Électricité : le tout renouvelable est-il possible ? Retour sur le rapport de l’Ademe

L’ADEME vient de publier un document de 120 pages qui prétend démontrer que la France peut sans difficulté et avec profit se doter d’un système électrique reposant uniquement sur des sources renouvelables. Atlantico a voulu m’interviewer sur ce texte. J’ai accepté. C’était une erreur, car je ne connaissais ce texte qu’indirectement (à partir de dépêches d’agence et de compte rendus de journaux), et qu’un universitaire ne doit jamais commenter un document qu’il n’a pas lu intégralement. J’ai comblé cette lacune, et peux présenter ici une analyse plus complète (ou moins incomplète) de ce texte important.

Le document, intitulé Vers un mix électrique 100% renouvelable en 2050, est un document officiel « financé et piloté » par l’ADEME (ci-après ADEME 2005), publié sous le timbre de l’ADEME et du Ministère de la Recherche. C’est un exemple de la « science officielle », qui se répand dans beaucoup de domaines, et qui ne présente pas toutes les garanties de la science scientifique. Le bruit a couru que ce rapport avait été « enterré » par le ministère de l’Ecologie et du Développement Durable. Ce bruit est sans fondement et même ridicule. Le rapport est si peu enterré qu’il est public, disponible sur le site de l’ADEME.

Le document est ce que l’on pourrait appeler un ouvrage à thèse. Il n’est pas une analyse impartiale qui déboucherait en conclusion sur une thèse politique, à savoir la possibilité et la désirabilité du tout-renouvelable en matière d’électricité, avec zéro nucléaire et zéro thermique à flamme. Il part au contraire de cette thèse politique, et débouche sur une analyse partiale qui cherche à démontrer son bien-fondé. C’est davantage la plaidoirie orientée d’un talentueux avocat que l’enquête à charge et à décharge d’un honnête juge d’instruction. Dire cela n’est pas condamner ce travail : il y a des plaidoiries d’avocat qui disent beaucoup de choses vraies, et elles sont de toutes façons nécessaires à la manifestation de la vérité.

Le travail effectué est considérable. Il a mobilisé tout l’appareil d’Etat, et en plus des dizaines de consultants extérieurs. Tout compris, il a sans doute coûté plusieurs centaines de milliers d’euros. Le texte est généralement bien écrit, et rationnel. Pas toujours. Le rapport explique par exemple que les résultats obtenus reposent sur des modèles à 14 millions de variables et 19 millions de contraintes. Il faut voir là un effet de manche du maître du barreau. Certains lecteurs cèdent à ce terrorisme intellectuel et en concluent que les résultats de modèles aussi compliqués sont nécessairement crédibles. D’autres, moins crédules, pensent que de tels modèles sont absolument invérifiables, et donc peu crédibles.

La thèse - que l’appareil d’Etat français a demandé à des chercheurs de prouver - est très neuve et très importante. Elle est totalement inédite parce que à peu près tout le monde dans le globe pense que la part du renouvelable intermittent dans le mix électrique ne peut pas dépasser 30% ou 40% ; c’est ce qu’écrivait RTE, le réseau de transport de l’électricité, il y a quelques années. Elle est très importante  parce que la perspective d’un taux de 100% en 2050, dans moins de 35 ans, implique pour la France, qui produit actuellement 80% de son électricité avec du nucléaire et 10% avec de l’hydraulique, une véritable révolution copernicienne aux conséquences économiques et sociales prodigieuses. Si la démonstration est vérifiée, il s’agit d’une première mondiale, dont le retentissement sera considérable. On doit du reste déplorer qu’un texte d’une telle importance reste un document administratif français. Il aurait du (ou devrait) faire l’objet d’une publication dans une revue scientifique internationale à comité de lecture.

Pour apprécier la radicalité des affirmations de l’ADEME, il est bon de s’arrêter un instant sur la part actuelle des renouvelables dans le mix électrique des pays européens. Pour ce faire, il faut distinguer entre deux types de renouvelables qui posent des problèmes complètement différents: l’éolien et le solaire d’un côté, l’hydraulique d’un autre côté. L’éolien et le solaire sont devant nous ; sont intermittents, c’est-à-dire produisent de l’électricité un petit nombre d’heures par an à des heures largement imprévisibles ; et sont coûteux. L’hydraulique est derrière nous (en ce que la plupart des sites exploitables le sont déjà depuis longtemps) ; produit de l’électricité à un coût marginal presque nul ; et la produit pour l’essentiel quand on en a besoin. Beaucoup des données publiées, et des objectifs affichés, ne font pas cette distinction, comme si on voulait artificiellement gonfler la part des « renouvelables ».

