SFEN LR/VR - Le tournant énergétique Allemand - JC PERRAUDIN - 30-05-2013

Le tournant énergétique allemand : technologies, défis, perspectives

Jean-Claude PerraudinConseiller énergie atomique et énergies alternatives

Ambassade de France en Allemagne

Marcoule, le 30 mai 2013Les Amis du Visiatome

Section LR-VR de la SFEN30 mai 2013 JC Perraudin - SFEN Visiatome 1

Le contexte français Le débat sur la transition énergétique

• Objectifs– L’excellence environnementale– Privilégier la sobriété et l’efficacité énergétique– S’inscrire dans les cadres communautaires et internationaux

• Réponses à apporter– Quelle énergie en France dans 10, 20, 30 et 40 ans ?– Quels sont les investissements nécessaires ?– Comment développer les renouvelables ?– Comment optimiser notre consommation ?– Comment utiliser au mieux l’énergie disponible ?

• Calendrier– Janvier/février : pédagogie et information– Mars/juin : participation et concertation– Juillet : synthèse des avis et des recommandations– Automne : Présentation du projet de loi au parlement (loi EEG en 2014?)

http://www.transition-energetique.gouv.fr/

30 mai 2013 JC Perraudin - SFEN Visiatome 2

Une cause nationale ?

Die Wende (1989)Die Energiewende (2000 ou 2011 ?)

Vu de l’Allemagne, un projet :

PolitiqueEconomique

IndustrielEcologique

SocialHumain

HistoriquePublicitaire


© 2013 E.ON SE

Centrale nucléaire Isar II, Bavière

© Enercon GmbH

Parc éolien à Heuchelheim, Hesse

L’ « Energiewende » : les origines

• Lancement dans les années 2000 par la coalition SPD/Verts– Erneuerbare Energien Gesetz (EEG, 2000) :

Promotion des énergies renouvelables• Tarif de rachat des EnR garanti sur 20 ans• Priorité aux EnR sur le réseau

– Atomausstieg (2002)Programmation de la sortie du nucléaire

• Limitation de la durée totale d’exploitation des centrales• Souplesse dans l’utilisation des quotas de production alloués

• Accueil plutôt favorable– des énergéticiens (visibilité)– des industriels des renouvelables (perspectives industrielles)– de l’opinion publique (fin d’une scission historique)


Des décisions contradictoires

• Une mise en œuvre complexe et contestable– Charges lourdes reposant sur le consommateur– Exemption des charges supplémentaires pour l’industrie– Rééquilibrage progressif des tarifs de rachat du fait du succès

• L’ « Energiekonzept 2050 » (Gouvernement CSU/CDU, 2009)– Allongement de la durée d’exploitation des centrales– Lourdes taxes sur la production et les combustibles nucléaires(donnait du temps, de l’argent et de l’énergie avant les renouvelables)

• L’après Fukushima (décisions de mars 2011 puis loi d’août 2011) :– Arrêt définitif de 8 centrales– Arrêt des 9 restantes programmé au plus tard en 2022– Mise en œuvre d’un paquet énergie-climat d’accompagnement


La loi d’août 2011: le paquet énergie-climat d’accompagnement

Orientations-cadre

– Développement accru des renouvelables

– Intégration au marché

– Construction de centrales à gaz et au charbon

– Développement et planification fédérale des réseaux

– Compensations pour les industries électro-intensives

– Renforcement de l’efficacité énergétique

– Objectif de ne pas augmenter les importations


La loi d’août 2011: des objectifs chiffrés

• EnR dans la production électrique :35% en 2020 et 80% en 2050

• Consommation d’électricité (/2008) :- 10% en 2020 et – 25% en 2050

• Consommation d’énergie primaire :- 50% en 2050

• Baisse des émissions de gaz à effet de serre (/1990) :- 40% en 2020 et - 80/95% en 2050

• Facteurs importants à considérerFermeture des usines de la DDR (GES)Taux de natalité très bas (consommation)


Un bilan contesté

• Un développement exceptionnel des EnR (+1%/an depuis 2000)– Eolien– Photovoltaïque – Biomasse

• Des retards et des difficultés techniques importants – Construction des réseaux électriques (coûts, acceptation du public)– Fonctionnement des centrales thermiques (manque de rentabilité)– Stockage de l’énergie (incompatibilité des calendriers)

