Nous présentons ici le résumé d'une étude que l'on peut consulter ici

Il s'agit bien d'une étude, réalisée pour servir au débat sur les éoliennes ; merci de me faire part de tout commentaire. Cette étude date a été faite en 2005.
 

Les principaux résultats : Les principaux résultats : 1- A capacité nucléaire donnée, une augmentation de la capacité éolienne diminue les émissions de gaz à effet de serre. Sans tenir compte des nuisances des éoliennes, l'électricité qu'elles produisent n'est pas plus chère que celle qui est produite par des cenetrales au gaz - ajouté en 2008 Explication : les éoliennes qui fonctionnent lorsque le nucléaire ne suffit pas à répondre à la demande remplacent une production d’électricité à partir de fossile ; la production des éoliennes peut aussi être exportée dans la limite des possibilités des interconnexions. Cela correspond en tout à environ 20% de la capacité nominale de production des éoliennes. Compte tenu des délais de construction de centrale nucléaire, nous sommes tenus de raisonner à capacité nucléaire constante jusqu’en 2012 au moins.  2- Par contre, si l’on est libre de programmer la capacité de nucléaire, programmer des éoliennes ne conduit pas à programmer une diminution des émissions de gaz carbonique.  On suppose ici que, si la capacité éolienne est fixée pour des motifs autres qu'économiques et s’il est possible de programmer une augmentation de la capacité nucléaire, on cherchera à minimiser le coût de production qui permet de répondre à la demande.

 

Pourquoi cette étude ?     -   Pour y voir clair avec ses propres moyens 

Les éoliennes produisent de l’électricité sans émettre de gaz carbonique. Pourtant, programmer des éoliennes ne signifie pas nécessairement programmer moins d’émissions de gaz carbonique puisque avec l’énergie nucléaire il existe en France une autre façon de produire de l’électricité sans émettre de gaz carbonique.

Pour montrer que les choses méritent examen, il suffit d’imaginer le cas d’une consommation constante. Ou bien elle est satisfaite entièrement par une production nucléaire, ou bien, partiellement, par des éoliennes. Mais comme le vent ne souffle pas toujours, il faudra dans ce cas compléter la production éolienne, ce qui ne pourra se faire qu’avec une production à partir d’énergie fossile. Alors prévoir des éoliennes dont il faut, coûte que coûte, injecter la production sur le réseau, ce serait programmer une augmentation des émissions de gaz carbonique. Certes ce cas est théorique mais il montre qu’il vaut mieux entrer dans une analyse assez fine pour voir quand les éoliennes permettent – ou ne permettent pas – de diminuer les émissions et de combien. 

Les calculs précis sont terriblement compliqués et demandent l’usage des ordinateurs – de sorte que l’on risque de ne pas voir quels mécanismes sont en jeu.

Dans cette note, nous proposons un raisonnement qui permet de faire des calculs avec un crayon et du papier quadrillé et nous avons vérifié que les résultats sont proches de ceux de calculs sophistiqués. Nous montrons dans quelles conditions les éoliennes permettent ou ne permettent pas d’éviter des émissions de gaz carbonique ; dans le premier cas, nous calculons à quel coût.
 

Résumé de l'étude 

La production des éoliennes dépend du vent ; elle est donc indépendante de la volonté des producteurs. Par ailleurs, par obligation légale, elle doit être injectée sur le réseau d'électricité. On peut donc considérer qu'elle vient en déduction de la consommation.

On représente donc sur un même graphique la consommation sans éolienne et la consommation déduction faite de la production d'électricité par les éoliennes.

Ce graphique représente la puissance consommée en fonction du nombre d'heures dans l'année où elle est consommée. Précisément, supposons que pendant 4500 heures (il y a 8760 heures dans l'année) la puissance appelée soit supérieure à 52 Gigawatt (GW) ; alors,  le point d'abscisse 4500 et d'ordonnée 52 sera sur la courbe qui représente la consommation. On appelle cette courbe une "monotone".

Un gigawatt est une unité de puissance, on dit aussi capacité ; elle vaut un million de KW, autre unité de puissance. Un GW est en gros la puissance d'une des tranches nucléaires qui sont en fonctionnement ; l'EPR aura une capacité de 1,5 GW. La quantité d'électricité s'exprime en KWh ou en MWh (1000 KWh) ou en GWh (1000 MWh). Un KWh est la quantité d'électricité produite par une capacité de 1 KW pendant une heure.

On connaît aussi à peu près la façon dont la production d'un parc d'éoliennes se répartit dans l'année.

A partir de là, cette étude rappelle une méthode très simple pour tracer la monotone de consommation déduction faite de la production d'électricité par les éoliennes.

Un résultat important :  on suppose que le distribution statistique dans le temps de la vitesse du vent est indépendante de la distribution statiistique de la puissance appelée ; alors, si la capacité des éoliennes n'est pas trop grande, la variation moyenne de production d'un jour à l'autre ou d'une saison à l'autre est absorbée dans la variation de production de la consommation.

