Café Scientifique – Morges – 27 octobre 2011 http://EnergyCenter.epfl.ch
E n e r g y C e n t e r
L’approvisionnement électrique de la Suisse
Hans Björn (Teddy) Püttgen
Professeur, Chaire de Gestion des Systèmes Energétiques
Directeur, Energy Center
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Georgia Power Professor Emeritus, Georgia Institute of Technology
Fellow IEEE
Café Scientifique
Hôpital de Morges
27 octobre 2011
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E n e r g y C e n t e r
Le monde en deux slides !
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E n e r g y C e n t e r
La croissance mondiale de la production d’énergie
La croissance de la demande a lieu hors de l’OCDE
Le pétrole et le charbon diminuent pour l’OCDE
Dans l’OCDE la plus croissance dans l’OCDE sont les renouvelables
Source: IEA
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E n e r g y C e n t e r
Evolution de la demande par habitant
L’OCDE décroit
L’Afrique décroit !Source. IEA
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E n e r g y C e n t e r
Revenons en Suisse !
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E n e r g y C e n t e r
Demande d’énergie en Suisse selon énergies
2009
2000
- Moins de pétrole- Plus de gaz- Plus « autres »- Plus d’électricité
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E n e r g y C e n t e r
Demande d’énergie en Suisse selon secteurs
2000 2009
Peu d’évolution
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E n e r g y C e n t e r
Utilisation rationnelle de l’énergie – transports
Des progrès très rapides sont possibles grâce à des nouvelles technologies, tant dans le secteur public que privé.
Les véhicules hybrides rechargeables vont très vite pénétrer le marché.
Les technologies sont là – les décisions politiques manquent.
< 3 semaines1’000’000de passagers
9ST/Proj/22174/Vortrag/060928_AWLausanne
Efficacité énergétique bâtiments: Facteur 10
0
40
120
[ kW
h /
m
an
nu
el ]
Moyenne tous
bâtiments
StandardZurich
StandardSIA 380
Minergie
160
200
240
Minergie P
80
Appareils ménagers
Eau chaude
Chauffage
2
226
166
119
62
34
24
28
80
122
169
33
17
17
22
22
21
17
22
111
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E n e r g y C e n t e r
Le défi énergétique immobilier : la rénovation
Minergie Rénovation
8 l/m2a
Minergie neuf
4.2 l/m2a
Source : Recensement Service cantonal de l’énergie ZH
Etat 2005ConsommationParc immobilier Canton Zürich
Indice de dépense d’énergie thermique en MJ/m2a
Surface de référence énergétique 78 millions de m2
Effet des rénovations 1990 à 2005
Etat 1990Potentiel d’économies dans les habitations existantes avec la technique Minergie
Etat 2005
à à à à à à à
aprè
s
19
95
Ava
nt
19
20 à
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E n e r g y C e n t e r
Les scénarios de l’Office fédéral de l’énergie
OFEN
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E n e r g y C e n t e r
Le Scénario III, qui est déjà très ambitieux, semble être réalisable.
. Energie tot. : -14%• Energie/hab : -18%• Electricité : +13%• CO2 : - 26% à 36%
Scénario OFEN pour 2035
Publiés en 2007
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E n e r g y C e n t e r
Evolution de la demande - 1
Année Variation de la demande
Demande [TJ]
Population (millions)
Demande/habitant[GJ]
2000 -0.8% 855’290 7,204 118.8
2001 2,0%
2002 -2,1%
2003 2,3%
2004 0,5%
2005 1,3%
2006 -0,5%
2007 -2,6%
2008 4,1% 899’880
2009 -2.5% 877’560 7,785 112.7
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E n e r g y C e n t e r
Accroissement de la demande - 2
Année Demande [TJ] Population (millions)
Demande/habitant
2000 855’290 7,204 118.8 GJ
2009 877’560 7,785 112.7GJ
Différence+ 22’270 TJ
(+2,5%)-6.1 GJ(-5.1%)
Objectif III pour 2035
-14% -18%
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E n e r g y C e n t e r
Consommation d’électricité en Suisse
Année Demande [TWh]
Population (millions)
Demande/habitant [MWh]
2000 52,4 7,204 7,3
2001 53,7
2002 54,0
2003 55,1
2004 56,2
2005 57,3
2006 57,8
2007 57,4
2008 58,7
2009 57,7
2010 59.8 7,866 7,6
Scenario IIIPrévision 2035 : +13% par rapport à 2000 :
59.2 TWh
Prévision déjà dépassée en 2010 !
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E n e r g y C e n t e r
Production d’électricité en Suisse
2000
2010
Peu d’évolution
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E n e r g y C e n t e r
Suisse - la flexibilité dont nos voisins ont besoin
Source : BFE - OFEN
2009Par rapport à 2000 : un peu plus de solaire & éolien
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E n e r g y C e n t e r
Consommation d’électricité selon secteurs
2010
2000
• Diminution industrie• Augmentation ménages• Augmentation services
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E n e r g y C e n t e r
Flux d’énergie électrique
Les volumes d’export et d’import s’équilibrent.