• Des inquiétudes ouvertement exprimées (Industries électro-intensives, énergéticiens, défenseurs de l’environnement, citoyens, classe politique, gouvernement, …)

• Causes potentielles d’un échec :– Black-out électrique– Impossibilité d’atteindre les objectifs européens d’émissions de CO2– Délocalisations ou faillites des entreprises allemandes– Coûts de l’électricité insupportables (précarité énergétique)


La production d’électricité

Année 2011 / Année 2012 TWhPourcentage/Production

Houille 112,4 / 118,0 18,5% / 19,1%

Lignite 150,1 / 158,0 24,6% / 25,7%

Hydrocarbures liquides 6,8 / 10,0 1,1% / 1,6%

Gaz naturel 82,5 / 70,0 13,6% / 11,3%

Nucléaire 108,0 / 99,0 17,7% / 16,0%

Renouvelables 123,5 / 135,0 20,3% / 21,9%

Autres 25,6 / 27,0 4,2% / 4,4%

Total production électrique 608,8 / 617,0 100,0% / 100,0%


Répartition de la production d’électricité EnR

Année 2011 / Année 2012 TWh Pourcentage

/EnR TotalPourcentage /Production

Eolien 48,9 / 45,0 39,7% / 33,3% 8,1% / 7,3%

Hydraulique 17,7 / 20,5 14,7% / 15,2% 3,0% / 3,3%

Biomasse 32,8 / 36,0 25,9% / 26,7% 5,2% / 5,8%

Solaire PV 19,3 / 28,5 15,7% / 21,1% 3,2% / 4,6%

Déchets 4,8 / 5,0 4,0% / 3,7% 0,8% / 0,8%

Total production EnR 123,5 / 135,0 100,0% / 100,0% 20,3% / 21,9%


La structure de l’Energiewende

• Des technologies de production d’électricité

• Des technologies de gestion de l’électricité

• Des technologies d’accompagnement

• La gestion de la fin du nucléaire

• La recherche énergétique


1 – Les technologies de production de l’électricité


L’éolien

• L’éolien terrestre (rendement 17,5%)– Croissance modeste (29,5 GW en 2012 pour 29 GW en 2011)– Ambitions mesurées (36 GW en 2020) – Attentes du « repowering », doutes sur l’éolien forestier– Coûts de production en baisse (80€/MWh)

• L’éolien offshore : premiers doutes…– Des projets ambitieux (10 GW en 2020, 25 GW en 2030)– Des coûts de productions énormes (250€/MWh) attendus en baisse– Retards dans le raccordement au réseau – Des coûts toujours reportés sur le consommateur :

(Plan de soutien au réseau d’août 2013 : contribution de 0,25cts€/kWh)

Alpha Ventus, en mer du Nord, premier parc offshore

allemand


© Copyright by alpha ventus Bildarchiv

• Production d’énergie (chiffres 2011)– Stagnation (9 GW visés en 2030)– Électricité– Chaleur

• Production d’électricité à partir de biomasse :– Biomasse sous forme solide : 3 procédés

• Production de vapeur par combustion de biomasse• Cycle de Rankine par combustion de biomasse• Gazéification thermochimique

– Biomasse sous forme liquide : • combustion d’huiles de plantes

– Biomasse sous forme gazeuse : • Moteurs à combustion • Micro-turbines à gaz

• Programme de recherche «Utilisation énergétique de la biomasse» : – Période 2009-2014, financé par le BMU (30 M€)

La biomasse


Quelle: © LianeM, Fotolia.com

Une centrale au biogas

Le solaire photovoltaïque

• Un rendement diversifié (12% en moyenne en Allemagne)• Un essor impressionnant (grâce au soutien de l’Etat)• Un échec cuisant de l’industrie allemande, concurrencée par la Chine

(faillites de Q-Cell, Solon, SolarHybrid, …) • Des implantations record en 2012 (7,6 GW portant le parc à 32 GW), profitant en grande partie aux constructeurs chinois• Action de EU ProSun, groupement de fabricants européens de panneaux : ouverture par la Commission européenne d’une enquête antidumping sur les importations de panneaux originaires de Chine • Présence en Chine d’industriels allemands de machines de fabrication

