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Picdelamirand-oil

"Nouvelle économie énergétique" : Un exercice de pensée magique

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Introduction

De plus en plus de voix s'élèvent pour exhorter le public, ainsi que les décideurs politiques gouvernementaux, à accepter la nécessité - en fait, l'inévitabilité - de la transition de la société vers une "nouvelle économie énergétique" (voir Le Pic des Hydrocarbures est au coin de la rue). Ses partisans affirment que les changements technologiques rapides deviennent si perturbateurs et que l'énergie renouvelable devient si peu coûteuse si rapidement qu'il n'y a aucun risque économique à accélérer le passage à un monde post-hydrocarbures qui n'a plus besoin d'utiliser beaucoup, voire pas du tout, de pétrole, gaz naturel ou charbon.

Au cœur de cette vision du monde se trouve la proposition selon laquelle le secteur de l'énergie subit le même genre de bouleversements technologiques que la technologie de la Silicon Valley a apporté à tant d'autres marchés. En effet, selon les partisans de la nouvelle économie de l'énergie, les entreprises énergétiques de " l'ancienne économie " sont un mauvais choix pour les investisseurs, car les actifs des entreprises d'hydrocarbures deviendront bientôt sans valeur ou " échoués "[1] Parier sur les entreprises d'hydrocarbures aujourd'hui est comme parier sur Sears plutôt que sur Amazon il y a une décennie.

1564239290-pic-oil.jpg

"Mission Possible", un rapport publié en 2018 par une commission internationale de transition énergétique, a cristallisé cet ensemble croissant d'opinions des deux côtés de l'Atlantique[2]. Pour " décarboner " l'utilisation de l'énergie, le rapport appelle le monde à s'engager dans trois actions " complémentaires " : déployer énergiquement les énergies renouvelables ou les technologies dites propres, améliorer l'efficacité énergétique et limiter la demande énergétique.

Cette prescription devrait vous sembler familière, car elle est identique à un consensus quasi universel en matière de politique énergétique qui s'est formé après l'embargo pétrolier arabe de 1973-1974 lequel avait choqué le monde entier. Mais si les politiques énergétiques du dernier demi-siècle ont été animées par la crainte de l'épuisement des ressources, on craint aujourd'hui que la combustion des hydrocarbures en abondance dans le monde ne libère des quantités dangereuses de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

Certes, l'histoire montre que de grandes transitions énergétiques sont possibles. La question clé aujourd'hui est de savoir si le monde est à l'aube d'une telle transition.

En bref, la réponse est non. La thèse selon laquelle le monde pourrait bientôt abandonner les hydrocarbures comporte deux failles fondamentales. La première : les réalités de la physique ne permettent pas aux domaines de l'énergie de subir le genre de changement révolutionnaire que l’on trouve à l’avant-garde des technologies numériques. La seconde : aucune technologie énergétique fondamentalement nouvelle n'a été découverte ou inventée en près d'un siècle - certainement, rien d'analogue à l'invention du transistor ou de l'Internet.

Avant d'expliquer ces failles, il est préférable de comprendre les contours de l'économie énergétique actuelle basée sur les hydrocarbures et pourquoi son remplacement serait une entreprise monumentale, voire impossible.

Edited by Picdelamirand-oil
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Vu la taille assez réduite du papier j'ai opté pour une lecture de l'article original.

Sauf erreur l'auteur ne s'attarde aucunement sur la question de l'énergie nucléaire. Je comprends qu'il se concentre sur la critique de la position politique consistant en la promotion exclusive du renouvelable (PV et éolien) mais j'ai l'impression qu'on loupe un pan entier de la solution à court/moyen terme.

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il y a 2 minutes, Chronos a dit :

Vu la taille assez réduite du papier j'ai opté pour une lecture de l'article original.

Sauf erreur l'auteur ne s'attarde aucunement sur la question de l'énergie nucléaire. Je comprends qu'il se concentre sur la critique de la position politique consistant en la promotion exclusive du renouvelable (PV et éolien) mais j'ai l'impression qu'on loupe un pan entier de la solution à court/moyen terme.

C'est vrai, j'ai ressentis la même chose la première fois que je l'ai lu, mais finalement l'angle original qu'il a pris aurait été brouillé. L'angle qu'il a pris consiste à ne pas critiquer du tout les énergies renouvelables, et l'objectif de les utiliser pour décarboner l'énergie que nous utilisons, tout cela est bon et l'objectif va dans la bonne direction. Seulement le plan est irréalisable dans le temps impartis pour que cela soit utile et sa démonstration consiste à nous montrer l'inertie du système énergétique mondial et l'optimisme naïf de ceux qui pensent que la technologie va encore faire des progrès révolutionnaires pour augmenter les rendements dans le domaine des énergies renouvelables. 

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Il exclut d'office toutes les technologies/ matériaux en cour de développement, alors que justement l'un des avantages des ENR c'est le fait de pouvoir rapidement passer à une technologie supérieur voir de faire facilement se côtoyer/cohabiter des installations de technologie différente.

Un autre problème c'est qu'il ne voit pas que la transition énergétique c'est un élément de la transition écologique globale...

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Les politiques « Objectif Lune » et le défi de l'échelle

L'univers est inondé d'énergie. Pour l'humanité, le défi a toujours été de fournir de l'énergie d'une manière utile qui soit à la fois tolérable et disponible lorsqu'elle est nécessaire, et non lorsque la nature ou la chance l'offre. Qu'il s'agisse du vent ou de l'eau en surface, de la lumière du soleil ou des hydrocarbures enfouis profondément dans le sol, la conversion d'une source d'énergie en énergie utile nécessite toujours des infrastructures à forte intensité de capital.

