ECONOMIE DE L HYDROELECTRICITE

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1 Date Juin 2004 Document Economie de l hydraulique Auteur Jean-Marie Martin-Amouroux ECONOMIE DE L HYDROELECTRICITE Comment produire l électricité dont nous avons besoin? Vaut-il mieux faire appel aux centrales thermiques classiques qui brûlent du charbon ou du gaz naturel, aux centrales nucléaires, aux éoliennes ou aux centrales hydroélectriques? Le principal critère de choix entre toutes ces techniques est le coût de production du kwh car les ressources économiques (capital, travail qualifié) dont dispose une société sont rares et doivent être utilisées de la façon la plus efficiente. Mais le calcul du coût d un kwh hydroélectrique n est pas simple. Il faut donc définir avec précision son contenu et ses paramètres. 1. Les coûts directs. Ce sont ceux qui sont à la charge du producteur d électricité et qui conditionnent la rentabilité de l aménagement hydroélectrique. Ils comportent des dépenses d investissement (achat de terrain, construction de barrage, achat de turbines, d alternateurs et d autres équipements électriques ) et des dépenses de fonctionnement pendant toute la durée de vie des installations (salaires des personnels, fluides, maintenance ). Ces dernières, ne comportant pas de combustibles, sont réduites. Elles ne dépassent généralement pas 25% du coût du kwh (contre 40% dans le nucléaire et 70 à 80% dans le thermique charbon ou gaz naturel). Le coût du kwh hydroélectrique est donc constitué à 75% de charges d investissement (capital initial et intérêts), ce qui en fait une filière de production électrique à base de coûts fixes. Tableau 1. Coûts d investissement des principales filières de production électrique. $1990/kW - turbines à gaz thermique charbon réacteur nucléaire eau pressurisée grande hydraulique petite hydraulique (< 10 MW) Source : Agence Internationale de l Energie Atomique. Hydro 21-82, Avenue Léon Blum - BP Grenoble Cedex 9 France Page 1 sur 1

2 La plage de variation des coûts d investissement de l hydroélectricité est plus large que celle des autres filières parce que les différences géologiques et hydrographiques des sites à équiper sont considérables, de même que les installations hydroélectriques : basse et haute chute, accumulation et pompage Un coût élevé de l investissement ne signifie cependant pas que le kwh hydroélectrique est plus coûteux que les autres puisque annuellement les dépenses de fonctionnement seront très réduites. Le calcul des coûts unitaires est cependant compliqué par l extrême variabilité du nombre d heures annuelles de fonctionnement d une centrale. A cela, plusieurs raisons. La production hydroélectrique dépend des régimes d alimentation des cours d eau qui, tous, comportent des aléas de débit en un point donné. Toutes les centrales, en outre, ne remplissent pas la même fonction le long du monotone de puissance, selon la durée de remplissage de leur réservoir qui va de moins de 2 heures pour les centrales au fil de l eau à plus de 400 heures pour les centrales à accumulation. Alors que les premières sont appelées à fonctionner de 5 à 8000 heures en base du diagramme de charge, les secondes pourront n être appelées que quelques centaines d heures pour assurer sa pointe. Entre les deux, les usines d éclusées sont normalement destinées à faire face aux modulations journalières et hebdomadaires de la demande d électricité. La durée annuelle de fonctionnement d une centrale, enfin, est soumise à diverses sujétions d ordre interne et externe. Les premières résultent de la gestion des aménagements, amont et aval, qui commande les volumes d eau retenus ou lâchés. Les secondes découlent des contraintes qu imposent les usages alternatifs de l eau (navigation, irrigation, pêche, loisirs) qui peuvent se traduire, notamment, par des débits réservés. En dépit de leur extrême variabilité, les coûts unitaires des kwh hydroélectriques restent dans une fourchette qui supporte très bien la comparaison non seulement avec le nucléaire et le thermique classique (3 à 5 cents $/kwh) mais aussi avec les filières à base de sources renouvelables. Hydro 21-82, Avenue Léon Blum - BP Grenoble Cedex 9 France Page 2 sur 2

