L’hydroélectricité

Etat des lieux et perspectives en France et dans le monde

Sébastien LEGRAND

1

Plan de la présentation

• Définitions

• Avantages et inconvénients

• Hydroélectricité et changement climatique

• Place actuelle dans le mix énergétique • Place actuelle dans le mix énergétique

(France, Europe, Monde)

• Perspectives de la filière (France, Europe,

Monde)

• Contexte réglementaire actuel en France

• Conclusion2

DéfinitionsDéfinitions

3

Qu’est-ce que c’est ?

• Production d’électricité à partir de la force

motrice de l’eau

4Illustration tirée de Nbpower.com

Qu’est-ce que c’est ?

• Remarque :

– Tous les barrages n’ont pas pour objectif la

production d’électricité (p.ex. usages agricoles)

– Le terme « hydroélectricité » regroupe des – Le terme « hydroélectricité » regroupe des

réalités distinctes

5

Centrales au fil de l’eau

• Pas de stockage � production de base

• En France :

– 7600 MW

– Environ 50% garantis toute l’année– Environ 50% garantis toute l’année

– Production d’environ 37 TWh/an

– Rhône + Rhin : environ 2/3 de la production au

fil de l’eau

6Source : www.enerzine.com

Centrales de lac et d’éclusées

• Centrales de lac :

– Remplissage supérieur à 400h

– Modulation saisonnière

• Centrales d’éclusées :

– Remplissage inférieur à 400h

– Modulation journalière ou hebdomadaire

• Moyen simple de stocker l’électricité7Source : www.enerzine.com

STEP

• Stations de Transfert d’Energie par

Pompage

• Une dizaine d’installation en France

• 5000 MW de puissance installée• 5000 MW de puissance installée

8Source : www.enerzine.com

Les PCH

• Petites Centrales Hydroélectriques

– Petite centrale pour une puissance comprise

entre 2 000 kW et 10 000 kW

– Mini-centrale pour une puissance comprise – Mini-centrale pour une puissance comprise

entre 500 kW et 2 000 kW

– Microcentrale pour une puissance comprise

entre 20 kW et 500 kW

– Pico-centrale pour une puissance inférieure à

20 kW

9Source : www.enerzine.com

Quelques exemples

Barrage de Grand Maison sur l’Eau d’Olle

(lac + STEP, 1800 MW, 1,4 TWh/an)

10

Usine de Bollène sur le Rhône (fil

de l’eau, 330 MW, 2 TWh/an)

Barrage des 3 Gorges sur le

Yangtsé, Chine (lac, 22000 MW,

84,7 TWh/an)

Avantages et inconvénientsAvantages et inconvénients

11

Avantages

• Energie renouvelable, non dépendante d’un stock :

– la production d’1 kWh aujourd’hui ne compromet pas la capacité d’en produire un autre demain*

• Rejet de CO limité, principalement lié à la phase de • Rejet de CO2 limité, principalement lié à la phase de construction.

– Certaines recherches récentes émettent des doutes sur ces rejets faibles : putréfaction de la végétation engloutie et activité bactériologique impliqueraient un rejet de méthane (effet de serre : 20 fois le C02)

12* Dans la mesure où elle émet aussi du C02 qui influe sur le climat et donc sur

l’hydrologie de demain, c’est évidemment discutable !

Avantages

• Un bon retour

énergétique sur

• Bon ratio km² mobilisés/kWh (derrière le

nucléaire)

énergétique sur

investissement

(ERoEI : Energy

Return on Energy

Investment)

13Illustration de B. Thévard, avenir-sans-petrole.org

Inconvénients

• Coupure du fleuve :

– Impact sur le transit sédimentaire

(conséquence visible au débouché des fleuves)

– Impact sur la migration des espèces – Impact sur la migration des espèces

(�construction de passes à poissons)

• Modification du régime du fleuve (intérêts

des pays amont / aval)

14

Inconvénients

• Déplacement de populations riveraines

(parfois sans contrepartie)

• Sacrifice de terres agricoles

15

Inconvénients

• Risque de rupture (risque industriel) lié :

– Au vieillissement de l’ouvrage

– Aux glissements de terrain ou séismes (p.ex.

barrage de Zipingpu – Chine, 1,2 milliard m3 –barrage de Zipingpu – Chine, 1,2 milliard m3 –

endommagé par un séisme de magnitude 7,9…

qu’il a peut-être aidé à provoquer !)