Compte tenu de la population mondiale et de la taille des économies modernes, l'échelle est importante. En physique, lorsqu'on tente de changer un système, il faut composer avec l'inertie et diverses forces de résistance ; il est beaucoup plus difficile de tourner ou d'arrêter un Boeing qu'un bourdon. Dans un système social, il est beaucoup plus difficile de changer l'orientation d'un pays qu'une communauté locale.

La réalité d'aujourd'hui : les hydrocarbures - pétrole, gaz naturel et charbon - fournissent 84 % de l'énergie mondiale, une part qui n'a diminué que modestement par rapport à 87 % il y a deux décennies (figure 1)[3] Au cours de ces deux décennies, la consommation énergétique mondiale totale a augmenté de 50 %, soit l'équivalent de deux fois la demande totale des États-Unis[4].

R-0319-MM-img1.jpg

La faible baisse en pourcentage de la part des hydrocarbures dans la consommation mondiale d'énergie a nécessité des dépenses mondiales cumulatives de plus de deux mille milliards de dollars pour des solutions de rechange au cours de cette période[5] Les images populaires des champs couverts d'éoliennes et des toits chargés de cellules solaires ne changent rien au fait que ces deux sources énergétiques fournissent actuellement moins de 2% de l'approvisionnement énergétique mondial et 3% de l'approvisionnement énergétique aux États-Unis.

Le défi de l'échelle pour toute transformation des ressources énergétiques commence par une description. Aujourd'hui, les économies mondiales ont besoin d'une production annuelle de 35 milliards de barils de pétrole, plus l'équivalent énergétique de 30 milliards de barils de pétrole provenant du gaz naturel, plus l'équivalent énergétique de 28 milliards de barils de pétrole supplémentaires provenant du charbon. En termes visuels : si tout ce carburant était sous forme de pétrole, les barils formeraient une ligne allant de Madrid à Moscou, et cette ligne entière s'élèverait d'une Tour Montparnasse tous les huit jours.

Pour remplacer complètement les hydrocarbures au cours des 20 prochaines années, la production mondiale d'énergie renouvelable devrait être multipliée au moins par 90[6] Contexte : il a fallu un demi-siècle pour que la production mondiale de pétrole et de gaz soit multipliée par 10[7] Il est illusoire de penser, indépendamment des coûts, que toute nouvelle infrastructure énergétique pourrait maintenant se développer neuf fois plus que cela en moins de la moitié du temps.

Si l'objectif initial était plus modeste - par exemple, remplacer les hydrocarbures uniquement aux États-Unis et uniquement ceux utilisés pour la production d'électricité - le projet nécessiterait un effort industriel supérieur à un niveau de mobilisation de la Seconde Guerre mondiale[8]. Une transition vers l'électricité 100 % sans hydrocarbures d'ici 2050 nécessiterait un programme de construction du réseau américain 14 fois plus important que le taux d'expansion du réseau qui s'est produit au cours du dernier demi-siècle[9].

Ensuite, pour terminer la transformation, il faudrait plus que doubler cet effort prométhéen pour s'attaquer aux secteurs non électriques, où 70 % des hydrocarbures américains sont consommés. Et tout cela n'affecterait que 16 % de la consommation mondiale d'énergie, la part américaine.

Ce défi de taille suscite une réponse commune : "Si nous pouvons mettre un homme sur la Lune, nous pouvons sûrement [remplir le vide avec n'importe quel objectif ambitieux]". Mais transformer l'économie de l'énergie, ce n'est pas comme envoyer quelques personnes sur la lune plusieurs fois. C'est comme mettre toute l'humanité sur la Lune, en permanence.

 

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Il y a 16 heures, Conan le Barbare a dit :

Il exclut d'office toutes les technologies/ matériaux en cour de développement, alors que justement l'un des avantages des ENR c'est le fait de pouvoir rapidement passer à une technologie supérieur voir de faire facilement se côtoyer/cohabiter des installations de technologie différente.

Un autre problème c'est qu'il ne voit pas que la transition énergétique c'est un élément de la transition écologique globale...

Tout au contraire, il prend en compte ces progrès. Il dit juste qu'ils seront insuffisants pour effectuer une transition énergétique rapide et indolore, et aussi que c'est fini l'époque des grands progrès en la matière.

C'est une parfaite illustration des rendements décroissants appliqués aux technologies de l’énergie : chaque gains en rendement se payent plus cher que la fois précédente.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_des_rendements_décroissants

 

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Les coûts réels induits par la physique de l'énergie éolienne et solaire

Les technologies qui encadrent la vision de la nouvelle économie de l'énergie se résument à trois choses : les éoliennes, les panneaux solaires et les batteries[10] Bien que les batteries ne produisent pas d'énergie, elles sont essentielles pour assurer que l'énergie éolienne et solaire épisodique soit disponible pour les maisons, les entreprises et les transports.

Pourtant, les éoliennes et l'énergie solaire ne sont pas en soi des sources d'énergie "nouvelles". L'éolienne moderne est apparue il y a 50 ans et a été rendue possible grâce à de nouveaux matériaux, notamment la fibre de verre à base d'hydrocarbures. La première technologie solaire commercialement viable remonte également à un demi-siècle, tout comme l'invention de la batterie au lithium (par un chercheur d'Exxon)[11].

Au fil des décennies, ces trois technologies se sont considérablement améliorées et sont devenues environ dix fois moins chères[12] Subventions mises à part, cela explique pourquoi, au cours des dernières décennies, l'utilisation de l'énergie éolienne et solaire s'est tant développée à partir d'une base pratiquement nulle.

