissement nécessaire est-il réaliste (du coup on investirait moins ailleurs par exemple), cela se fait-il sans dépendance au pétrole ? Plus généralement JMJ craint/affirme que le passage à l’échelle ne soit pas possible avec des réductions de coût (au contraire), qu’en est-il de l’utilisation/épuisement de certaines ressources (surtout dans un contexte où pas seulement la France les utilisera)

Et pour finir par une question plus taquine : est-ce que ce sera plus efficace qu’une solution avec un mix incluant le nucléaire (parce que bon, je rappelle que le but c’est d’avoir une société décarbonée et que même avec du nucléaire je ne suis pas prêt à prendre le pari qu’on va réussir…:frowning: )

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Ce qui me dérange un peu dans l’étude, c’est qu’ils aient pris une année (2016) représentative des moyennes de 18ans passés, alors qu’il aurait plutôt fallût étudier le worst case scenario où il y aurait de longue périodes sans vent avec temps nuageux en hiver pour dimensionner les systèmes de stockage à la bonne échelle.
Là, j’ai l’impression que rien ne prouve que la répartition proposée soit véritablement résiliante :thinking:
Ils arrivent donc à une part du stockage de 15% du coût total mais j’ai l’impression que cela semble assez sous-estimé.

Je n’ai pas lu l’étude mais j’ai un doute à chaque fois qu’il y a l’hypothèse d’un effacement massif de la consommation quant au fait d’avoir pris en compte que dans le but d’une décarbonation maximale celui-ci ne peut être fait comme aujourd’hui. Je pense par exemple à la SNCF (plus gros consommateur d’électricité de France) qui fait de l’effacement en faisant rouler au diesel ses motrices mixtes même sur les voies électrifiées. On peut aussi penser à d’autres qui vont faire de l’effacement en faisant tourner leur groupe électrogène (qu’ils ont de toute façon déjà pour faire du backup en cas de coupure de courant).

Comme @PascalA l’a indiqué, la première question c’est de se demander si proposer un nouveau mix d’électrogénération bas carbone en France, qui a déjà un mix d’électrogénération bas carbone, a un quelconque intérêt pour le climat. Le vrai sujet, en France, c’est le transport, l’agriculture et le logement.

Ensuite, si on parle de l’article lui même, gardons bien en tête qu’il ne démontre pas que le mix 100% ENR est le meilleur, car il ne fait aucune comparaison avec des mix alternatifs. Il fait des hypothèses de coûts en 2050, et en propose des coûts par MWh (LCOE). Ce n’est pas indéfendable comme approche, mais cela est inconclusif sur ce que serait le meilleur mix pour le pays.

Maintenant, regardons de plus près les hypothèses :

  • Les coûts de stockage sont basés sur une projection en 2050 d’un cabinet de conseil spécialisé dans… les énergies renouvelables… Mouais. Ça me parait bien peu rigoureux comme source (moi j’appelle cela une brochure publicitaire). Ensuite, c’est vrai qu’il est difficile de trouver des sources en la matière, donc ils font avec ce qu’ils ont, mais c’est tout à fait discutable.

  • En matière de coûts de stockage, Percebois et Pommeret (2019) font une comparaison nucléaire vs ENR + stockage, et concluent sur le fait que le second mix est plus coûteux.

  • Des questions sur les coûts d’intégrations sont traitées de façon schématiques, sur le fondement des surcoûts de grille actuels de RTE et Enedis, mais ceux-ci correspondent-ils à un mix 100% ? Pas vraiment. Ueckerdt & al. (2013) arrivent à des coûts systémiques plus élevés. Je n’ai pas fait de revue détaillée pour analyser point par point les différences, juste pour dire que les coûts systémiques d’intégration en masse des ENR sont probablement plus difficiles à déterminer que cela.