On voit que la part des renouvelables intermittents (éolien et solaire) ne dépasse actuellement 30% dans aucun pays d’Europe - et du monde car l’Europe est en pointe dans ce domaine. Les trois champions sont le Danemark avec environ 30%, avec l’Espagne et le Portugal (environ 22%). Le Danemark n’atteint ce chiffre de 30% qu’avec l’aide son voisin norvégien qui a la chance d’être doté de ressources hydrauliques abondantes. Lorsque le Danemark produit plus d’électricité éolienne que ses besoins, ce qui arrive souvent, il vend ses excédents d’électricité à la Norvège ; ce pays les utilise pour remonter de l’eau dans ses réservoirs de montagne ; lorsque l’éolien danois ne suffit plus aux besoins danois, ce qui est également souvent le cas, la Norvège ouvre les vannes de ses réservoirs, produit l’électricité, et la  vend au Danemark (à un prix bien entendu plus élevé). Même en Allemagne, la part des renouvelables intermittents n’est que de 14%. On mesure ainsi le caractère totalement inédit et l’ampleur du système dont l’ADEME et le ministère de la Recherche français veulent démontrer la faisabilité. Il multiplie par 4 ou 5 la part actuelle des champions européens, et par 20 la part actuelle enregistrée en France.

Pourquoi la part des renouvelables intermittents reste-t-elle si faible ? Ce n’est pas faute d’engagements politiques et financiers forts depuis une quinzaine d’années. C’est parce que la généralisation de cette électricité se heurte à deux obstacles majeurs qui ont été - jusqu’au rapport de l’ADEME - insurmontables : l’inadéquation temporelle de cette électricité aux variations de la demande, le coût très élevé de cette électricité. Les quatre pays qui s’y sont le plus engagé s’en mordent les doigts. L’électricité y est plus chère qu’ailleurs en Europe. Les ménages danois et allemands payent leur électricité juste deux fois plus cher que les ménages français ; les Espagnols et les Portugais 40% de plus que nous (mais une partie des surcoûts est à la charge de l’Etat, donc des contribuables). L’ADEME, dans cette étude révolutionnaire, prétend avoir, pour la première fois, surmonté ces deux obstacles. Sa démonstration est-elle crédible ?

L’équilibre temporel offre-demande - Commençons par l’obstacle de l’adéquation de l’offre à la demande (le site eCO2mix de RTE donne toutes les données, demi-heure par demi-heure, nécessaire pour mesurer cet obstacle). La production d’électricité solaire est concentrée sur un petit nombre d’heures, lorsque le soleil brille : 70% de la production pendant 20% des heures de l’année, rien pendant la moitié du temps. La concentration est moins forte, mais bien réelle pour l’éolien, lorsque le vent souffle : 70% de la production pendant 40% des heures.

Si l’on considère la pointe des 200 heures (les 200 heures de plus forte demande), les données de 2013 montrent qu’éolien et photovoltaïque assuraient seulement 2,35% de la demande. La multiplication par 20 des installations proposées par l’ADEME (en supposant une telle multiplication socialement et financièrement possible) aurait assuré 47% de cette consommation de pointe. En raisonnant en termes de puissance manquante, on obtient un ordre de grandeur comparable. La puissance moyenne demandée pendant les 200 heures de pointe est de 83 GW. La puissance moyenne assurée par les EnR (énergies renouvelables) intermittentes prévues est de 40 GW. Manquent 43 GW. Le renouvelable seul serait bien incapable de répondre à cette demande de pointe. Ce serait la défaillance assurée. L’ADEME n’ignore pas ce problème classique et évident. Comment le résout-elle ? Avec des « si », de ceux qui permettent de faire rentrer Paris dans une bouteille.

Le premier « si » concerne la demande globale d’électricité. Le rapport suppose qu’elle sera inférieure de 14% à la demande actuelle. Elle ne dit pas comment est calculée cette diminution de notre consommation. On notera qu’ « aucune hypothèse de changement climatique n’a été effectué dans cette étude » (ADEME 2015 p.25), ce qui surprend un peu de la part d’une institution aussi militante sur ce thème. Il est vrai que la consommation stagne depuis quelques années, depuis la crise économique en fait. Supposons que le PIB de la France augmente à un taux annuel de 2%, en 40 ans (2010-2050), le PIB augmentera de 120%. Faire diminuer la consommation d’électricité de 14% implique une amélioration du ratio PIB/consommation de 150%. Cela serait certainement très désirable, mais est-ce bien réaliste ? Un tel gain réduirait le manque d’électricité à la pointe des 200 heures d’environ 6 GW.