Néanmoins, la technologie de l'éolien, du solaire et des batteries continuera de s'améliorer, dans certaines limites. Ces limites ont une grande importance - nous en reparlerons plus loin - en raison de l'écrasante demande d'énergie dans le monde moderne et des réalités des sources d'énergie offertes par Dame Nature.

R-0319-MM-img2.jpg

Avec la technologie d'aujourd'hui, des panneaux solaires d'une valeur d'un million de dollars produiront environ 40 millions de kilowattheures (kWh) sur une période d'exploitation de 30 ans (figure 2). Il en va de même pour l'éolien : une éolienne moderne d'une valeur de 1 million de dollars produit 55 millions de kWh au cours des 30 mêmes années[13]. Entre-temps, le matériel d'une installation de forage de schistes d'une valeur d'un million de dollars produira suffisamment de gaz naturel sur 30 ans pour produire plus de 300 millions de kWh[14], ce qui représente environ 600 % de plus d'électricité pour le même capital consacré au matériel produisant de l'énergie primaire[15].

Les différences fondamentales entre ces ressources énergétiques peuvent également être illustrées en termes d'équipements individuels. Pour le coût de forage d'un seul puits de schiste, on peut construire deux éoliennes de 2 mégawatts (MW) de 500 pieds de haut. Ces deux éoliennes produisent une production combinée qui s'élève en moyenne au fil des ans à l'équivalent énergétique de 0,7 baril de pétrole par heure. Le même montant dépensé pour un seul appareil de forage de schistes produit 10 barils de pétrole à l'heure, ou son équivalent énergétique en gaz naturel, en moyenne au fil des décennies[16].

L'énorme disparité dans la production résulte des différences inhérentes aux densités énergétiques qui sont des caractéristiques de la nature ne répondant ni aux aspirations publiques ni aux subventions gouvernementales. La haute densité énergétique de la physico-chimie des hydrocarbures est unique et bien comprise, tout comme la science sous-jacente à la faible densité énergétique inhérente à la lumière solaire de surface, aux volumes de vent et à la vitesse[17].Peu importe ce que les gouvernements imposent aux services publics de payer pour cette production, la quantité d'énergie produite est déterminée par la quantité de lumière solaire ou éolienne disponible sur une période donnée et par la physique des rendements de conversion des cellules photovoltaïques ou des turbines éoliennes.

Ce genre de comparaison entre l'éolien, le solaire et le gaz naturel illustre le point de départ pour rendre une ressource énergétique brute utile. Mais pour que toute forme d'énergie devienne une source d'énergie primaire, une technologie supplémentaire est nécessaire. Pour le gaz, on dépense nécessairement de l'argent dans un turbo-générateur pour convertir le combustible en électricité du réseau. Dans le cas de l'éolien et du solaire, il faut dépenser de l'argent pour une certaine forme de stockage afin de convertir l'électricité intermittente en électricité de qualité disponible sur commande pour l’alimentation publique, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.

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Le coût élevé d'assurer la disponibilité de l'énergie

La disponibilité est la caractéristique la plus critique de toute infrastructure énergétique, suivie par le prix, puis par la recherche éternelle d'une diminution des coûts sans affecter la disponibilité. Avant l'ère de l'énergie moderne, le progrès économique et social était entravé par la nature épisodique de la disponibilité énergétique. C'est pourquoi, jusqu'à présent, plus de 90 % de l'électricité américaine et 99 % de l'énergie utilisée dans les transports proviennent de sources qui peuvent facilement fournir de l'énergie à tout moment sur demande[18].

Dans notre société centrée sur les données, de plus en plus électrifiée, avoir une énergie électrique toujours disponible est vital. Pour les systèmes à base d'hydrocarbures, la disponibilité est pilotée par le coût de l'équipement qui peut convertir le combustible en énergie de façon continue pendant au moins 8 000 heures par année, pendant des décennies[19]. D’un autre côté, il est intrinsèquement facile de stocker le combustible associé pour faire face à des poussées de demande prévues ou inattendues, ou à des défaillances de livraison dans la chaîne d'approvisionnement causées par les conditions météorologiques ou par des accidents.

Il en coûte moins de 1 $ le baril pour stocker du pétrole ou du gaz naturel (en équivalent pétrole-énergie) pendant quelques mois[20] Le stockage du charbon est encore moins cher. Il n'est donc pas surprenant que les États-Unis aient, en moyenne, environ un à deux mois de demande nationale en stockage pour chaque type d'hydrocarbure à un moment donné[21].

En revanche, au lieu de mois, c’est à peine deux heures de demande nationale d'électricité qui peuvent être stockées dans le total combiné de toutes les batteries du réseau et de toutes les batteries du million de voitures électriques qui existent actuellement en Amérique[23].

Dans le cas du vent et du soleil, les caractéristiques qui pilotent le coût de la disponibilité sont inversées par rapport aux hydrocarbures. Bien que les panneaux solaires et les éoliennes s'usent et nécessitent également de l'entretien, la physique et donc les coûts supplémentaires de cette usure sont moins difficiles à accepter que ceux des turbines utilisant des combustibles. Mais l'électrochimie complexe et relativement instable des batteries font que c’est un moyen intrinsèquement plus coûteux et moins efficace de stocker l'énergie et d'en assurer la disponibilité.

Comme les hydrocarbures sont si facilement stockés, les centrales électriques conventionnelles inactives peuvent être augmentées ou diminuées en régime en fonction de la demande cyclique d'électricité. Les éoliennes et les panneaux solaires ne peuvent pas changer de régime lorsqu'il n'y a ni vent ni soleil. D'un point de vue géophysique, les éoliennes et les machines alimentées par la lumière du soleil produisent de l'énergie, en moyenne sur une année, environ 25 à 30 % du temps, souvent moins[24], mais les centrales électriques classiques ont une " disponibilité " très élevée, entre 80 et 95 %, et souvent plus[25].