Lieberose (Brandebourg), un des plus gros parcs

allemands : 162 ha, puissance de 52,79 MW

30 mai 2013 15http://www.solarpark-lieberose.de/bilder/images/NR0_0405_thumb.JPG

La compensation de l’intermittence des EnR

Centrales à gaz• Indispensables à la réussite de l’ « Energiewende » pour compenser l’intermittence des EnR (réaction rapide)• Faible rentabilité du fait de la priorité donnée aux EnR• Durée de vie face aux irrégularités de fonctionnement• Refus de principe du gouvernement pour les subventions demandées• Première exception pour éviter une fermeture

– La centrale d’E.ON Irsching 4-5 (Bavière) – Meilleur rendement au monde : > 60%, mais non rentable (1/3 temps)– Tennet gèrera la centrale jusqu’en 2016, pour éviter la fermeture. – Assurera la stabilité du réseau après la fermeture de la centrale

nucléaire de Grafenrheinfeld en 2015– Coûts reportés par les consommateurs via la redevance réseau.

Centrales au charbon– Moins de souplesse de réaction– Coûts de maintenance plus faibles– Baisse du prix du charbon (concurrence du gaz de schiste)– Faible coût de la tonne de CO2


2 – Les technologies de gestion de l’électricité


La gestion de l’électricité

• Le défaut des EnR– Produire de l’électricité quand et où on n’en a pas besoin

• Mettre en péril les réseaux voisins (République Tchèque)• Abaisser localement les prix et déstabiliser le marché local

(Hollande)• Créer des prix de l’électricité négatifs

– Ne pas la produire quand et où on en a besoin• Risque de manque et de black-out• Risque de tension sur les prix• Risque de délocalisation des entreprises

• Des solutions existent– Des centrales de substitution (gaz, charbon)

• Coûts importants• Fonctionnements irréguliers et peu nombreux• Emissions de CO2

– Stocker l’électricité produite en excès et la restituer suivant le besoin• Solution éprouvée mais limitée (ex : pompage turbinage)• Passer à un niveau industriel des nouvelles solutions• Intérêt d’une gestion locale


Les réseaux

• Nécessité de lignes à haut débit nord-sud – Fermeture des centrales nucléaires du sud– Ouverture des parcs éoliens offshore au nord

• Cadre législatif – Loi Nabeg (2011) : renoncement des Länder à une partie de leur pouvoir– Renforcement du rôle de la Bundesnetzagentur

• Planification des réseaux sur 10 ans obligatoire chaque année (NEP)• Etude des impacts environnementaux (SUP) • Communication auprès du public

– Plan fédéral soumis au parlement tous les 3 ans (projets alors prioritaires, procédures d’autorisation accélérées)

• Plan de développement des réseaux (mai 2012) : d’ici 2020,• 4400 km de remise à niveau• 3800 km de nouvelles lignes à haute tension (sousterraines ?)• 20 Md€ (hors coût raccordement des parcs offshore)

• Grosses difficultés de développement – Financements– Acceptation du public (campagne d’information du BMWi)


Le stockage de l’énergie

• Technologies émergentes– Production d’hydrogène par électrolyse lors des pics de

production par les renouvelables • Utilisé directement pour les transports• Produit de l’électricité via des piles à combustible• Injecté dans le réseau de gaz tel quel ou sous forme de

méthane par recombinaison avec du CO2 (Power-to-gas)– Stockage dans des batteries(modules dédiés, véhicules électriques, voire habitat)géré via des réseaux intelligentsAide prévue récemment

• Autres– Pompage-turbinage (hydraulique)

(accords avec pays limitrophes : Suisse, Autriche, Norvège)– Stockage adiabatique par air comprimé (Basse-Saxe)


• Nécessaires à une synchronisation de l'offre et la demande en énergie• Se déclinent sous plusieurs aspects :

– Réseaux intelligents : optimisent la production, le stockage, la distribution et la consommation d’énergie via des technologies informatiques reliées aux réseaux énergétiques. Technologies déjà présentes dans les réseaux de transport.

– Compteurs intelligents : intégrés dans l’habitat sous la forme de « smart homes », ils permettent d'optimiser la consommation d'énergie.