Le deuxième « si » utilisé par l’ADEME est un tassement, un effacement, de la pointe (évalué à 8 GW). Là encore, il s’agit d’une évolution désirable, mais quelle peut être son ampleur, et peut-on se contenter de la postuler pour les besoins de la cause ?

Le troisième, qui est le plus important, est le stockage de l’électricité. L’impossibilité de stocker l’électricité est le talon d’Achille des renouvelables intermittents. Si l’on trouvait, ce que l’on cherche (vainement) depuis plus d’un siècle, la façon de stocker à un coût raisonnable de grandes quantités d’électricité, la cause des renouvelables ferait un grand bond en avant. L’ADEME suppose ce problème résolu, et fait comme s’il était résolu.

On pense à l’histoire des trois savants échoués sur une île déserte, avec une caisse de boites de cassoulet. Ils ont faim, et se demandent que faire. Le physicien propose : je monte au sommet de ce cocotier, projette une boite sur les rochers, elle se brise sous l’effet du choc, et nous pouvons déjeuner. Le chimiste intervient : j’ai une meilleure idée, je fais un feu de bois, je mets la boite de conserve dessus, sous l’effet de la chaleur la pression dans la boite augmente et la fait éclater, à nous le cassoulet chaud. L’économiste rétorque : c’est pourtant bien simple, je suppose un ouvre-boite, avec lequel je découpe le couvercle de notre conserve.

Une première forme de stockage consiste à stocker non de l’électricité, mais de l’eau susceptible de produire de l’électricité. L’électricité produite à un moment où on n’en a pas besoin est utilisée pour remonter de l’eau dans un lac de barrage (par pompage) ; cette eau est ensuite utilisée pour produire de l’électricité (par turbinage) à un moment où on en a besoin. La perte d’électricité associée est évaluée à 20-30%. Le procédé, connu sous le nom de STEP (stations de transfert d’énergie par pompage) est classique, et il est actuellement systématiquement utilisé en France lors des pointes de demande. Mais les STEPs françaises correspondent actuellement à 6 GW. Manquent la  moindre consommation (6 GW), l’effacement (8 GW), et les STEPs (6 GW), qui réduisent le tout de 43 GW à 23 GW, ce qui reste considérable. 

D’autres formes de stockage - comme les batteries d’une importante flotte de véhicules électriques, ou la transformation de l’électricité en gaz (hydrogène, méthane) retransformé ultérieurement en électricité, l’air comprimé adiabatique (sic), ou encore la production de chaleur stockée je ne sais trop comment (dans de gigantesques thermos ?) puis retransformée en électricité – sont évoquées ou invoquées. L’espace, et la compétence, me manquent pour les évaluer. Notons seulement qu’il s’agit là de rêves d’ingénieurs (qui se réaliseront peut-être un jour), pas de réalités d’aujourd’hui. L’AIE (Agence Internationale de l’Energie), dans son Energy Technology Prospective de 2014 (p. 10) s’y réfère en écrivant que « le stockage par pompage-turbinage représente actuellement 99% de l’ensemble du stockage d’électricité » et en ajoutant que « dans la structures de marché actuelle, les coûts représentent une barrière majeure au développement du stockage » (idem, p 11). On peut certes toujours présenter de beaux graphiques montrant le miracle de l’électricité solaire produite lorsqu’il n’y a pas de soleil, au milieu de la nuit (ADEME 2014, p.32), et affirmer que le 1% dont parle l’AIE va gonfler, gonfler, et assurer en 2050 le stockage de 10 ou 15 GW à un coût dérisoire. La probabilité que cela se réalise n’est pas totalement nulle, mais elle est faible, et ne repose pas sur grand chose.

Au total, l’obstacle de la non adéquation temporelle de la demande d’électricité et de l’offre d’électricité renouvelable intermittente – illustré par le trou d’au moins 40 GW pour les 200 heures de pointe avec la structure de demande et d’offre actuelle – n’est absolument pas franchi d’une façon convaincante.

Le coût des renouvelables intermittents

Le deuxième obstacle est celui du coût de l’éolien et du solaire. Il est lui aussi traité avec beaucoup de légèreté, à coup d’hypothèses invérifiables. Personne ne sait ce que seront les coûts en 2050, sauf l’ADEME qui les donne avec assurance et précision. On sait ce que sont les coûts en 2015, ou plus exactement ce qu’EDF est obligé par la loi de payer aux producteurs, et paye effectivement. Les seconds coûts sont inférieurs aux premiers de 30% pour l’éolien terrestre, de 60% pour l’éolien maritime, et de 85% pour le solaire.     

