Note d étonnement. Session du mardi 26 avril 2011

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1 Note d étonnement Session du mardi 26 avril 2011 LES RÉSEAUX ÉLECTRIQUES DU FUTUR Quelles adaptations à l essor des énergies renouvelables et des nouvelles technologies? Quels enjeux pour la France? PROBLÉMATIQUE Le sujet des smart grids, les réseaux intelligents, fait régulièrement la «une» de la presse, c est néanmoins un sujet multiforme et difficile à appréhender. Le sujet fait par ailleurs l objet, Outre- Atlantique, d un puissant marketing qui prend aujourd hui de l ampleur jusqu en Europe. Au-delà des investissements informatiques requis, le business modèle de ces réseaux du futur reste pour l instant dans le flou. La question est aussi de savoir en quoi ces réseaux vont concourir aux objectifs de la société, parmi lesquels : l atténuation des effets de chocs engendré par les nouvelles énergies, les problématiques du stockage et de la décentralisation des réseaux, etc. Comment orienter cette évolution des réseaux dont la gestion sera de plus en plus difficile à prévoir? Quels critères privilégier : les économies d énergie, les investissements dans les infrastructures, une plus grande transparence des coûts? Au-delà de ces objectifs économiques y a-t-il aussi un objectif politique et citoyen de responsabilisation du corps social au niveau local? Les citoyens vont-ils par ce biais gagner de l influence et s approprier ces enjeux, jusqu à présent restés aux mains des technocrates et des grands acteurs? Alors que les investissements requis se calculent en dizaines de milliards d euros, est-ce là un bon choix de priorité, ceci par rapport aux efforts à consentir pour modifier notre mix énergétique? IDÉES CLÉS L énergie : un problème de mines ou un problème de ponts? L énergie est-elle un problème de sources /ou de ressources renouvelables ou non ou un problème de transformation et de transfert? La réponse est simple : les sources sont infinies mais la plupart du temps inutilisables (qui imaginerait aller se faire cuire un œuf sur le Gulf Stream?) ; et l énergie est bel et bien un problème de transformation il s agit de transformer / convertir des formes d énergies non utilisables en formes utilisables. L énergie est donc un problème de ponts. 1

2 L énergie, une question de concordances Plus concrètement, l énergie est un problème de concordances entre les sources et les usages : concordance de lieu ; concordance de temps ; concordance de forme. Pour l électricité, c est le réseau qui assure la concordance de lieu ainsi que la concordance de forme. La programmation de la production et le stockage de l eau dans les barrages et, en bout de chaîne, la tarification et le stockage de l eau chaude dans les ballons domestiques assurent pour leur part la concordance de temps. Le modèle électrique centralisé et ses principales vertus Le modèle électrique centralisé présente diverses vertus : il permet la diversification des sources et la construction d un mix énergétique indépendant des usages avec aussi possiblement des «ponts» très courts entre la production et la consommation (c est donc un gain de réactivité) ; il permet par ailleurs de répondre au foisonnement des usages ; il permet enfin des rendements d échelle. Le modèle offre aussi, par la tarification au coût marginal, d envoyer des signaux à la demande. En contrepartie du système, il faut néanmoins accepter des pertes de réseau. Énergie et «soutenabilité» L énergie est une question de rareté du capital plus qu une question de rareté des sources. Sur le fond, les solutions sont progressivement devenues de plus en plus capitalistiques : après avoir épuisé les formes de conversion les plus aisées, les économies se sont progressivement orientées vers des formes plus complexes. Les formes d énergies renouvelables, qui ont l air simples, sont en réalité souvent sophistiquées et donc très capitalistiques. C est pour cette raison qu elles sont restées jusqu à présent inexploitées. En réalité aussi, les progrès techniques sont restés très limités. Aujourd hui encore, si des progrès techniques sont réalisés, ils restent occultés par des préoccupations environnementales croissantes. En définitive, les choix énergétiques sont marqués par des compromis entre 4 «soutenabilités» : 1. La soutenabilité technique et technologique Il faut accéder à des moyens qui nous rendent de moins en moins dépendants de sources épuisables, ces moyens s avérant de plus en plus difficiles techniquement. 2. La soutenabilité économique et financière Les investissements requis peuvent s avérer très rapidement importants. Les seules limites à l utilisation de l électricité seront vraisemblablement économiques et financières. 3. La soutenabilité politique et sociétale Les choix en matière énergétiques sont des choix politiques et dorénavant de plus en plus sociétaux : les options doivent être socialement acceptées. 4. La soutenabilité environnementale 2