– Exemple de rupture en France : le barrage de

Malpasset (Var, 02/12/1959) : 423 morts et

disparus

16

Conclusion

• L’énergie propre n’existe pas

• L’hydroélectricité obéit à la règle

– Ceci est d’autant plus vrai que les projets sont

pharaoniquespharaoniques

• En revanche, elle ne dépend pas d’un

combustible présent sous forme d’un stock

17

Hydroélectricité et

changement climatiquechangement climatique

18

Bilan Carbone

• Emissions de kg équivalent carbone par TEP

19Illustration tirée du site www.manicore.com

Hydroélectricité et changement

climatique

• La modification des précipitations aura un

impact direct sur la production

hydroélectrique (source : GIEC, 2007)

20

Place actuelle dans le mix

énergétiqueénergétique

France

21

En France

• L’hydroélectricité en statistiques :

– 4% de l’énergie primaire

– 12% de la production d’électricité

– 80% de la production d’électricité d’origine

renouvelable

22Illustration tirée du site www.manicore.com

Capacité en France

• Environ 25400 MW soit 20% des capacités

électriques

23Source : Observatoire des Energies Renouvelables

Production en France

Part de la production d'hydroélectricité dans la production totale d'électricité en France (%)

• Forte sensibilité

à l’hydraulicité

(cf. année 2011)

Part de la production d'hydroélectricité dans la production totale d'électricité en France (%)

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

14%

2008 2009 2010 2011 2012

Source : Statistiques RTE, 2012

24

Ecart production (TWh) : -23%

Source : statistiques RTE, 2012 Rappel : 1 TWh = 1 milliard kWh

Place actuelle dans le mix

énergétiqueénergétique

Europe

25

En Europe

26Source : Agence Internationale de l’Energie, statistiques 2009

En Europe

27Source : Agence Internationale de l’Energie, statistiques 2009

Développement de la filière

• Pic de construction en Europe dans les années

1960 (unité : nombre de barrages)

• Durée de vie supérieure à 100 ans généralement

admise

28Illustration tirée du site www.manicore.com

admise

Place actuelle dans le mix

énergétiqueénergétique

Monde

29

Capacité hydroélectrique installée

30Source : Agence Internationale de l’Energie, 2010

Evolution de la production annuelle

d’hydroélectricité dans le monde

• Au Moyen-Orient, ça rigole moins que pour le pétrole

31Source : Graphique tiré du Technology Roadmaps : HydroPower 2012 (AIE)

Production hydroélectrique dans le

monde, 2011, en TWh

Total : 3516 TWh

32Source : Agence Internationale de l’Energie, 2011

Part de l’hydraulique dans la

production électrique, 2011

Source : Agence Internationale de l’Energie, 2011 33

Cette fois, la Chine

est là

Perspectives de la filièrePerspectives de la filière

Perspectives en France

34

France

En France

• Rapport Dambrine (Haut Fonctionnaire au MINEFI),

mai 2006

– Productible inexploité de 28,4 TWh/an (soit environ 50%

de la production actuelle)

� Grande hydraulique (installations de 10 à 50 MW) : 23,4 TWh/an ;� Grande hydraulique (installations de 10 à 50 MW) : 23,4 TWh/an ;

� Petite hydraulique (installations de 0,1 à 10 MW) : 3,5 TWh/an ;

� Très petite hydraulique (installations de 10 à 100 kW) : 1 TWh/an.

– Mais… le potentiel réel serait de 13,4 TWh (soit environ

20% de la production actuelle) sans contrainte

environnementale ou sur ZNIEFF

35

En France

• Rapport 2008 du MEEDDAT :

– Potentiel technique

(uniquement technique)

supérieur à 50 TWh, situé

principalement dans les Alpes principalement dans les Alpes

et les Pyrénées

– Difficultés économiques et

environnementales à inclure

– Place importante lié à

l’amélioration de l’existant

36

En France

• Rapport 2011 de l’Union Française de l’Electricité :

– Potentiel technique de 10,6 TWh réparti entre :

� 9,5 TWh de nouveaux ouvrages

� 1,1 TWh de nouveaux équipements

– Etude complémentaire en 2012 :– Etude complémentaire en 2012 :

� Les projets de classement en cours handicapent 76% du

potentiel

� De plus, les critères environnementaux appliqués aux centrales

existantes risquent de diminuer le productible

37Source : http://www.ufe-electricite.fr/IMG/pdf/note_sur_le_potentiel_hydraulique_position_ufe.pdf

En France

• Conclusion :

– Potentiel technique contrebalancé par les enjeux

environnementaux

– Objectif 2020 du Grenelle de l'Environnement et – Objectif 2020 du Grenelle de l'Environnement et

de la Programmation Pluriannuelle des

Investissements :

� augmentation de la puissance de pointe de 3000 MW,

� production supplémentaire de 3 TWh.

38Source : http://www.ufe-electricite.fr/IMG/pdf/note_sur_le_potentiel_hydraulique_position_ufe.pdf

En France

• Exemple d’optimisation : aménagement de Romanche-Gavet (EDF)

– Remplacement d’une chaîne de 6 aménagements par un ouvrage unique

� 6 anciens aménagements (fin XIXè – début XXè s.) : 82 MW, 405 GWh/an

� Le nouvel aménagement (fil de l’eau) : 92 MW, 560 GWh/an

– Investissements : 250 M€

– Mise en service prévue en 2016/2017

39Source : EDF

Perspectives de la filièrePerspectives de la filière

Perspectives en Europe et dans le monde

40

Europe / Monde

• L’Europe est en avance.

• Le potentiel principal se situe en Asie.

Dans le monde

situe en Asie.

• 25% de la capacité technique est installée dans le monde.