Un réseau électrique éolien/solaire devrait être dimensionné pour à la fois répondre à la demande de pointe et avoir une capacité supplémentaire suffisante au-delà des besoins de pointe afin de produire et de stocker de l'électricité supplémentaire lorsque le soleil et le vent sont disponibles. Cela signifie, en moyenne, qu'un système éolien/solaire pur devrait nécessairement avoir une capacité environ trois fois supérieure à celle d'un réseau d'hydrocarbures, c'est-à-dire qu'il faudrait construire 3 kW d'équipement éolien/solaire pour chaque 1 kW d'équipement de combustion éliminé. Cela se traduit directement par un handicap d’un facteur trois en termes de coûts, même si les coûts par kW étaient tous les mêmes[26].

Mais même cette capacité supplémentaire nécessaire ne suffirait pas. Les données météorologiques et d'exploitation montrent que la production mensuelle moyenne d'électricité éolienne et solaire peut diminuer de moitié au cours de la saison "basse" respective de chaque source[27].

Edited by Picdelamirand-oil
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J'ai toujours pensé qu'un producteurs d'électricité devait être en mesure de garantir un minimum continu de production sous peine de pénalité. Dans le cas du renouvelable j'avais 30% de la puissance max installée en tête.

il y a une heure, Picdelamirand-oil a dit :

Comme les hydrocarbures sont si facilement stockés, les centrales électriques conventionnelles inactives peuvent être augmentées ou diminuées en régime en fonction de la demande cyclique d'électricité. Les éoliennes et les panneaux solaires ne peuvent pas changées de régime lorsqu'il n'y a ni vent ni soleil. D'un point de vue géophysique, les éoliennes et les machines alimentées par la lumière du soleil produisent de l'énergie, en moyenne sur une année, environ 25 à 30 % du temps, souvent moins[24], mais les centrales électriques classiques ont une " disponibilité " très élevée, entre 80 et 95 %, et souvent plus[25].

Qu'on tombe sur une moyenne de 30 % de dispo moyenne sur un an montre que mes 30% sont probablement atteignables mais au prix d'investissements conséquents.

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Déjà il faudrait qu'ils supportent les coûts de intermittence qu'ils génèrent dans le réseau. Sur le marché, les prix de gros de l'électricité fluctuent beaucoup depuis que s'ajoute à la variabilité de la consommation la variabilité de la production. Il arrive même que les prix soient négatifs lorsqu'une grosse perturbation météo traverse l'Europe qui entraîne du vent partout. Cela détruit la rentabilité des autres moyens de production, mais les producteurs d'électricité éolienne ont un tarif de rachat garantis au dessus du prix de vente de l'électricité!  Il n'y a pas de raison de faire payer aux autres les inconvénients de l’intermittence surtout que cela fait augmenter le prix moyen payé par le consommateur. 

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49 minutes ago, Picdelamirand-oil said:

Déjà il faudrait qu'ils supportent les coûts de intermittence qu'ils génèrent dans le réseau. Sur le marché, les prix de gros de l'électricité fluctuent beaucoup depuis que s'ajoute à la variabilité de la consommation la variabilité de la production. Il arrive même que les prix soient négatifs lorsqu'une grosse perturbation météo traverse l'Europe qui entraîne du vent partout. Cela détruit la rentabilité des autres moyens de production, mais les producteurs d'électricité éolienne ont un tarif de rachat garantis au dessus du prix de vente de l'électricité!  Il n'y a pas de raison de faire payer aux autres les inconvénients de l’intermittence surtout que cela fait augmenter le prix moyen payé par le consommateur.  

Non seulement l'intermittence ... mais surtout la fin de l'obligation de rachat ...

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il y a 53 minutes, Picdelamirand-oil a dit :

Cela détruit la rentabilité des autres moyens de production

D'où l'intérêt de demander aux producteurs d'intermittent de garantir un minimum continu de production. Ils seront obligés soit de passer par d'autres moyens de production, soit de trouver des ressources effaçables, soit de stocker leur énergie.

Le premier est le plus simple puisqu'il est disponibles immédiatement si il n'a pas fait faillite avant => il y a donc urgence à prendre des mesures de garantit avant que l’extrême volatilité des prix de gros n'ait fait trop de dégâts chez ces producteurs.

Les deux autres ne sont pas si simples à mettre en œuvre. Les ressources effaçables ne sont pas si nombreuses et le stockage de l'énergie en quantité importante n'est pas encore une solution industrialisable (je rappel que le potentiel STEP est déjà utilisé à son MAX en France) avec de vrai parc de stockage.

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Je signale par ailleurs cette étude en Suède :

"Les principaux défis pour le secteur de l’électricité en Suède sont sa dépendance excessive à l’égard de l’hydroélectricité et le vieillissement des infrastructures de transport. En 2018, l’hydroélectricité représentait près de 40 % de la puissance installée et de la production, ce qui exposait l’approvisionnement en électricité à la vulnérabilité des pénuries d’eau. De plus, la modernisation de l’infrastructure vieillissante du réseau est une nécessité immédiate pour absorber l’énorme capacité renouvelable qui sera ajoutée d’ici 2030 et pour faire face à l’intermittence de la production d’énergie renouvelable."

https://www.enerzine.com/suede-vers-une-forte-croissance-des-energies-renouvelables-dici-2030/28306-2019-07

Edited by herciv
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Le mythe de la parité réseau

