Management Summary L'approvisionnement en énergie durant les prochaines décennies constitue probablement un des plus grands défis de notre société. La gestion des ressources, souvent limitées, les facteurs environnementaux ainsi que les aspects de sécurité rendent la situation complexe. Dans le domaine de l'électricité, la consommation continuera probablement à croître de manière importante dans les pays en voie de développement, mais probablement aussi dans les pays industrialisés, notamment en raison de son utilisation dans de nouvelles applications telle que l'électro-mobilité ou la domotique. A l'échelle des Etats, les directions stratégiques doivent être données par le pouvoir politique. Certains favoriseront la production à partir d'énergies primaires présentes dans le pays (gaz, charbon), d'autres favoriseront le nucléaire pour ses faibles émissions de CO2. Les derniers développeront des politiques de promotion des nouvelles énergies renouvelables. A terme, tous favoriseront probablement l'augmentation de l'efficience énergétique afin de limiter la progression de la consommation. La Suisse, confrontée à une croissance constante de la consommation électrique et à la fin de vie proche d'une partie de son parc nucléaire, est forcée de prendre les décisions concernant son avenir énergétique, au risque de tomber en situation de pénurie. Le Conseil Fédéral a défini en 2007 la politique énergétique du pays. Elle est caractérisée par quatre piliers : 1. Augmentation de l'efficience énergétique 2. Recours aux énergies renouvelables 3. Construction de centrales de production 4. Coopération avec l'étranger Pour le 3 ème pilier, le Conseil Fédéral n'a pas défini le type de centrales pouvant être construit. Les incertitudes liées aux volontés des citoyens dans ce domaine l'ont certainement influencé dans ce choix, dicté par la prudence. Ainsi, contrairement à d autres pays, la Suisse place la responsabilité quasi entière de l approvisionnement auprès des compagnies électriques du pays. Ces dernières se trouvent par conséquent face à un challenge consistant à investir aujourd hui dans une ou plusieurs technologies (nucléaire, gaz, charbon, énergies renouvelables, ), pour un retour sur investissement se produisant dans la plupart des cas après plusieurs décennies. Le défi est d autant plus important qu avec l ouverture du marché de l électricité, intervenue au 1er janvier 2009, il n y a plus de monopole et donc plus de possibilité de reporter sur le client les conséquences d une modification de la structure du marché, rendant certains investissements impossibles à amortir. En raison de leur importance sur les résultats des entreprises, les choix de technologie détermineront à long terme de manière prépondérante la rentabilité des acteurs du secteur. La présente étude répond à une partie de ces préoccupations au travers d'un outil de simulation. Sur la base d'hypothèses posées par l'investisseur potentiel, différents scénarios sont simulés et les technologies les plus adaptées sont proposées.