3 Tableau 2. Coûts unitaires moyens des diverses filières de production électrique. Actuels (cents $/kwh) Futurs (cents $/kwh) - Grande hydraulique Géothermie conventionnelle Petite hydraulique Eolien Biomasse conventionnelle Biomasse gazéifiée + TGCC Marémotrice Energie des vagues Piles à combustibles PAFC acide phosphorique - Solaire thermodynamique Géothermie roches sèches Solaire photovoltaïque Source : World Energy Assessment et World Bank. 2. Les bénéfices et les coûts externes. Les coûts directs, à la charge du producteur d électricité, ne couvrent pas tous les avantages et inconvénients qu engendre un aménagement hydroélectrique. Ce dernier peut, en effet, régulariser le débit d un cours d eau et éviter des crues dévastatrices, assurer un passage aux cultures irriguées et élever le revenu des agriculteurs, rendre possible la création d un plan d eau et d une base de loisir. En revanche, il peut aussi noyer des terres fertiles et contraindre au déplacement de populations, provoquer l enlisement d un cours d eau et porter atteinte à ses richesses aquatiques.. Il est donc générateur de bénéfices et de coûts externes que l Etat, au nom de l intérêt général, doit prendre en compte dans ses choix énergétiques. Externalités positives et négatives sont encore plus difficiles à quantifier que les coûts unitaires directs, mais on peut retenir l excellente position de l énergie hydraulique dans la hiérarchie des coûts externes associés aux diverses filières électriques. Hydro 21-82, Avenue Léon Blum - BP Grenoble Cedex 9 France Page 3 sur 3

4 Tableau 3. Coûts externes des diverses filières électriques (cents $/kwh). - Thermique charbon, après ,0 -Thermique fuel, après ,2 - Thermique gaz avec cycles combinés 1,6 - Thermique biomasse 0,8 - Nucléaire 0,3 - Solaire photovoltaïque 0,28 - Eolien 0,13 - Hydraulique 0,04-0,74 Source : Rabl (Ari) et Spadaro (Joseph V), Revue de l Energie, 525. La fourchette de coûts retenue pour l hydraulique mesure l inclusion ou pas d un vaste réservoir. Plus précisément encore, une analyse en termes de cycle de vie met en lumière la supériorité de l hydraulique sur toutes les autres filières comparables (Source : Luc Gagnon, Revue de l Energie, 2003, n 546) : émissions de gaz à effet de serre (kt éq. CO2/TWh) : dans le pire des cas (réservoir en zone tropicale), l hydraulique émet moins que le solaire photovoltaïque ou la plantation de biomasse et à peine plus que l éolien et le nucléaire ; l hydraulique au fil de l eau l emporte sur toutes les filières ; émissions de SO2 (t SO2/TWh) : avec réservoir ou au fil de l eau, l hydraulique émet infiniment moins que toutes les autres filières sans aucune exception ; territoires utilisés (km2/twh) : seul le nucléaire est mieux placé que l hydraulique au fil de l eau ; l hydraulique réservoir consomme 4 fois plus que le solaire photovoltaïque, 2 fois plus que l éolien mais beaucoup moins que la plantation de biomasse. Hydro 21-82, Avenue Léon Blum - BP Grenoble Cedex 9 France Page 4 sur 4

5 En conclusion. Alors qu il est en voie d épuisement en Europe occidentale et aux Etats-Unis, sauf en termes de réhabilitation des aménagements anciens et de petite hydraulique, le potentiel économiquement exploitable est encore considérable dans le reste du monde. Il est compris entre 1500 et 2000 GW, soit 3 fois celui qui est actuellement exploité. Il est majoritairement localisé en Asie, Amérique latine et Afrique, soient les continents où les besoins de consommation électrique non satisfaits sont les plus considérables puisque plus de 2 milliards d habitants n y ont toujours pas accès. Ni le nucléaire, ni l éolien ni le solaire photovoltaïque ne sont à la hauteur de ces besoins. Le choix est donc bien entre l hydroélectricité et le thermique classique, générateur de gaz à effet de serre et donc de risques graves de changement climatique. Pour mesurer ce dernier enjeu, on se souviendra que 1600 millions de tonnes de charbon supplémentaires, soit 10% des émissions actuelles de gaz à effet de serre, seraient nécessaires pour remplacer la production hydroélectrique mondiale. Sur la base de ses coûts de production, directs et externes, cette dernière devrait se développer à un rythme supérieur aux 2% par an observés depuis plusieurs années. Elle bute cependant sur plusieurs obstacles, au premier rang desquels ses difficultés de financement. Dans le contexte d une industrie électrique libéralisée, les coûts élevés de l investissement hydroélectrique semblent très risqués au regard des critères de gestion des entreprises privées. Il est donc indispensable que les pouvoirs publics et les organismes internationaux, au nom de l intérêt collectif, dégagent des moyens de financement à long terme. Hydro 21-82, Avenue Léon Blum - BP Grenoble Cedex 9 France Page 5 sur 5

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