  • L’hypothèse de demande est très surprenante : un rapport de l’ADEME de 2013 prévoyant 412 TWh, alors que le scénario de référence du gouvernement Français, soit le scénario PPE-SNBC dit « Avec Mesures Supplémentaire » et datant de 2019 prévoit plutôt 600 TWh. Or le niveau de demande joue un rôle important dans les coûts comme les auteurs de l’article l’admettent eux-mêmes.

  • La méthanation est vue comme une piste de stockage, soit, mais l’article ne tient pas compte de contraintes comme la disponibilité en biomasse. Cela s’explique par le caractère simple du modèle, soit, mais cela montre que ces scénarios laissent de côté pas mal de sujets.

Bref, l’article n’est pas scandaleux en soit, l’exercice de prospective est intéressant, mais cela ne dit pas grand chose sur la direction du mix que l’on devrait suivre en France.

@JulienDerenty Sais-tu si l’article va être publié dans une revue avec comité de relecture ?

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Ouch, je viens de voir une autre hypothèse qui pique : La production des ENR est déterministe sur chaque créneau horaire ! Le caractère intermittent est modélisé par « non pilotable »,c e qui est complètement différent en termes de capacités de stockage à prévoir en face… Les auteurs le justifient en disant que c’est compliqué à modéliser (certes), mais bon, cela escamote un des principaux problème des ENR…

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Pour faire bref, il y a beaucoup d’hypothèses optimistes : Prix en baisse, conso en baisse (dans le cadre d’une électrification élargie il faut donc un gros gain en efficacité, notamment des logements), rendements en hausse, accord des populations pour les installations éoliennes, faisabilité et acceptabilité de développer le biogaz massivement… Sacré alignement de planètes !
Mais tout de même, on trouve plus facilement des sources affirmant la possibilité de tout cela, plutôt que leur impossibilité ( ou faible probabilité)
Les inconnues sont sociétales, est ce qu’on est capable d’isoler les logements et de réduire significativement la conso elec, de produire du biogaz (modèle agricole), d’avoir une industrie nationale performante dans ces secteurs.
L’intérêt de l’étude est là aussi pour faire le lien entre les possibilités purement techniques et les implications sociétales de leur mise en œuvre.

Si je me fais « avocat du diable », on a aussi beaucoup d’inconnues dans la poursuite de la voie nucléaire.
Le coût de l’investissement est supérieur à un grand carénage mais du même ordre de grandeur.
La dépendance au pétrole est une question de eROI, c’est compliqué, je laisse pour plus tard ou quelqu’un d’autre.
Pour ce qui est du coût du mix, le choix du nucléaire a été fait en privilégiant des séries de réacteurs similaires pour faire des économies.

Pour l’année représentative, je croyais en fait que leur modèle tenait l’equilibre pour chacune des 18 années ( je me trompe peut être).
Là encore, la question " faut-il dimensionner le stockage pour éviter à tout prix le délestage" est d’ordre sociétale.

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Oups, réponses téléscopées. Merci pour vos eclairages à tous.
De mémoire, j’ai vu quelque part qu’il avait été relu et était dans le processus de « prépublication » pour « the energy journal »

J’ai une question (et ses variantes) à ceux qui se sont penchés sur l’étude :
Ils font leur stockage intersaisonnier avec de la méthanation (attention à ne pas confondre avec la méthanisation), beaucoup de méthanation ! Il s’agit donc d’associer du H₂ produit par électrolyse avec du CO₂ pour faire du méthane.
Mais d’où provient tout ce CO₂ ? Est-ce qu’ils l’extraient de l’atmosphère ? (dans ce cas, ont-ils bien compté la colossale quantité d’énergie nécessaire pour cette extraction ?) Est-ce qu’ils le capturent en sortie des centrales à gaz l’hiver pour le réutiliser l’été ? (dans ce cas, ont-ils compté la chute de 30% de rendement des centrales à gaz ?) Autre ?
Merci !

Il est issu de la méthanisation (sous-produit), qui produit grosso modo 50% de CH4 et 50% de CO2.

