Deux chercheurs du Fraunhofer Institut for Solar Energy Systems de Freiburg ont modélisé le fonctionnement du réseau électrique allemand.
Ils ont conclu qu’il existe plusieurs solutions économiquement viable pour évoluer vers le tout ENR.
- Pour réduire de 80% les émissions de C02 allemandes en 2050, par rapport à 1990, il faudra multiplier par 5 la capacité de production d’électricité photovoltaïque. Doc Solarwatt
Hans-Martin Henning et Andreas Palzer, deux physiciens du Fraunhofer Institut for Solar Energy Systems (Fraunhofer ISE, http://www.ise.fraunhofer.de/en/about-us), ont voulu répondre à une question toute simple : est-il possible pour l’Allemagne d’atteindre ses ambitieuses réductions de CO2 en 2050 (80% en dessous du niveau de 1990) en utilisant avant tout des ENR (énergies renouvelables) ? Si oui, quelle serait la composition du mix de production d’électricité et quel serait son coût ?
Pour y répondre, ils ont construit un modèle de fonctionnement du réseau électrique allemand (production, demande, transport, etc.) et l’ont validé à partir de millions de simulations réalisées grâce au données des années 2011 et 2012. Baptisé Renewable Energy Model-Deutschland (REMod-D), ce modèle fournit un comportement heure par heure sur an du système électrique et des transports en Allemagne.
Selon Eicke Weiber, directeur du Fraunhofer ISE, les deux chercheurs ont démontré qu’il serait économiquement avantageux d’évoluer aussi vite que possible vers un système reposant à 80% sur les ENR. Il estime que l’investissement nécessaire d’ici 2050 serait de 470 milliards d’Euros, mais que les économies attendues sur la même période varieraient entre 600 et 1000 milliards d’Euros.
Les chercheurs ont posé trois axiomes pour faire tourner leur modèle : premièrement, le coût de fonctionnement pour l’économie allemande devait demeurer sensiblement le même qu’aujourd’hui ; deuxièmement, les buts de réduction de CO2 pour 2050 devaient être atteints ; troisièmement, la migration vers les ENR ne provoquerait aucune dégradation du niveau de vie allemand.
Mix technologique et décentralisation
Côté variables, les chercheurs ont joué tout d’abord sur la réduction des besoins. Naturellement, l’efficacité énergétique des bâtiments joue un rôle prépondérant dans leurs simulations. Ils ont notamment calculé qu’une réduction de 40% des besoins de chauffage des bâtiments en Allemagne – de tout le stock existant, pas seulement du flux de bâtiments neufs construits chaque année – était indispensable pour atteindre les buts fixés.
- La cogénération – parent pauvre de l’actuel projet de loi sur la transition énergétique en France – est appelé à jouer un rôle prépondérant en Allemagne et devrait atteindre 60 GW de capacité de production. Doc PP
Ensuite, ils se sont attaqués à la structure de la production d’énergie en Allemagne et ont déterminé qu’il faudrait en 2035 une capacité de production photovoltaïque de 150 GW (contre 35 GW installés aujourd’hui), 120 GW d’éolien terrestre, 30 GW d’éolien Offshore (c’est déjà la capacité installée aujourd’hui) et 60 GW de CHP (Combined Heat and Power, autrement dit : cogénération).
De plus, une substantielle capacité de stockage d’électricité décentralisée devrait être installée. Elle pourrait prendre la forme d’environ 8 millions de batteries raccordées à des installations photovoltaïques domestiques dispersées dans tout le pays.
Stockage de chaleur
Il faudrait aussi doubler la capacité de stockage hydraulique : le fait d’utiliser l’électricité « fatal » (photovoltaïque et éolien) en période creuse pour pomper d’eau des rivières et remplir les barrages.
Une capacité de stockage de chaleur serait atteinte à l’aide de 150 installations centralisées de stockage annuel – comme le stockage de chaleur annuel sous forme d’un énorme réservoir d’eau alimenté par des panneaux solaires thermiques déjà installé sur le réseau de chauffage urbain de Munich – et environ 7 millions de stockages domestiques.
Enfin une puissance d’environ 33 GW de production d’hydrogène par électrolyse ou de méthane utilisant aussi la production fatale d’électricité servirait à fabriquer à la fois des combustibles pour des installations de production d’électricité et pour les véhicules de transport.
Transports : un mix de solutions
Côté transport, justement, ils ont déterminé un mix idéal de véhicules électriques, à hydrogène, au méthane et mixtes (carburants classiques + électricité). Tout ce système devrait avoir, selon les deux chercheurs, un coût de fonctionnement très proche du coût actuel pour l’économie allemande, soit environ 260 milliards d’Euros par an.
- Le stockage d’énergie sous forme de chaleur et d’électricité – décentralisé dans les logements, aussi bien que centralisé sur des réseaux électriques ou de chauffage urbain – devient la nouvelle frontière technologique à conquérir. Doc. PP
Mais, à prix constant des énergies fossiles, le nouveau système énergétique allemand génèrerait une économie de 600 milliards d’Euros d’ici 2050. Si le prix des énergies fossiles augmentait de 1% par an durant cette période, en revanche, les économies atteindraient 830 milliards et jusqu’à 1 045 milliards d’Euros en cas d’une augmentation annuel de 2% du prix des énergies fossiles.
Ce modèle présente au moins deux grands intérêts. Il montre tout d’abord que les technologies disponibles aujourd’hui (stockage d’électricité, électrolyse, etc.), à leurs prix actuels, suffisent pour atteindre économiquement les buts fixés. Ensuite, c’est pour l’instant le seul outil suffisamment détaillé pour prendre en compte l’ensemble des variables techniques et économiques qui influent sur la transition énergétique allemande. De quoi alimenter utilement les discussions politiques.
Source : batirama.com / Pascal Poggi