41Source : Graphique tiré du Technology Roadmaps : HydroPower 2012 (AIE)

Perspectives de la filièrePerspectives de la filière

Coûts

42

Coûts

Coûts de la filière

• Aménagement de Romanche-Gavet :

– 2700 €/kW

– A 50€/MWh (prix du marché), le retour sur

investissement est de 10 ansinvestissement est de 10 ans

• Aménagement de Belo Monte (Brésil) :

– 18,5 milliards USD prévus

– 11200 MW

– Soit un coût de 1650 USD/kW

• Coût de fonctionnement < 0,10€/kWh

43

Contexte réglementaire et

acteurs en Franceacteurs en France

44

France, le contexte réglementaire

• Loi du 16 octobre 1919 relative à

l’utilisation de l’énergie : "nul ne peut disposer de l’énergie […] des cours d’eau sans une concession ou une autorisation de sans une concession ou une autorisation de l’État"

– Puissance >4,5 MW : concession (95% de la

puissance installée)

– Puissance <4,5 MW : autorisation

45Source : www.developpement-durable.gouv.fr

France, le contexte réglementaire

• A la fin de la concession, procédure de mise

en concurrence précisée dans les textes

d’application de la loi du 16 octobre 1919 (décret n°94-894)(décret n°94-894)

• Mais jusqu’à récemment :

– La mise en concurrence ne s’applique pas si il y

a un monopole

– Droit de préférence au concessionnaire sortant

– En pratique, renouvellement de gré à gré

46Source : www.developpement-durable.gouv.fr

France, le contexte réglementaire

• Contexte général européen : ouverture à la

concurrence du marché de l’électricité

– Textes français modifiés par le décret n°2008-– Textes français modifiés par le décret n°2008-

1009 du 26 septembre 2008 et les arrêtés du

23 décembre 2008.

– Mise en concurrence des concessions

47Source : www.developpement-durable.gouv.fr

France, le contexte réglementaire

• Choix de l’Etat basé :

– Sur le plan énergétique et simultanément de la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre : la mise en concurrence incitera les candidats à proposer des investissements importants de modernisation des installations existantes, et de nouveaux équipements pour augmenter la performance de cette énergies équipements pour augmenter la performance de cette énergies renouvelable.

– Sur le plan environnemental : les candidats devront proposer une meilleure protection des écosystèmes tout en respectant les usages de l’eau autre qu’énergétiques (protection des milieux aquatiques, soutien d’étiage, irrigation, …)

– Sur le plan économique : les candidats devront proposer un taux pour la redevance proportionnelle au chiffre d’affaires de la concession dont le bénéfice reviendra à l’Etat et aux collectivités locales.

48Source : www.developpement-durable.gouv.fr

France, le contexte réglementaire

• 1ères concessions remises en jeu :

49Source : www.developpement-durable.gouv.fr

France, le contexte réglementaire

• Mais :– Les retards se sont accumulés depuis 2008

– En octobre 2012, D. Batho (ministre du MEDDE) a affirmé qu’elle ne souhaitait pas une libéralisation des concessions des barrages français, et étudie des scénarios alternatifsscénarios alternatifs

– Début avril 2013, Mme Battistel et M. Strautmann, députés, lors d’un rapport d’étape devant la Commission des affaires économiques de l’Assemblée Nationale, plaident pour un aménagement significatif du processus de remise en concurrence. Les problèmes soulignés sont la réciprocité entre Etats, la perte d’emploi en France (fonctions support à l’étranger), la logique de vallée, etc.

50

France, le contexte réglementaire

– Etat des lieux :

� Aucune concession remise en jeu actuellement

� Manque de visibilité pour les acteurs

� Impossibilité de faire des investissements pour les

concessionnaires sortants (durée d’amortissement ?)concessionnaires sortants (durée d’amortissement ?)

• A suivre…

51

Les producteurs

• En France :

– EDF : 45 TWh

– Groupe GDF-Suez :

� CNR : 15 TWh� CNR : 15 TWh

� SHEM : <2 TWh

– Autres

• Et peut-être bientôt des acteurs étrangers ?

52

ConclusionConclusion

53

Conclusion

• L’exploitation des combustibles fossiles a permis de développer l’hydroélectricité.

• L’existence de ce potentiel hydroélectrique exploité est crucial pour la transition post-carbone (EnRprésentant la plus grande production, capacité de stockage). En revanche elle ne remet pas en cause stockage). En revanche elle ne remet pas en cause la nécessité de consommer moins d’énergie.

• Cela nécessitera de la maintenance et des investissements (une grande partie du parc dépassant les 50 ans).

• Des arbitrages seront nécessaires entre potentiel technique et enjeux environnementaux.

54

Références

• Statistiques, graphes issus principalement

de :

– AIE : Agence Internationale de l’Energie

– RTE : Réseau de Transport d’Electricité– RTE : Réseau de Transport d’Electricité

– EDF, CNR

– Avenir-sans-petrole.org (B. Thevard)

– Manicore.com (JM. Jancovici)

– developpement-durable.gouv.fr

– Wikipedia (un peu aussi)

– Etc. 55

Merci pour votre attentionMerci pour votre attention

56