3 Il faudra donc veiller à ce que les réseaux intelligents respectent ces 4 contraintes de soutenabilité. L émergence des Smart Grids L émergence des réseaux intelligents est favorisée par trois facteurs : 1. La décision politique des 3 x Les progrès de l économie numérique 3. La révolution dans la capture et le transfert de l information Deux paradigmes restent à concilier : d une part, le modèle électrique centralisé, adossé à un marché européen et des systèmes de prix nationaux dans lesquels la demande «commande» l offre ; et, d autre part, des modèles énergétiques locaux adossés à des optimisations locales (de la maison à énergie positive à l éco-quartier et jusqu à la région) et des signaux de prix locaux dans lesquels l offre va dorénavant commander la demande. C est aussi selon toute probabilité le second paradigme celui des modèles locaux qui va structurer le marché. La Task Force européenne de la Direction générale DG XI Énergie a défini les Smart Grids comme : «Un réseau capable d intégrer efficacement le comportement et les actions de tous les utilisateurs (producteurs, consommateurs, et ceux qui sont les deux) de manière à assurer un système de desserte soutenable et économiquement efficace avec des pertes maîtrisées et un niveau de sécurité, de qualité et de sûreté élevé». Cette définition est sans grande novation ; les contraintes posées sont celles des opérateurs actuels. Cette première définition nécessiterait donc d être complétée avec une définition des Smarter Grids : des réseaux encore plus intelligents que les réseaux intelligents existants. La France : tellement en retard? Cinquante années d un modèle EDF, lequel englobait de la planification et de la tarification, ont été très structurantes. Notre système national est par ailleurs très impactés par deux facteurs : d une part, la place occupée par le nucléaire dans la production de base et, second facteur, la part représentée par chauffage électrique dans la consommation totale. Tout le système tarifaire a été inspiré par ces deux éléments. À cela s est ajoutée dans les années 1990, une flexibilisation de la demande sans équivalent dans le monde, mais qui est depuis dix ans en régression, du fait de la disparition progressive des contrats à long termes. (Ces derniers représentaient, au début des années 1990, mégawatt, contre mégawatt pour les contrats entreprises et particuliers). Dans ce contexte assez favorable, les gestionnaires de réseaux se sont focalisés sur le triptyque sécurité-qualité-coût. De son côté, RTE a été très actif dans l achèvement du marché intérieur : le market coupling, qui permet de maximiser les flux transfrontaliers. Quant au distributeur, il a fait un choix marqué par la ruralité et la résilience des réseaux aériens. Il y a en définitive en France une «réluctance» aux thèses libérales ; le pays a d ailleurs été le premier à tracer un compromis entre le marché et la planification. Dès lors, l émergence des réseaux 3

4 intelligents devrait être l occasion pour nous d imaginer de nouvelles formes de concurrences (non plus uniquement fondées sur la production d énergie) et de créer ainsi de nouvelles opportunités. Smart Grids : quatre scénarios pour Scénario 1 Des grappes interconnectées de modèles électriques locaux de tailles diverses Les inducteurs de ce scénario sont les bâtiments à énergie positive, les éco-quartiers, les écocités et l indépendance énergétique régionale. Les acteurs de ce marché seront issus de différents mondes : l économie numérique, les télécommunications, les fournisseurs d énergie, les fournisseurs de services énergétiques, pariant tous sur la restructuration de la chaîne de valeur. Les limites économiques du modèle tiennent dans : la perte du foisonnement (le doublement des puissances de production) ; le maintien d un réseau de secours à des coûts très élevés ; et, enfin, la difficulté d une régulation incitative. Scénario 2 Un modèle équilibré global / local avec un développement marqué d agrégateurs issus de différents mondes Les inducteurs de ce scénario seront les mêmes que précédemment. Le rôle des gestionnaires de réseaux reviendra cependant à fournir tous les signaux de prix permettant de valoriser toutes les formes de flexibilité (effacement instantané, effacement dans la durée, transfert d énergie, stockage, etc.) et conciliant optimum local et optimum global. Le rôle des agrégateurs sera de créer un business modèle à partir de l intégration de 4 sources de valeurs : l efficacité énergétique, l adéquation entre mode de vie et usage de l électricité, l optimisation locale et l optimisation nationale. Le rôle des démonstrateurs sera de faire émerger des business modèles locaux techniquement, économiquement et financièrement soutenables. Scénario 3 Un modèle équilibré global / local où les gestionnaires de réseaux font office d agrégateurs Les inducteurs de ce scénario seront : une mise en œuvre des 3 x 20 qui se heurte à une insuffisance d agrégateurs et /ou pour plus d efficacité les missions des gestionnaires de réseaux sont étendues (par exemple pour remédier à la congestion structurelle sur certaines régions comme la Bretagne). 4