PS : je vais continuer à creuser, notamment sur la vraisemblance du LCOE (prix moyen MWh) dans la boucle P2G2P (Power2Gas2Power)
Je me demande s’ils considèrent la rétroaction sur le prix.
Car si on prend un prix moyen du H2en sortie d’électrolyse faite à partir de nucléaire, c’est plus facile d’arriver à un LCOE décent en sortie de G2P.

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Je viens regarder la présentation… Et je constate que mon grief est justement une hypothèse qu’ils ont volontairement mise de côté. Du coup ça va plus dans le sens d’un renforcement de leur modèle.

Je vais faire une synthèse de vos différents feedbacks, et de leur remonter, ils feront peut-être un nouveau webinaire auquel on pourra poser des questions.

Pour aller plus vite, on peut faire ça sur un document collaboratif si ça intéresse certains.

je veux bien mais il va me falloir du temps pour lire le papier et me faire un avis (1 mois)

Bonjour à tous,

J’ai pris le temps de parcourir l’étude et le Webinaire.
A mon sens l’étude ne réinvente pas grand chose : ils appuient juste sur la faisabilité d’un monde 100% ENR, sans intégrer les contraintes que ça implique.

Cet argumentaire se base sur la consommation électrique estimée par l’ADEME.
Ce scénario (comme celui de NegaWatt) considère une consommation d’énergie finale en France largement à la baisse :
image
Cela permet de considérer une consommation électrique équivalente à la consommation actuelle (400TWh) en intégrant les autres besoins d’électrification.

Je ne pense donc absolument pas que cette étude se place en opposition à l’argumentaire défendu par JMJ et les shifters.
Au contraire, l’étude montre bien que pour avoir un monde décarboné, et sans nucléaire, il faut un monde sobre en énergie.
Or, les travaux du shift (JMJ, Gael Giraud, Zeynep Kahraman, …) montrent qu’un monde sobre en énergie, c’est un monde sans croissance économique
Puisque l’étude n’intègre pas d’analyse économique globale, on ne peut que considérer qu’elle s’inscrit soit dans un monde en décroissance (mais ce n’est pas mentionné), soit sur la base des mêmes hypothèses de découplage que les autres :

En termes d’EROI, l’un des auteurs cite dans le Webinaire les travaux de Adrien Fabre :


Un tel scénario considère donc un EROI en chute libre.

Rien de nouveau donc à mon sens : une société 100% ENR c’est possible, mais à grand coup de sobriété à tous les niveaux !

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Une analyse du rapport sur laquelle je viens de tomber et la comparaison avec l’avis de JMJ sur le 100% renouvelable :

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L’étude du CIRED ne tient que si les ENR ont une production déterministe, ce qui n’est absolument pas le cas dans la réalité (il faudrait pour cela que le vent et l’ensoleillement soient parfaitement prévisibles heure par heure sur la durée d’exploitation)

Ou pour le dire autrement : ils ont étudié un scénario 100% d’une source d’énergie qui n’existe pas.

Sans compter l’ensemble des autres hypothèses favorables : évolution des coûts de stockage, stabilité des coûts d’interconnexion, baisse forte de la demande…

Or leur conclusion consiste en une évaluation du coût complet actualisé de production d’un tel mix, mais à aucun moment ils ne font une comparaison avec ce que seraient d’autres mix dans des conditions favorables. Seule une telle comparaison permettrait de conclure si un mix est plus favorable qu’un autre. En l’état leur article est inconclusif sur ce point.

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Je trouve l’étude intéressante. Parcouru rapidement, mais je me pencherai si je trouve le temps sur les hypothèses du PV (il serait peut être pertinent de considérer une durée de vie des centrales de 30 ans au lieu de 25).
Considérer une production ENR à partir de données météo sur 18 ans me semble acceptable (et même standard) pour ce genre d’exercice prospectif, l’objectif n’étant pas de vérifier les phénomènes de court terme (équilibrage, gestion de l’intermittence, …).

J’allais mettre le lien, tu m’as devancé =), je trouve l’analyse sur le site Medium très intéressante !