Comment ces inconvénients en termes de capacité et de coûts peuvent-ils correspondre aux affirmations selon lesquelles l'éolien et le solaire sont déjà égaux ou proches de la "parité réseau" avec les sources conventionnelles d'électricité? Les analyses de l’Agence d’Information sur l’Energie (EIA) des États-Unis et d'autres similaires font état d'un "coût nivelé de l'énergie" (Levelized Cost Of Energy) (CNE) pour tous les types de technologies d'énergie électrique. Dans les calculs du CNE de l'EIA, l'électricité provenant d'une éolienne ou d'un panneau solaire est calculée à 36 % et 46 %, respectivement, plus chère que celle provenant d'une turbine à gaz naturel, c'est-à-dire presque à parité[28]. Mais dans un avertissement crucial et rarement noté, l'EIA déclare : "Les valeurs CNE pour les technologies distribuables et non distribuables sont listées séparément dans les tableaux parce que leur comparaison doit être faite avec soin"[29] (soulignement ajouté). En d'autres termes, les calculs du CNE ne tiennent pas compte de l'ensemble des coûts réels, quoique cachés, nécessaires pour exploiter une infrastructure énergétique fiable 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 et 365 jours par an - en particulier un réseau qui utilise uniquement l'énergie éolienne et solaire.

Le CNE considère le matériel de manière isolée tout en ignorant les coûts systémiques réels essentiels pour fournir une alimentation électrique 24h/24 et 7j/7. Tout aussi trompeur, un calcul CNE, malgré son illusion de précision, repose sur une variété d'hypothèses et de suppositions sujettes à controverse, sinon à partialité.

Par exemple, un CNE suppose que le coût futur des combustibles concurrents - notamment le gaz naturel - augmentera considérablement. Mais cela signifie que le CNE est plus une prévision qu'un calcul. C'est important parce qu'un "coût nivelé" utilise une telle prévision pour calculer un coût moyen présumé sur une longue période. L'hypothèse selon laquelle les prix de l'essence augmenteront est en contradiction avec le fait qu'ils ont diminué au cours de la dernière décennie et avec les preuves que les bas prix sont la nouvelle norme dans un avenir prévisible[30].

L'ajustement du calcul du CNE pour tenir compte d'un avenir où les prix du gaz n'augmenteront pas radicalement augmente l'avantage du CNE du gaz naturel par rapport au vent et au soleil.

Un CNE intègre une caractéristique encore plus subjective, appelée "taux d'actualisation", qui permet de comparer la valeur de l'argent aujourd'hui à celle de demain. Un taux d'actualisation faible a pour effet de modifier le résultat dans le sens de rendre plus attrayant le fait de dépenser un capital précieux aujourd'hui pour résoudre un problème (théorique) futur. Les partisans de l'utilisation de faibles taux d'actualisation supposent essentiellement une croissance économique lente [31].

Un taux d'actualisation élevé suppose en fait qu'une société future sera beaucoup plus riche qu'aujourd'hui (sans parler d'une meilleure technologie)[32] Les travaux de l'économiste William Nordhaus dans ce domaine, préconisant l'utilisation d'un taux d'actualisation élevé, lui ont valu un prix Nobel en 2018.

Un CNE exige également une hypothèse sur les facteurs de capacité moyens sur plusieurs décennies, la part de temps pendant laquelle l'équipement fonctionne réellement (c.-à-d. le temps réel, et non théorique, pendant lequel le soleil brille et le vent souffle). L'EIA suppose, par exemple, des facteurs de capacité de 41 % et 29 %, respectivement, pour l'éolien et le solaire. Mais les données recueillies sur les parcs éoliens et solaires en exploitation révèlent des facteurs de capacité médians réels de 33 % et 22 %[33] La différence entre un facteur de capacité de 40 % et un facteur de capacité de 30 % signifie que, sur la durée de vie de 20 ans d'une éolienne de 2 MW, 3 millions de dollars de production énergétique prévus dans les modèles financiers ne pourront exister, et ce pour une éolienne dont le coût initial en capital s'élève à environ 3 M$.

Les facteurs de capacité des parcs éoliens américains se sont améliorés, mais à un rythme lent d'environ 0,7 % par année au cours des deux dernières décennies[34] Ce gain a été réalisé principalement en réduisant le nombre d'éoliennes par unité de surface essayant de récupérer l'air en mouvement, ce qui a entraîné une augmentation d'environ 50 % de la surface moyenne utilisée par unité d'énergie éolienne.

Les calculs du CNE incluent raisonnablement les coûts tels que les taxes, le coût d'emprunt et l'entretien. Mais là aussi, les résultats mathématiques donnent une impression de précision tout en cachant des hypothèses. Par exemple, les hypothèses concernant les coûts d'entretien et le rendement des éoliennes à long terme peuvent être trop optimistes. Les données du Royaume-Uni, qui se trouve plus loin sur la trajectoire privilégiée par le vent que les États-Unis, indiquent une dégradation beaucoup plus rapide (moins d'électricité par éolienne) que prévu initialement[35].

Pour résoudre au moins un problème lié à l'utilisation du CNE comme outil, l'Agence internationale de l'énergie (AIE) a récemment proposé l'idée d'un CNE, ou CNEVA, " à valeur ajoutée ", pour inclure les éléments de flexibilité et intégrer les implications économiques de la distribution. Les calculs de l'AIE utilisant la méthode CNEVA ont abouti à un coût du charbon, par exemple, bien plus bas que l'énergie solaire, avec une pénalité de coût qui s'accroît à mesure que la part du solaire dans le réseau augmente[36].

On pourrait s'attendre à ce que, bien avant qu'une grille ne soit à 100 % éolienne/solaire, les types de coûts réels décrits ci-dessus devraient déjà être visibles. Il se trouve que, quel que soit le CNE présumé, nous avons des preuves de l'impact économique de l'augmentation de l'utilisation de l'énergie éolienne et solaire.