• Obligation d'installation pour les bâtiments neufs et en rénovation lorsque le besoin annuel des consommateurs dépasse 6.000 kWh.

• Obligation d’installation dans les parcs photovoltaïques et les centrales à cogénération dont la puissance dépasse 7 kW

Ces cas représentent 13% des 48 millions de points de mesure. Analyse coûts-bénéfices du gouvernement pour déterminer des cas supplémentaires d'installation obligatoire

• Place importante de la protection des données et de la cyber-sécurité• Soutien à la recherche : E-Energy, 6 régions modèles, 140 M€ sur 2008-2013.

Les systèmes intelligents


3 – Les technologies d’accompagnement


L’efficacité énergétique et les économies d’énergie

• L’efficacité thermique des bâtiments– Certificat énergétique obligatoire lors de la construction, la rénovation

ou l’agrandissement de bâtiments– Fonds d’incitation pour les particuliers (500 M€)– Incitations fiscales pour les entreprises– Objectif 2050 : bâtiments climatiquement neutres.

• Les économies d’énergie – Loi sur les économies d’énergies (EnEG) :

Adoptée en 2005, amendée en 2009, en cours de refonte.– Amendement du règlement d’économies d’énergies (EnEV) :

Augmentation en 2014 et 2016 des standards minimaux d’efficacité pour bâtiments neufs


La capture et le stockage du CO2 (CCS)

• Permet de rendre « propre » la production d’électricité à partir des énergies fossiles

• Grandes compétences en Allemagne (fonds européens)

• La loi de 2012 (tardive) permet à un Land de refuser un stockage mais permet la

poursuite (limitée) des recherches

• Forte opposition du public (id. nucléaire)

• Avenir incertain (déclaration de Peter Altmaier)

• Doutes du commissaire Oettinger la capacité de l’Allemagne à atteindre ses objectifs

d’émissions de CO2 si elle refuse le CCS

Démonstrateur pilote sur la centrale à charbon Vattenfall de

Schwarze Pumpe (Brandebourg)

30 mai 2013 JC Perraudin – SFEN Visiatome 24

Vattenfallhttp://www.sitester.com/style/Sitesterlager50px.gif

Les transports : l’électromobilité

• Peu d’enthousiasme initial des parties concernées(constructeurs, utilisateurs, groupes écologistes)

• Fort soutien du gouvernement et des instituts de recherche (2 Md€ ?)• Intérêt dans le cas d’un mix décarboné et à l’export• Débuts avec l’hydrogène (2006), puis véhicules à batteries (2009).• L’hydrogène est aujourd’hui la solution favorite pour le véhicule « standard »• La mobilité à batteries réservée à des niches spécifiques (flottes urbaines, partage, …)• Echec commercial en 2011 et 2012 : 6400 véhicules en service• L’objectif de 1 million de véhicules en 2020 est revu à la baisse et devient global

(batteries + piles à combustible + hybrides rechargeables ou non)

Lancement des projets « Schaufenster Elektromobilität » (Bavière , Saxe), ici avec Audi

30 mai 2013 JC Perraudin - SFEN Visiatome 25http://www.elektromobilitaet-verbindet.de/img/home-schaufenster-schaufenster_elektromobilitaet_verbindet1_rdax_800x533.JPG

• 5,5% de la consommation des carburants en Allemagne (2011)

• Trois technologies – 1ère génération : les plantes alimentaires

(concurrence avec terres alimentaires, inadaptation à certains moteurs, mauvais bilan carbone, prudence de l’UE)

– 2ème génération : à partir de déchets végétaux(soutenus par les secteurs automobile et aérien, au stade de la R&D)

– 3ème génération : les algues(prometteur, mais technologies non abouties, et encore trop coûteuses, problèmes d’acceptation et juridiques)

Les transports : les biocarburants

Champ de colza, principale matière première du biodiésel

allemand

30 mai 2013 JC Perraudin - SFEN Visiatome 26http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d5/Rapsfeld_2007.jpg

4 – La gestion de la fin du nucléaire


La production d’électricité nucléaire• Les centrales de puissance

– 8 mises sous moratoire puis arrêtées en 2011 – 9 seront arrêtées d’ici 2022 (la prochaine en 2015)– Excellente qualité et forte disponibilité (« Stress tests » de l’UE)– Demandes de démantèlement déposées pour 5 des 8 centrales arrêtées en 2011