Energie [TWh] Publisher iimt University Press: www.iimt.ch L'outil détermine ainsi à tout moment quel est l'outil de production le plus adapté. Il est ainsi capable, selon les hypothèses posées, de déterminer quel sera le "mix" d'approvisionnement le plus rationnel en terme économique pour la période 2030-2050. Les hypothèses concernent le niveau de la consommation, les prix de l'électricité et des énergies primaires que sont l'uranium, le gaz et le charbon, ainsi que le coût lié aux émissions de CO2. Les volumes de production du parc actuel ainsi que l'évolution du volume des nouvelles énergies renouvelables viennent compléter la liste des postulats nécessaires à la simulation. Les conditions politiques doivent aussi être introduites, telle la possibilité ou non de construire des centrales nucléaires. Le choix des hypothèses est crucial et appartient aux entreprises. L'outil propose effectivement un "scénario de base", mais le développement des visions reste de la responsabilité de l'investisseur. Le principe suivi par l'outil est qu'en cas d'insuffisance en approvisionnement, il évalue la rentabilité économique des différents moyens de production. Il choisit l'ouvrage le plus intéressant en tenant compte des contraintes et introduit sa production dans le mix suisse. En parcourant la période de 2010 à 2050, il dessine ainsi le paysage de la production électrique en Suisse. Le résultat principal se présente sous la forme d'un graphique explicatif de l'évolution du mix de production suisse (Figure 1). 90 80 70 60 50 40 30 20 Evolution du mix de production en Suisse Production "Autres" Production "mini-hydraulique" Production solaire Production éolienne Nouvelles centrales nucléaires Nouvelles centrales à gaz Nouvelles centrales au Charbon Parc nucléaire actuel Parc thermique classique actuel 10 0 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Parc hydraulique actuel Consommation Figure 1: Résultat de l'outil de simulation selon les hypothèses du scénario de base De plus, pour chaque ouvrage de production, l'outil indique les résultats financiers de la simulation (Taux de Rendement Interne, Valeur Actuelle Nette, ). Il indique également le montant à consacrer aux Nouvelles Energies Renouvelables afin que les objectifs de production de ces dernières puissent être atteints. Les conclusions, selon les hypothèses proposées, sont claires: la Suisse va au devant d'une pénurie dans son approvisionnement électrique. Pour palier cette situation, les entreprises
devront, dans un premier temps, construire des centrales à gaz à cycle combiné. Ensuite, trois centrales nucléaires seront nécessaires. D'autres hypothèses ont été testées et les résultats sont brièvement commentés dans l'étude, notamment un scénario de sortie du nucléaire. Dans ce cas, la Suisse aurait besoin de plus de 30 centrales à gaz à cycle combiné pour satisfaire ses besoins en électricité. Des scénarios alternatifs ont été étudiés notamment avec une consommation très haute ou extrêmement faible. De plus, des scénarios avec recours massif aux Nouvelles Energies Renouvelables permettent de chiffrer les conséquences financières de tels choix politiques. Globalement, si la rentabilité des centrales nucléaires semble satisfaisante, les conditions cadres actuelles ne permettent pas de rentabiliser un investissement dans des centrales à gaz. Sans changement de ces conditions, il y a fort à parier qu'aucune centrale à gaz d'importance ne sera construite et que par conséquent la dépendance de la Suisse par rapport à ses importations électriques va s'accroître. Toutefois, en regardant au-delà des frontières du pays, on constate qu'en Europe centrale, le risque de pénurie est lui aussi présent. Il sera donc difficile de miser sur des importations massives pour résoudre le problème de l'approvisionnement électrique en Suisse. Les décisions prises dépendront aussi des stratégies des entreprises. Ainsi les choix des trois acteurs dominants (Axpo, Alpiq et BKW) auront un impact primordial sur le mix de production suisse. Dans une perspective plus éloignée, l'humanité devra faire face à la raréfaction des énergies primaires aujourd'hui utilisées dans la production électrique. Les réserves des énergies fossiles sont en effet limitées. La société devra alors faire des choix technologiques permettant le développement des populations, tout en limitant son empreinte sur l'environnement.