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Le 27/07/2019 à 23:02, Chronos a dit :

Vu la taille assez réduite du papier j'ai opté pour une lecture de l'article original.

Sauf erreur l'auteur ne s'attarde aucunement sur la question de l'énergie nucléaire. Je comprends qu'il se concentre sur la critique de la position politique consistant en la promotion exclusive du renouvelable (PV et éolien) mais j'ai l'impression qu'on loupe un pan entier de la solution à court/moyen terme.

J'ai fait part à l'auteur des remarques qui avaient été faites à son étude et il a répondu à la tienne:

Citation

Je n'ai pas abordé la question de l'énergie nucléaire parce que le but de mon article n'était pas d'offrir une "solution", mais de souligner en quoi les revendications des défenseurs d'un avenir 100% solaire/éolien ont une "pensée magique". Je suis un défenseur de longue date du nucléaire.

 

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Il y a 11 heures, Picdelamirand-oil a dit :

Déjà il faudrait qu'ils supportent les coûts de intermittence qu'ils génèrent dans le réseau. Sur le marché, les prix de gros de l'électricité fluctuent beaucoup depuis que s'ajoute à la variabilité de la consommation la variabilité de la production. Il arrive même que les prix soient négatifs lorsqu'une grosse perturbation météo traverse l'Europe qui entraîne du vent partout. Cela détruit la rentabilité des autres moyens de production, mais les producteurs d'électricité éolienne ont un tarif de rachat garantis au dessus du prix de vente de l'électricité!  Il n'y a pas de raison de faire payer aux autres les inconvénients de l’intermittence surtout que cela fait augmenter le prix moyen payé par le consommateur. 

Il a aussi répondu à ma remarque (peut-être par politesse :biggrin:)

Citation

Vos arguments sont bien sûr tout à fait justes - la grande question est celle des transferts de richesse et de coûts, car ce ne sont pas les parties qui créent l'intermittence (et tous ses défis techniques et économiques) qui en supportent les coûts. Les services publics pourraient facilement lancer des appels d'offres pour de l'électricité, y compris la mesure dans laquelle l'acheteur exige du fournisseur qu'il fournisse de l'électricité " sur demande ". Cela changerait profondément la donne.

 

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10 hours ago, herciv said:

je rappel que le potentiel STEP est déjà utilisé à son MAX en France

Hum, j'avais plutôt lu que le potentiel hydraulique est à son max en France, pas du tout le potentiel STEP, cad que tous les barrages n'en sont pas équipés, loin s'en faut, d'où d'ailleurs les prévisions d"investissements en la matière par EDF. Il me semblait même y avoir bcp de potentiel d'équipement.

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il y a 41 minutes, ippa a dit :

Hum, j'avais plutôt lu que le potentiel hydraulique est à son max en France, pas du tout le potentiel STEP, cad que tous les barrages n'en sont pas équipés, loin s'en faut, d'où d'ailleurs les prévisions d"investissements en la matière par EDF. Il me semblait même y avoir bcp de potentiel d'équipement.

En plus on peut faire des Steps en bord de mer, voir des îles artificielles qui font Step. Mais ça a des inconvénients pour les riverains, comme les barrages d'ailleurs. Et puis si tu intègre le prix du step dans le coût de l'éolien, il n'est plus rentable du tout.

STEP-Marin.jpg

http://transition.wifeo.com/le-concept-de-step.php

Edited by Picdelamirand-oil
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Les coûts cachés d'un réseau " vert "

Les subventions, les avantages fiscaux et les mandats peuvent cacher les coûts réels, mais lorsqu'ils s'accumulent en quantité suffisante, l'effet devrait être visible dans les coûts globaux du système. Et il l'est. En Europe, les données montrent que plus la part de l'éolien et du solaire est élevée, plus le coût moyen de l'électricité du réseau est élevé (Figure 3).

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L'Allemagne et la Grande-Bretagne, bien avancés sur le chemin des "énergies nouvelles", ont vu les tarifs moyens de l'électricité augmenter de 60 à 110 % au cours des deux dernières décennies[37] La même tendance - plus d’éolien et de solaire et des factures d'électricité plus élevées - est visible en Australie et au Canada[38].

Étant donné que la part de l'énergie éolienne par habitant aux États-Unis ne représente encore qu'une petite fraction de celle de la majeure partie de l'Europe, les répercussions sur les coûts pour les contribuables américains sont moins spectaculaires et moins visibles. Néanmoins, les coûts moyens de l'électricité résidentielle aux États-Unis ont augmenté d'environ 20 % au cours des 15 dernières années[39] Cela n'aurait pas dû être le cas. Les tarifs moyens d'électricité auraient dû baisser, pas augmenter.

Voici pourquoi : le charbon et le gaz naturel ont fourni ensemble environ 70 % de l'électricité sur cette période de 15 ans[40] Le prix du combustible représente environ 60 % à 70 % du coût de production de l'électricité à partir des hydrocarbures[41]C’est ainsi qu’environ la moitié du coût moyen de l'électricité américaine dépend des prix du charbon et du gaz. Le prix de ces deux carburants a baissé de plus de 50% au cours de cette période de 15 ans. En particulier, les coûts des fournisseurs pour l'achat de gaz et de charbon ont diminué d'environ 25 % rien qu’au cours de la dernière décennie. En d'autres termes, les économies réalisées grâce à la révolution du gaz de schistes ont considérablement préservé les consommateurs, jusqu'à présent, de hausses tarifaires encore plus importantes.