• Conséquences d’une panne– Réactivation de centrales à charbon, importations (Norvège, Autriche, Suisse, …)– Inquiétude sur l’approvisionnement dans l’éventualité d’une panne grave

• Actions en justice (pour compensations financières)– E.ON, RWE, Vattenfall : recours auprès de la Cour constitutionnelle pour violation des droits de

propriété (montants évoqués : jusqu’à 15 Mds€)– Vattenfall : tribunal d’arbitrage de Washington, protection des investissements étrangers– RWE : tribunal administratif de Wiesbaden, plainte contre le moratoire acceptée (cf tribunal civil)– Tous : plainte au tribunal de Hambourg contre la taxe sur le combustible nucléaire

Centrale nucléaire de Neckarwesteim (Bade-

Wurtemberg) :

un réacteur arrêté en 2011, l’autre en 202230 mai 2013 28

© EnBW Energie Baden-Württemberg AG 2013

Les déchets nucléaires

• Déchets de haute activité (HA) : – Loi de 2002 : aucun transport de déchets HA produit après 2005, sauf pour un

stockage définitif (obligation de stocker les déchets sur place)– Mai 2013 : accord entre Bund et Länder sur un projet de loi dont l’adoption est

prévue en juillet 2013 établissant les procédures de choix du futur site de stockage définitif.

• Un comité de 24 membres devra définir les critères du futur site• Des recherches seront menées ailleurs qu’à Gorleben (Basse-Saxe), très critiqué pour

des questions techniques et d’acceptation du public, et qui est mis sous moratoire.• Choix du site reporté à 2031 pour une ouverture vers 2040.

• Déchets de faible et moyenne activité (FMA) :– Stockage dans l’ancienne mine de fer de Konrad (Basse-Saxe), mais retard de

construction.– Catastrophe écologique possible autour du site d’Asse (Basse-Saxe)

(Risques d’effondrement, pollution de la nappe phréatique, …) Initiative de P.Altmaier pour faciliter la récupération des fûts (2 Md€).

• Un sujet hautement politique évacué à l’approche des élections de l’automne 2013


Le site de Gorleben


La recherche nucléaire

• La fissionBaisse attendue de 15% du budget en 2015Récupération en études transversesOrientations thématiques (Mme Sylvia Kutting-Uhl)

• sûreté,• démantèlements,• gestion des déchets,• radioéléments à usage médical,• question de Myrrha.

• La fusionBaisse attendue du budget de 8% en 2015Maintien de la contribution institutionnelle d’ITER

Le Tokamak ASDEX au Max Planck IPP, à Garching (Bavière)


© Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

Les démantèlements

• Grande expérience (centrales issues de l’Allemagne de l’Est)

• Les fonds existent (coûts à la charge des exploitants). – 30,5 Md€ provisionnés en décembre 2010

– dont 16,7 Md€ pour le démantèlement des installations

– dont 13,8 Md€ pour la gestion des déchets

• L’option de démantèlement immédiat est généralement privilégiée

• Potentiel insuffisant si celle-ci est retenue pour les 17 centrales arrêtéesen 2011 (marchés à saisir)


5 – La recherche énergétique


L’organisation de la recherche

• Contributeurs financiers– Etat fédéral – Länder– Entreprises

• Soutiens– Financiers(pour démonstrateurs, équipements, création d’entreprises innovantes, aides au

développement, crédit d’impôt, …)– Collaboratifs(accords amonts instituts publics/industriels, accès aux résultats de le recherche

publique, synergie via des réseaux aux niveaux fédéral, régional voire local)– A l’export(préparation des marchés, présence en amont dans les pays ciblés)


Le financement fédéral de la recherche énergétique

• Le programme-cadre 2011-2014Volet recherche du paquet énergie présenté le 6 juin 2011 axé sur :- les technologies EnR- l’efficacité énergétique- le nucléaire (dans l’optique de son arrêt)Budget : 3,5 Md€ (+75% par rapport à 2006-2009)

– Financement direct des projets : 2,24 Md€– Salaires : 1,22 Md€

• Quatre ministères impliqués sur ce budget (BMWi, BMBF, BMU, BMELV)

