Les renouvelables, essentiellement éolien et solaire, sont devenus une sorte de recette miracle de la transition énergétique. A en croire nombre d’institutions internationales de la Commission européenne à l’ONU en passant par l’Agence internationale de l’énergie (AIE), la quasi-totalité des ONG environnementales et de nombreux gouvernements, il suffirait d’investir massivement dans les parcs éoliens, terrestres et maritimes, et dans les centrales photovoltaïques pour décarboner nos économies grâce à de l’électricité verte.
Une source d’énergie peu intensive
Si ses sources d’énergie électrique ont des qualités certaines, dont celles d’être bas carbone, surtout l’éolien. Si elles sont nécessaires, utiles et se développent rapidement depuis plusieurs années à l’échelle planétaire, elles présentent aussi de nombreux inconvénients, comme toutes les sources d’énergies existantes. Et il faut bien les mesurer et les comprendre. On peut citer pêle-mêle la nécessité d’occuper des surfaces importantes car leur production est relativement peu intensive par rapport aux centrales thermiques, hydroélectriques et nucléaire, et contraigne de ce fait, à production équivalente, à utiliser des quantités beaucoup plus importantes de matériaux, matières premières et énergies fossiles pour fabriquer les équipements, les transporter, les installer et les entretenir. Une éolienne ce sont des centaines de tonnes de béton et d’acier. La fabrication des panneaux photovoltaïques demande des quantités importantes de terres rares et métaux dits stratégiques et consomme beaucoup d’électricité, provenant en Chine, où sont produits 80% des panneaux, de centrales à charbon…
Il y a aussi et surtout le problème du caractère intermittent et aléatoire de la production éolienne et solaire. Elles ne produisent pas en fonction des besoins mais des conditions météorologiques (vent et ensoleillement) et il est difficile d’anticiper leur niveau de production. Elle est souvent trop abondante ou trop faible. D’ou la recherche frénétique de moyens de la stocker, via les STEP (Stations de transfert d’énergie par pompage) ou l’hydrogène produit par électrolyse, par exemple. Mais ces techniques sont aujourd’hui limitées et ne sont pas à l’échelle des besoins électriques d’un pays, d’une région ou même d’une métropole. En fait, l’électricité ne se stocke pas, elle se transforme chimiquement (batteries, hydrogène…) ou mécaniquement de façon hydraulique.
Le problème des pics de consommation, notamment en hiver
Facteur aggravant, la production d’électricité renouvelable intermittente est souvent très faible pendant les périodes de pic de consommation, notamment en hiver quand il fait froid. A ce moment-là, les journées sont courtes et peu ensoleillées, la production photovoltaïque est très faible, et la présente en général d’un anticyclone sur le nord-ouest de l’Europe se traduit par l’absence de vent. Tout cela signifie que les puissances nominales installées de capacité de production éolienne ou solaire n’ont pas une grande signification. Et cela explique, pourquoi il faut en installer un nombre considérable pour obtenir avec une certaine sécurité, en-dehors des pics de consommation hivernaux, la production nécessaire pour faire face à la demande. Il est à la fois indispensable de surdimensionner les capacités installées d’énergies intermittentes, pour avoir une production minimale, et de les doubler par des capacités dites «pilotables», c’est-à-dire mobilisables quand il n’y a pas de vent ou pas de soleil, à commencer par la nuit.
Les renouvelables intermittents ont un facteur de charge extrêmement variable. Ainsi 80 GW de consommation instantanée ne sont pas couverts par 80 GW de panneaux photovoltaïques. Ils produiront jusqu’à 75 GW à midi en juin, mais seulement 20 GW à la même heure en janvier. Pour ce qui est de l’éolien, le facteur de charge moyen (fonctionnement à la puissance nominale) mesuré au cours de la dernière décennie est de 23% du temps pour les éoliennes terrestres, de 40% (en étant optimiste) pour les éoliennes marines et de 80% sur la même période pour les centrales nucléaires française. Cela signifie que pour remplacer théoriquement un réacteur de 900 MW, les plus petits, il faut 720 éoliennes terrestres de 3MW ou 195 éoliennes marines de 6MW.
Et il faut ajouter à ce calcul, la durée de vie des éoliennes très inférieure à celle d’un réacteur nucléaire, de l’ordre de 20 ans pour une éolienne terrestre et 25 ans pour une marine et au moins 50 ans pour un réacteur nucléaire.
Multiplier par 32 les capacités de production d’ici 2050
Tout cela explique pourquoi selon les deux principaux promoteurs mondiaux de l’éolien, l’IRENA (International Renewable Energy Agency) et le World Wind Energy Council (GWEC), pour atteindre en 2050 l’objectif de zéro net émissions de gaz à effet de serre, le monde aura besoin de 200.000 éoliennes marines produisant 2.000 gigawatts (GW). Pour donner un ordre d’idée, à la fin de 2022, 63 GW de capacité éolienne en mer étaient installés dans le monde. Au cours des 27 prochaines années, l’énergie éolienne en mer devra être capable de produire 32 fois sa capacité actuelle…
En partant du principe que les parcs éoliens marins auront une capacité de production moyenne de 4 mégawatts (MW) par km², cela signifie qu’il faudra installer, toujours en 27 ans, environ 500.000 km² de parcs éoliens offshore, presque la surface de la France…