Les baisses de coûts postulées sont considérables. Certes les coûts actuellement payés reflètent des décisions prises il y a déjà plusieurs années qui reflètent mal la réalité des coûts d’aujourd’hui, notamment pour le solaire. Cette observation, cependant, ne vaut rien pour l’éolien maritime : les coûts de la CRE sont les coûts qui résultent d’appel d’offre, et ils sont un ordre de grandeur du coût correspondant au second appel d’offre qui n’est pas encore lancé, et qui ne fonctionnera guère avant 2020. Bien entendu, le progrès technique et les économies d’échelle exercent sur les coûts de fortes pressions à la baisse, comme pour tous les produits industriels. Mais une partie importante des coûts, notamment pour le solaire, se rapporte à l’installation des panneaux ou des éoliennes. Ces coûts sont des coûts de main d’œuvre, qui ont tendance à augmenter autant qu’à baisser. L’ADEME va jusqu’à donner le coût de technologies qui n’existent pas encore, comme l’électricité marémotrice ou houlomoteur (qui représenteraient en 2050 dans l’un des scénarios examinés une part importante de la production d’électricité en France. A ce compte-là, pourquoi ne pas postuler qu’en 2050 la France produira du nucléaire par fusion au coût de 48,32 €/MWh !

En ce qui concerne les coûts, on peut formuler deux observations, qui ne renforcent pas la crédibilité du rapport. La première est qu’il fait l’impasse complète sur la tarification de l’électricité. Jusqu’ici, le développement des intermittents renouvelables a reposé sur le principe du marché garanti, c’est-à-dire de l’accès prioritaire au réseau. Les distributeurs sont obligés par la loi d’acheter tout le renouvelable produit, au moment où il est produit, même lorsqu’ils n’en ont pas besoin, à un prix élevé fixé par décret. Bien entendu, les producteurs raffolent d’un tel système. Ce système casse complètement le marché de l’électricité que l’on essaye de faire fonctionner, et même de faire fonctionner au niveau européen. Les 14% d’intermittent allemand suffisent à créer dans ce pays un impressionnant désordre, qui s’exporte de plus en plus en France et ailleurs. Le système proposé par l’ADEME implique-t-il le maintien de l’accès prioritaire au réseau ? L’abandon d’un marché de l’électricité ? Les coûts dépendent de la durée de fonctionnement, qui dépend elle-même de la tarification.

La deuxième est que le rapport fait l’impasse sur l’évolution dans le temps du système électrique. Il considère 2050, comme s’il n’y avait rien avant (ni après d’ailleurs), comme si on effaçait tout le 31 décembre 2049 pour tout reconstruire dans la nuit du 1^er janvier. S’agissant d’un système très capitalistique avec des équipements d’une durée de vie de 20 à 60 ans, ce « si » là est peu réaliste.

Pour conclure, le rapport de l’ADEME apparaît peu crédible, aussi bien en ce qui concerne l’ajustement temporel qu’en ce qui concerne les coûts. La complexité et la richesse des modèles utilisés cache mal la fragilité des nombreuses hypothèses faites sur la disponibilité, les performances, les coûts des technologies évoquées. On échangerait volontiers un ou deux millions de variables et de contraintes utilisées (il en resterait 12 et 17 millions respectivement) pour des informations complémentaires sur des points clés du système que l’on veut nous vendre. Comme disait Keynes, mieux vaut avoir approximativement raison que très précisément tort.

Mais le plus inquiétant dans cette affaire, c’est le statut de ce rapport. Que des chercheurs indépendants cherchent, plus ou moins fructueusement, à éclairer le futur en utilisant des hypothèses simplificatrices, afin de soumettre leurs analyses à la critique de leurs collègues, très bien : c’est l’essence même de la démarche scientifique. Mais que des exercices de ce type soient commandés, financés, appropriés, crédibilisés, et instrumentalisés par l’appareil d’Etat (au point d’avoir le logo ADEME sur chaque page du rapport), holà : c’est la nature même de la propagande militante.

[1] Professeur (émérite) des Universités. A été Directeur-adjoint de l’Environnement à l’OCDE, et souvent Professeur invité au MIT. Il est désolant d’avoir à préciser que cette note n’a bénéficié d’aucune rémunération, revenu ou subvention directs ou indirects, pas plus que tout ce que l’auteur a pu écrire sur ce thème.