L'utilisation accrue du vent et du soleil impose un certain nombre de coûts cachés liés à la physique qui sont rarement reconnus dans la comptabilité des services publics ou du gouvernement. Par exemple, lorsque de grandes quantités d'électricité sont produites rapidement, de façon répétée et de façon imprévisible, le défi et les coûts associés à l’" équilibrage " d'un réseau (c.-à-d. l'empêcher de tomber en panne) sont grandement accrus. Les analystes de l'OCDE estiment qu'au moins certains de ces coûts " invisibles " imposés au réseau ajoutent 20% à 50% au coût du kilowattheure distribué [42].

De plus, le transfert du rôle des centrales électriques du réseau existantes de la production primaire à la production de secours pour l'énergie éolienne et solaire entraîne d'autres coûts réels, mais non répartis, qui découlent de réalités physiques. L'augmentation du cycle des centrales électriques conventionnelles augmente les coûts d'usure et d'entretien. Elle réduit également l'utilisation de ces actifs coûteux, ce qui signifie que les coûts d'investissement sont répartis sur moins de kWh produits, augmentant de façon arithmétique le coût de chacun de ces kilowattheures[43].

Ensuite, si la part de la puissance intermittente devient importante, le risque de pannes complètes du système augmente. Cela s'est produit deux fois après que le vent se soit calmé de façon inattendue (certains clients sont restés dans le noir pendant des jours dans certaines régions) dans l'État de l'Australie-Méridionale, qui tire plus de 40 % de son électricité du vent[44].

Après une panne totale du système en Australie-Méridionale en 2018, Tesla, avec beaucoup de tapage médiatique, a installé sur ce réseau la plus grande " ferme " de batteries au lithium au monde [45] Pour que l'Australie-Méridionale reste éclairée pendant une demi-journée sans vent, il faudrait 80 parcs de batteries Tesla, les " plus grands " du monde, sur un réseau qui dessert seulement 2,5 millions de personnes.

Les ingénieurs ont d'autres moyens d'atteindre la fiabilité : ils peuvent utiliser des génératrices diesel géantes à l'ancienne comme moteur de secours (moteurs essentiellement les mêmes que ceux qui propulsent les navires de croisière ou qui sont utilisés pour la sauvegarde des centres de données). Sans fanfare, en raison de l'utilisation croissante de l'énergie éolienne, les services publics américains ont installé à rythme effréné des génératrices sur le réseau. Il compte maintenant plus de 4 milliards de dollars de génératrices à moteur à l'échelle industrielle (assez pour environ 100 navires de croisière), et beaucoup plus à venir. La plupart brûlent au gaz naturel, bien qu'un grand nombre d'entre eux soient alimentés au mazout. Trois fois plus de ces gros moteurs alternatifs ont été ajoutés au réseau américain au cours des deux dernières décennies qu'au cours du demi-siècle précédent[46].

Tous ces coûts sont réels, sans être attribués aux éoliennes ou aux génératrices solaires. Mais les consommateurs d'électricité les paient. Une façon de comprendre ce qui se passe : gérer des réseaux avec des coûts cachés imposés aux joueurs non favorisés reviendrait à imposer des frais aux automobilistes pour l'usure des routes causée par les camions lourds tout en subventionnant le coût du carburant de ces camions.

La question de l'énergie éolienne et solaire se résume à un point simple : leur utilité n'est pas pratique à l'échelle nationale en tant que source principale ou majeure d’électricité. Comme pour toute technologie, il est possible de repousser les limites de l'utilisation pratique, mais cela n'est généralement ni raisonnable ni rentable. Les hélicoptères offrent une analogie instructive.

Le développement d'un hélicoptère pratique dans les années 1950 (quatre décennies après son invention) a inspiré une hyperbole généralisée sur cette technologie révolutionnant le transport personnel. Aujourd'hui, la fabrication et l'utilisation d'hélicoptères est une industrie de niche de plusieurs milliards de dollars qui fournit des services utiles et souvent vitaux. Mais on n'utiliserait pas davantage des hélicoptères pour les voyages réguliers dans l'Atlantique - ce qui serait faisable avec une logistique élaborée - qu‘un réacteur nucléaire pour alimenter un train ou des systèmes photovoltaïques pour alimenter un pays.

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Les batteries ne peuvent pas sauver le réseau ni la planète

Les batteries sont un élément central des aspirations de la nouvelle économie énergétique. Cela révolutionnerait en effet le monde de trouver une technologie qui pourrait stocker l'électricité aussi efficacement et à moindre coût que, par exemple, le pétrole dans un baril ou le gaz naturel dans une caverne souterraine[47] Un tel matériel de stockage d'électricité rendrait inutile même la construction de centrales électriques nationales.

On pourrait imaginer une OKEC (Organisation des pays exportateurs de kilowattheures) qui expédierait des barils d'électrons dans le monde entier à partir des pays où le coût de remplissage de ces "barils" est le plus bas ; des panneaux solaires au Sahara, des mines de charbon en Mongolie (hors de portée des régulateurs occidentaux), ou les grands fleuves du Brésil.

Mais dans l'univers dans lequel nous vivons, le coût du stockage de l'énergie dans des batteries à l'échelle du réseau est, comme nous l'avons déjà mentionné, environ 200 fois plus élevé que le coût du stockage du gaz naturel pour produire de l'électricité quand il est nécessaire[48] C'est pourquoi nous stockons, à un moment donné, l'équivalent de mois de consommation énergétique nationale sous forme de gaz naturel ou de pétrole.

Le stockage par batterie, c’est tout autre chose. Voyez Tesla, le fabricant de batteries le plus connu au monde : 200 000 $ de batteries Tesla, pesant ensemble plus de 9 tonnes, sont nécessaires pour stocker l'équivalent énergétique d'un baril de pétrole[49] Un baril de pétrole pèse autour de 130 kg et peut être stocké dans un baril à 20 $. Telles sont les réalités des batteries au lithium d'aujourd'hui. Même une amélioration de 200 % de l'économie et de la technologie sous-jacentes des batteries ne comblera pas un tel écart.