On discute souvent de la faisabilité d’un mix électrique 100% renouvelable car se sont des projections avec beaucoup d’hypothèse mais moi ma question est pourquoi ? Pour quelle finalité (En France) ?

  • Pour une réduction des gaz à effet de serre ? Non le nucléaire en France est à 6gC02/KwH (https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.02.069).
  • Pour diminuer le risque d’incidents ? Depuis la création du parc il n’ y a pas eu de mort causée par les centrales ou ses déchets
  • Parceque se sont des déchets que l’on laisse aux futurs générations ? Il restera 10% du C02 que l’on émet chaque jour aujourd’hui dans l’air dans 10 000 ans (C’est un peu comme si les derniers hommes du paléolithique avait produit quelque chose qui nous influence encore aujourd’hui). Les déchets seront sous terre s’ils ont un impact il sera local contrairement à une pollution de l’atmosphère. C’est donc aussi un mauvaise argument pour moi.
  • Pour réduire la quantité de ces déchets ? Le jour ou est signé l’arrêt du nucléaire toute la filial devient déchets et paradoxalement on augmente leurs nombres. Sans compter que les déchets ultime représente moins de 1% des déchets totaux. On est vraiment pas sur des quantité colossal mais c’est un argument recevable.
  • Parce que l’uranium est en quantité fini sur terre et qu’il nécessite une exploitation minière pour l’extraire ? Ah un argument recevable ! mais quand on propose à côté un scenario 100% ENR avec une grosse augmentation de la part des batteries, solaire et éolien qui nécessite aussi une exploitation minière importante on change simplement les métaux sur lesquels on va exercer une pression.

Pour des Pays qui n’ont pas un parc nucléaire développé je comprends que la question du 100% ENR soit réfléchie, investir dans le nucléaire c’est pour longtemps et on n’investis pas que dans le réacteurs, centre de refroidissement, enfouissement, enrichissement…

Mais pour le France qui à un mix déjà décarboné et toute ces structures en place pourquoi maintenant ? Alors que l’on est loin des objectifs de réduction carbone sur le logement, les déplacements et l’agriculture ou voudrait aussi rajouter la dénucléarisation ? Ne faudrait t-il pas mieux déjà être sobre en carbone et dans un second temps se passer du nucléaire (qui pour la fission de l’uranium 235 n’a dans tout les cas pas d’avenir) surtout que pendant se temps la il y aura peut être eu des avancés sur les ENR électriques, leurs stockage et on pourra regarder ce qui a été fait dans des pays sans nucléaire.

Ce que cache ces scénario se sont souvent des dogmes anti-nucléaire puisqu’on ne cherche pas à faire une projection d’un monde soutenable. On part d’un fait -> on ne veut pas de nucléaire et on regarde comment faire coller le scénario. Sans vraiment réfléchir des gains réel à l’arrêt du nucléaire (réduction des déchets ultime qui ne représente pas des quantité colossal et réduction de l’exploitation minière) qui sont pour moi minime à coter de tout ce que l’on pourrait faire dans les autres secteurs et de ce que va provoquer un réchauffement à +2/+3 degrés.

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La question se pose - médiatiquement- par rapport au grand carénage, à la prolongation de la durée de vie, ou pas.
Mais effectivement, les coûts du scénario ENR est d’un ordre de grandeur supérieur à celui du grand carénage. Donc vous avez bien raison

La question se pose car quoi qu’il arrive dans tous les cas à partir de 2030 il faudra soit construire des nouveaux EPR pour remplacer les centrales existantes, même si on prolonge leur durée de vie, soit miser sur les ENR. Soit un peu des deux.
Effectivement fermer nos centrales maintenant n’aurait aucun sens, mais en 2050 il va falloir faire quelque chose. Dans tous les cas on est face à un véritable mur d’investissement entre 2030 et 2050… la question est donc de faire un choix entre les 3 solutions citées plus haut. Ces études prospectives sont donc précieuses même si il faut encore les affiner bien sur.