• Un ministère associé (BMVBS – Transports et développement urbain)– Programme NIP (hydrogène et pile à combustible) doté de 1,4 Md€ pour 2008-20016

• Des initiatives à vocation transverse– « Stockage de l’énergie » lancée en 2011 (200 M€)– « Réseaux électriques du futur » lancée en 2013 (150 M€)– Plateforme nationale « transition énergétique » lancée en mars 2013 par Mme Wanka


Les ministères impliqués

• Ministère fédéral de l’Economie et de la Technologie (BMWi)– Budget 2011-2014 pour les projets : 901 M€– Responsabilité du suivi et de la mise en œuvre du programme-cadre– 7 thématiques subventionnées + 3 thématiques de soutien

• Ministère fédéral de l’Education et de la Recherche (BMBF)– Budget 2011-2014 pour les projets : 358 M€– Technologies énergétiques et utilisation efficace de l’énergie– Technologies de l’environnement et durabilité

• Ministère de l’Environnement, de la Protection de la nature et de la Sûreté nucléaire (BMU)

– Budget 2011-2014 pour les projets : 795 M€– 10 axes technologiques + un programme d’incitation à l’utilisation des EnR

• Ministère de l’Alimentation, de l’Agriculture et de la Protection des consommateurs (BMELV)

– Budget 2011-2014 pour les projets : 182 M€– Thématique énergie : biomasse et biocarburants


Situation à la mi-2013

• Stratégie énergétique allemande– Développement impressionnant des ENR– Difficultés techniques pour les technologies d’accompagnement – Difficultés économiques potentielles pour l’industrie allemande– Forts risques de non atteinte des objectifs européens d’émissions de CO2– Calendrier d’arrêt des centrales nucléaires définitif– Gestion complexe des déchets et des démantèlements nucléaires– Prise de conscience des risques du pari– Dimension politique (élections de l’automne 2013)

• Quatre impératifs techniques– Développement du réseau électrique– Stockage de l’énergie– Mise en place des systèmes intelligents– Augmentation de l’efficacité énergétique dans les bâtiments

• L’acceptation du public (coûts + infrastructures) est devenue le principal obstacle à la transition énergétique


La transition énergétique, un moteur du couple franco-allemand

– 22/01/2013 : Cinquantième anniversaire du Traité de l’ElyséeDéclaration de Berlin (article 9)

• Réussir la transition énergétique dans les deux pays• Travailler ensemble …• … au déploiement des énergies renouvelables,• … au renforcement de l’efficacité énergétique,• … au développement des nouvelles technologies,• … à la mise en place de nouveaux modes d’investissements,• … à l’approfondissement du marché intérieur de l’énergie,• Avancer vers une politique européenne de l’énergie.

– 25/01/2013 : Sommet franco-allemand sur la recherche – 07/02/2013 : Rencontre entre Mme Batho et M. Altmaier (Paris)– 14/04/2013 : Rencontre entre Mme Fioraso et Mme Wenka (Paris)– 08/05/2013 : Rencontre entre Mme Batho et M. Altmaier (Berlin)

Déclaration commune• Création de l’Office franco-allemand pour les énergies renouvelables (rappel)• Amélioration de l’efficacité énergétique• Développement des réseaux• Renforcement du système communautaire d’échange des quotas d’émission• Réduction des émissions de gaz à effet de serre (Accord contraignant ONU-2015)• Création d’un club d’Etats avant-gardistes et favorables aux ENR


© Laurent Mignaux/METL-MEDDE

L’ « Energiewende » : échec ou succès ?

Les certitudesL’arrêt du nucléaireUn parc EnR exceptionnelL’augmentation du prix de l’électricitéL’augmentation (au minimum temporaire) des émissions de CO2

Les incertitudes (les clefs du succès)Le déploiement des réseaux électriquesL’agenda des capacités de stockageL’impact de l’efficacité énergétiqueLa lutte contre la précarité énergétiqueL’adoption d’une nouvelle loi EEG

« Vous, les Allemands, avez bien de la chance : vous avez des voisins…Nous pas »

Un japonais anonyme (mais réel)


SFEN LR/VR - Le tournant énergétique Allemand - JC PERRAUDIN - 30-05-2013

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