5 Le rôle des gestionnaires de réseaux sera d orchestrer l intégration des acteurs locaux pour garantir l efficacité des comportements et des actions. Les enjeux économiques reposeront sur les gains sur les réseaux, liés à la flexibilisation de la demande ; ils deviendront plus importants avec les énergies renouvelables (ENR) et l évolution de la production de pointe. Ce scénario correspond à un équilibre entre la planification et l initiative privée dans la tradition française. Scénario 4 Un modèle centralisé dominant avec intégration optimisée des ENR L inducteur de ce scénario sera l échec relatif des scénarios précédents. Il pourrait résulter du constat d un surcoût économique non soutenable et/ou d absence de financement des modèles décentralisés. Il se caractérisera par la recherche d économie d échelle sur les ENR (via par exemple la création de fermes éoliennes off-shore ou de parcs solaires, etc.) et par l optimisation des investissements de réseaux (via par exemple la création de supra-grids, etc.). Les signaux de prix resteront nationaux, à la main des fournisseurs pour la part énergie et des gestionnaires de réseaux pour la part réseaux. Initialement conçus pour permettre des offres de prix sophistiqués par tous les fournisseurs, les systèmes de comptage évolués sont considérés comme des facilitateurs de l efficacité énergétique, ouvrant la voie à une meilleure utilisation locale des ENR et à l évolution comportementale des «consom-acteurs». Notons que les spécifications du nouveau compteur Linky sont cohérentes avec le scénario 3 ci-dessus, l orchestration des flexibilités par les gestionnaires de réseaux. Il faudra néanmoins du temps et de nombreuses expériences pour évaluer les enjeux liés au système de contrôle-commande des installations intérieures et développer l appétit des consommateurs français pour le développement de ce type de systèmes Si l on peut aussi s avouer favorable aux benchmarks, la France n est cependant pas la Californie. Il faudra apprendre à trouver, dans l expérience et les échecs, le chemin entre la planification et l initiative privée, entre le domaine régulé et le champ concurrentiel. Il faudra aussi accepter que la création de valeur en aval corresponde à la destruction de valeur en amont, pour un coût global plus élevé si l optimisation locale n induit pas des économies d énergie suffisantes ÉLÉMENTS POUR UNE RÉFLEXION PROSPECTIVE Les politiques aspirent aujourd hui à la création «d écosystèmes énergétiques locaux» ; la question est de savoir combien sont-ils prêts à faire payer en plus aux usagers pour ce type de modèle? L émergence de modèles locaux ne pourra se faire qu à l appui d un système de prix qui risque d être très rapidement défavorable aux usagers. 5

6 Quelle intégration possible pour les énergies renouvelables? La prévisibilité sur les ENR est en France meilleure qu en Allemagne : les régimes de vents se combinant plus favorablement, ils garantissent une utilisation minimale à environ 30 % de la puissance éolienne installée même lors des épisodes anticycloniques d hiver. Il en résulte que la conduite du système de production / distribution électrique ne serait pas aussi significativement impactée que cela a été imaginé il y a quelques années par la progression des énergies renouvelables dans notre mix énergétique. La principale difficulté qui subsiste est l inégale répartition du potentiel énergétique des ENR sur le territoire. Quelles ruptures technologiques? Le choix d un scénario et notamment le choix du scénario 1 ou du scénario 2 pourrait par ailleurs se fonder sur des ruptures technologiques. Parmi elles figurerait l avènement de solutions nouvelles pour le stockage de l énergie. Pour l heure cependant, les solutions esquissées sont loin d être satisfaisantes. Quels impacts sur les modes d utilisation de l électricité? Quelque que soit le scénario qui sera suivi, les évolutions en cours représentent une chance pour modifier en profondeur les modes d utilisation de l électricité en France, qui ont été très orientés par la tarification différenciée heures creuses / heures pleines. L échec de la restructuration de l écosystème électrique risque d aboutir sur l obligation de faire cohabiter deux modèles, répondant à des paradigmes diamétralement opposés. Par ailleurs, dans tous les cas de figure, la privatisation du marché impose que les prix intègrent certaines externalités, au premier rang desquelles la lutte contre le réchauffement climatique et les coûts du CO 2. CONCLUSION L équation qui maximiserait autant les intérêts des usagers, que ceux de la collectivité dans son ensemble ou ceux des opérateurs, est toujours dans le flou. Alors aussi que le secteur se caractérise par la primauté du politique, des arbitrages restent à effectuer entre le court terme et le long terme, entre l intérêt économique et l intérêt environnemental, entre les demandes de la société et ses besoins de sécurisation, etc. Une question se pose aujourd hui : quelle sera en Europe «l idéologie» dominante pour les deux prochaines décennies? Les objectifs politiques pouvant en la matière être multiples, le défi ne sera-t-il pas simplement d en minimiser les coûts? Au-delà des choix politiques qui seront effectués, on peut espérer des évolutions technologiques majeures, aptes à construire le nouvel écosystème. À défaut de telles évolutions, c est cependant sur la flexibilité du réseau que se focaliseront les réponses. Martine LE BEC rédactrice en chef adjointe de la revue Prospective Stratégique rapporteur du Club Énergie 6