Précisément : si la capacité des éoliennes est inférieure à la moitié de la diminution de la monotone de consommation, c'est à dire la moitié de (67-37) soit 15 GW, la monotone déduction faite de la consommation est, dans sa partie médiane, parallèle à la monotone de consommation. Si la puissance éolienne est plus grande, la monotone déduction faite de la consommation descend plus vite que la monotone de consommation.

Par contre les variations rapides sur moins d'une journée sont du même ordre que les variations de la consommation. Elles augmentent donc la variabilité rapide, ce qui demande une augmentation de 20 à 30 % des réserves de puissance d'ajustement qui permettent d'y répondre ; celles-ci émettent du gaz carbonique.

  - Lorsque l'on connaît la capacité nucléaire, on y voit immédiatement la production nucléaire et la production d'électricité à partir de fossile.

  - On peut voir quelle est la quantité exportée, en tenant compte du fait que les exportations sont limitées par la capacité des liaisons électriques avec les pays voisins.

  - La production des éoliennes est la surface comprise  entre les deux monotones.

Si l'on augmente la capacité des éoliennes sans changer la capacité de nucléaire, on voit que la quantité d'énergie nucléaire diminue (d' un tiers environ de la production éolienne), ce qui n'a pas d'effet sur les émissions de gaz carbonique ; la quanté d'énergie produite à partir d'énergie fossile diminue aussi (de un tiers également) et la quantité exportée augmente (là aussi du tiers de la quantité d'électricité produite par les éoliennes) : les éoliennes  permettent alors de diminuer les émissions de gaz carbonique en France et à l'étranger, mais seulement pour les deux tiers de leur production.

Mais si on suppose que la capacité éolienne est fixée pour des raisons indépendantes des coûts, et que l'on peut fixer la capacité nucléaire de façon à minimiser les coûts des autres moyens de production, alors les quantités de gaz carbonique émis ne dépendent pas de la capacité des éoliennes. Cela peut paraître surprenant, mais c'est très clair en regardant les graphiques.

En un mot, si de nouvelles capacités nucléaires peuvent être décidées, il ne sert à rien, du point de vue de l'effet de serre, d'augmenter la capacité d'éoliennes, et cela coûte très cher.

A partir du moment où la capacité nucléaire disponible pourra été programmée de façon à minimiser les coûts de production d'électricité, le développement des éoliennes en France ne pourra donc pas se justifier par une diminution des émissions de gaz carbonique. Mais, d'ici 2013, la capacité de nucléaire disponible est déjà fixée et connue : elle ne peut pas être changée. Donc de nouvelles capacité éoliennes diminueront les émissions. A quel prix ? 

L'électricité des éoliennes coûte environ 55 €/MWh, plus cher que l'électricité produite à partir de nucléaire (30€/MWh en coût complet), de gaz ou de charbon ( 35 €/MWh en coût complet environ). Lorsque les éoliennes permettent de diminuer les émissions de gaz carbonique on peut donc calculer le surcoût en fonction des émissions de gaz carbonique évitées. Cela dépend bien sûr du prix des énergies fossiles.

On a calculé que le coût équivalent du gaz carbonique est de 500 € par tonne de carbone si on compte la réduction des émissions en France et à l'étranger ; si on ne retient que la réduction des émissions en France, cela revient à 1000 € par tonne de carbone.

Tout cela est détaillé dans l'étude.

Ces deux chiffres sont extrêmement élevés. Ils sont difficiles à justifier d'ici 2013 - et au delà, comme la capacité de nucléaire sera programmée en tenant compte de la capacité d'éolienne, le coût du carbone évité par les éoliennes sera ...infini.

Pour financer le surcoût des éoliennes, nous paierons tous, avec notre facture délectricité, davantage de "charges de service public". Par exemple si la même somme d'argent était utilisée pour financer des réseaux de chaleur alimentés par des chaufferies collectives au bois, nous aurions pour le même prix beaucoup plus d'énergie renouvelable et beaucoup moins d'émissions de gaz à effet de serre.
 

L'étude consacre un paragraphe à l'analyse de ce qui se passe en pointe extrême de consommation.

Si la probabilité qu'il n'y ait pas du tout de vent est faible, un parc d'éoliennes contribue à diminuer les autres  capacités de production dont on a besoin pour couvrir la pointe extrême. Ce ne serait pas le cas d'une éolienne isolée ni même d'un parc situé dans une seule région de France ; mais il est très peu fréquent qu'un  parc réparti sur plusieurs régions soit complètement en panne.

Mais de toutes façons, cela n'a pas beaucoup d'importance car les investissements en capacité de pointe ne coûtent pas cher. A mon avis, on ne peut pas  trouver dans cette contribution à la pointe de justification économique à une investissement en éoliennes.