Table des matières Remerciements I Management Summary III Table des matières VII Liste des figures X Liste des tables XII Abréviations XIII 1 Introduction 1 1.1 Energie 1 1.2 Sécurité d'approvisionnement 1 1.3 Structure de la branche électrique en Europe et en Suisse 1 1.4 Evolution de la consommation 3 1.5 Défis pour l'investisseur 3 1.6 Des technologies diverses 3 1.7 Objectif de l'étude 4 2 Evolution de la consommation 5 2.1 Evolution de la consommation jusqu'en 2008 5 2.2 Facteurs d'influence 6 2.3 Perspectives d'évolution de la consommation 6 2.3.1 OFEN 6 2.3.2 AXPO 8 2.3.3 Comparaison entre les différents scénarios 8 2.4 Scénarios pris en compte 9 2.5 Politique énergétique en Suisse 9 3 Production 11 3.1 Parc actuel de production 11 3.1.1 Parc hydraulique 12 3.1.2 Parc nucléaire 14 3.1.3 Parc thermique classique 15 3.1.4 Autres moyens actuels de production 15 3.2 La Suisse au seuil d'une pénurie? 15 3.3 Contrats d'importation 16 3.4 Acceptation sociale et politique 17
3.5 Nouvelles installations hydrauliques 17 3.5.1 Description de la technologie 17 3.5.2 Coûts de production 18 3.5.3 Forces 18 3.5.4 Faiblesses 19 3.5.5 Scénario pris en compte 19 3.6 Nouvelles installations nucléaires 19 3.6.1 Description de la technologie 20 3.6.2 Coûts de production 20 3.6.3 Forces 21 3.6.4 Faiblesses 21 3.6.5 Scénario pris en compte 22 3.7 Nouvelles installations au gaz 22 3.7.1 Description de la technologie 22 3.7.2 Coûts de production 23 3.7.3 Forces 23 3.7.4 Faiblesses 23 3.7.5 Scénario pris en compte 24 3.8 Nouvelles installations utilisant le charbon 24 3.8.1 Description de la technologie 24 3.8.2 Coûts de production 25 3.8.3 Forces 25 3.8.4 Faiblesses 25 3.8.5 Scénario pris en compte 25 3.9 Nouvelles énergies renouvelables 25 3.9.1 Description des technologies 26 3.9.2 Coûts de production 27 3.9.3 Forces 27 3.9.4 Faiblesses 27 3.9.5 Scénario pris en compte 27 4 Energies primaires et CO2 28 4.1 L'uranium 28 4.1.1 Réserves 29 4.1.2 Evolution des prix 29
4.1.3 Scénario pris en compte 30 4.2 Le gaz 30 4.2.1 Réserves 30 4.2.2 Evolution des prix 31 4.2.3 Scénario pris en compte 31 4.3 Le charbon 31 4.3.1 Réserves 32 4.3.2 Evolution des prix 32 4.3.3 Scénario pris en compte 33 4.4 CO2 33 4.4.1 Emission de CO2 par technologie 33 4.4.2 Système européen de réduction des émissions 34 4.4.3 Système suisse de réduction des émissions 34 5 Prix de l'électricité sur le marché "whole sales" 36 5.1 Marché "whole sales" en Europe 36 5.1.1 Echanges au "SPOT" 36 5.1.2 Echanges "à terme" 38 5.2 Influence des prix européens sur les prix suisses 39 5.3 Facteurs d'influence 39 5.4 Scénario pris en compte 40 6 L'outil de simulation 41 6.1 Principes 41 6.2 Simplifications 42 6.2.1 Influence du parc de production sur les prix 42 6.2.2 Approvisionnement saisonnier 42 6.2.3 Puissance disponible 43 6.2.4 Simplifications diverses 43 6.3 Interface utilisateurs 43 6.3.1 Hypothèses 44 6.3.2 Onglet des résultats globaux 49 6.3.3 Résultat par ouvrage 50 7 Résultats principaux 52 7.1 Scénario de base 52 7.2 Scénarios alternatifs 54
7.2.1 Scénario "Prix du CO2 bas" 54 7.2.2 Scénario "Prix du CO2 élevé" 55 7.2.3 Scénario "Construction de deux centrales nucléaires au maximum" 55 7.2.4 Scénario "Sortie du nucléaire" 56 7.2.5 Rentabilité de centrales au charbon avec capture de CO2 57 7.2.6 Scénarios "Consommation basse" et "Consommation haute" 58 8 Conclusion 60 8.1 Capacité de l'outil 60 8.2 Résultats obtenus 60 8.3 Influence des acteurs majeurs en Suisse 61 8.4 Bouleversements futurs 61 Bibliographie LXIV Annexe 1 : Données du scenario de base de l'outil d'aide à la décision LXVII Annexe 2 : Déclaration d'authenticité LXXIII