Néanmoins, les décideurs politiques en Amérique et en Europe adoptent avec enthousiasme des programmes et des subventions visant à accroître considérablement la production et l'utilisation des batteries à l'échelle du réseau électrique[50] Des quantités stupéfiantes de batteries seront nécessaires pour maintenir sous tension les réseaux nationaux, et l'extraction minérale requise pour obtenir les matières premières sous-jacentes serait énorme. Pour les États-Unis du moins, compte tenu de l'endroit où les matériaux sont extraits et où les batteries sont fabriquées, les importations augmenteraient radicalement. Voici une perspective sur chacune de ces réalités.

Combien de batteries faudrait-il pour éclairer la nation ?

Un réseau entièrement basé sur le vent et le soleil nécessite d'aller au-delà de la préparation à la variabilité quotidienne normale du vent et du soleil ; cela signifie aussi se préparer à la fréquence et à la durée des périodes où il y aurait non seulement beaucoup moins de vent et de lumière solaire combinés, mais aussi pour les périodes où il n'y aurait ni de l’un ni de l’autre. Bien qu'elle soit rare, une telle combinaison d'événements - couverture nuageuse continentale de jour sans vent important nulle part, ou nuit sans vent - s'est produite plus d'une douzaine de fois au cours du dernier siècle - de fait, une fois par décennie. Dans ces cas-là, un réseau éolien/solaire combiné ne pourrait pas produire même une fraction infime des besoins en électricité du pays. Il y a également eu de fréquentes périodes d'une heure pendant lesquelles 90 % de l'approvisionnement national en électricité aurait disparu[51].

Alors, combien de batteries seraient nécessaires pour stocker, disons, non pas deux mois, mais deux jours d'électricité pour le pays ? L'usine Tesla "Gigafactory" de 5 milliards de dollars au Nevada est actuellement la plus grande usine de fabrication de batteries au monde[52] Sa production annuelle totale pourrait stocker trois minutes de la demande annuelle d'électricité aux États-Unis. Ainsi, pour fabriquer une quantité de batteries permettant de stocker l'équivalent de deux jours de demande d'électricité aux États-Unis, il faudrait 1 000 ans de production de la Gigafactory.

Les défenseurs de l'éolien et du solaire proposent de minimiser l'utilisation de la batterie avec des lignes de transmission extrêmement longues, en faisant remarquer qu'il y a toujours du vent ou du soleil quelque part. Bien que théoriquement réalisable (quoique pas toujours vérifié, même au niveau géographique national), la durée de transmission nécessaire pour atteindre un endroit "toujours" ensoleillé et venteux pose également d'importants problèmes de fiabilité et de sécurité. (Et le transport d'énergie sur de longues distances par fil est deux fois plus coûteux que le transport par pipeline)[53].

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2 hours ago, Picdelamirand-oil said:

Les batteries ne peuvent pas sauver le réseau ni la planète

Une chose qui me preoccupe c'est que les batteries faut les matieres pour les fabriquer et apres en disposer.  C'est bien que ca aide pour reduire le niveau de CO2, mais ce n'est pas sans impact sur l'environment.  Je suis pour les voitures electrique etc... mais je me demande si on ne va pas creer d'autres problemes?  Pourrait on imaginer des routes utilisant "inductive charging" afin de reduire la dependence de grosses batteries pour des "micro batteries" ou meme pas du tout?  J'imagine que les couts seront tres hauts, etc... et je sais meme pas si c'est possible techniquement.  Mais je ne suis pas sur que les batteries soient une solution durable vu notre consommation d'energie qui ne cesse de croitre.

Je ne sais pas, mais je me pose la question.  Merci de m'elucider.

Edited by Lordtemplar
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il y a 12 minutes, Lordtemplar a dit :

Une chose qui me preoccupe c'est que les batteries faut les matieres pour les fabriquer et apres en disposer.  C'est bien que ca aide pour reduire le niveau de CO2, mais ce n'est pas sans impact sur l'environment.  Je suis pour les voitures electrique etc... mais je me demande si on ne va pas creer d'autres problemes?  Pourrait on imaginer des routes utilisant "inductive charging" afin de reduire la dependence de grosses batteries pour des "micro batteries" ou meme pas du tout?  J'imagine que les couts seront tres hauts, etc... et je sais meme pas si c'est possible techniquement.  Mais je ne suis pas sur que les batteries soient une solution durable vu notre consommation d'energie qui ne cesse de croitre.

Je ne sais pas, mais je me pose la question.  Merci de m'elucider.

Il y a déjà des données dans l'étude qui permettent de prendre conscience du problème:

Citation

La production annuelle de la Gigafactory de Tesla, la plus grande usine de batteries au monde, pourrait stocker trois minutes de la demande annuelle d'électricité aux États-Unis. Il faudrait 1 000 ans de production pour fabriquer suffisamment de batteries pour répondre à la demande d'électricité des États-Unis pendant deux jours. Entre-temps, de 50 à 100 kilogrammes de matériaux sont extraites, déplacées et traitées pour chaque kilogramme de batterie produite.

Voilà, 50 à 100 kg de matériaux extraits, déplacés et traités pour chaque kg de batteries produite, et ce kg de batterie stocke très peu d'électricité puisqu'il faudrait  1 000 ans de production de la Gigafactory de Tesla, pour fabriquer suffisamment de batteries pour répondre à la demande d'électricité des États-Unis pendant deux jours. C'est pas une technologie pertinente pour gérer l’intermittence des énergies renouvelable, les STEPs semblent plus prometteurs. 

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