L’import/export dépasse légèrement la consommation domestique.
La Suisse est un très bon partenaire de l’Europe électrique.
2010
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E n e r g y C e n t e r
Consommation du pays
2010Importation: 6 mois
2000Importation: 1 mois
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E n e r g y C e n t e r
Flux d’énergie électrique
Excédent des exportations : 7.1 TWh
Les importations ne sont que le 63% de la production nette domestique.
2000
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E n e r g y C e n t e r
Photovoltaïque en SuisseL’exemple de la centrale photovoltaïque du Stade de Suisse BKW - FMB
Surface installée : 12’000 m2
Puissance installée : 1’300 kW
Energie annuelle produite (moyenne) : 1’200 MWh
Il FAUT faciliter la construction
de telles réalisations exemplaires.
Remplacement Mühleberg :
Puissance : 270 Stades de Suisse
Energie : 2’400 Stades de Suisse
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E n e r g y C e n t e r
Centrale Photovoltaïque EPFL – ESOPPConstruction: 2010 - 2012
Plus grande centrale photovoltaïque de Suisse
Partenaire: Romande Energie
Puissance de crête: 2 MWc
Approvisionnement d’environ 5% de la consommation annuelle d’énergie électrique pour :
EPFL
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E n e r g y C e n t e r
Energie éolienne en SuisseL’exemple du parc éolien de Mont-Crosin BKW - FMB
8 éoliennes éxistantes : (0.60 MW – 1.75 MW)
Puissance installée : 7.660 MW
8 éoliennes en construction : 2 MW
Puissance installée : 16 MW
Puissance installée combinée pour les 16 éoliennes : 23.66 MW
Prévision d’énergie produite annuellement : 40 GWh/an
Facteur de charge : 20%
Il FAUT faciliter la construction
de telles réalisations exemplaires.
Remplacement Mühleberg :
Puissance : 175 éoliennes de 2 MW
Energie : 850 éoliennes de 2 MW
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E n e r g y C e n t e r
Les défis de 2020 et 2035
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E n e r g y C e n t e r
Mises en service et hors service du nucléaire
Centrale Mise en service
Mise hors service
Puissance[MW]
Énergie[GWh]
Mühleberg 1971 2021 373 2,9 TWh/an
Beznau I & II 1969-71 2019-21 2x365 6,0 TWh/an
Gösgen 1979 2029 985 8,1 TWh/an
Leibstadt 1984 2034 1’190 9,4 TWh/an
En 2020 : - 1’085 MW; - 8,9 TWh/anEn 2035 : -3’220 MW; - 26,4 TWh/an Expiration des contrats d’appel nucléaire français:
-12’400 GWh/an en 2030~ -8’000 GWh/an en 2020 (estimation HBP)
Total de production à combler en 2020 : 16,9 TWh/anTotal de production à combler en 2035 : 38,8 TWh/an
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E n e r g y C e n t e r
Plusieurs entreprises électriques suisses ont des participations dans des centrales au charbon et/ou au gaz hors de Suisse.
La population au Tessin a récemment confirmé son souhait de voir une telle participation dans la centrale au charbon de Lünen se poursuivre.
Pour réduire notre dépendance sur les combustibles fossiles pour le chauffage, nous devrons massivement installer des pompes à chaleur – électriques.
Pour réduire notre dépendance sur les carburants fossiles pour nos voitures, nous devrons massivement accroitre la mobilité douce – électrique.
Pour améliorer la performance énergétique de nos industries, nous devrons installer des entrainements à vitesse variable – électriques.
Quelques observations préliminaires
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E n e r g y C e n t e r
Horizon 2020 et 2035 - 3
Les bilans par rapport à 2010 – estimations HBP
2020
Contribution nucléaire à combler : -16.9 TWh
Augmentation de la demande : - 2.9 TWh
Contribution des énergies renouvelables : + 7.9 TWh
Reste à trouver : 11.9 TWh
2035
Contribution nucléaire à combler : -38.8 TWh
Augmentation de la demande : - 5.9 TWh
Contribution des énergies renouvelables : +18.5 TWh
Reste à trouver : 26.2 TWh
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E n e r g y C e n t e r
Les réseaux
La Suisse a un énorme potentiel d’accroître son rôle de « poumon électrique » de l’Europe grâce à ses centrales de pompage-turbinage. Toutefois, le pompage-turbinage ne contribue pas à une production nette d’énergie.
Il faut encore développer les capacités de ces installations – des grands projets en ce sens sont en cours.
Encore faut-il consolider le réseau de transport électrique en conséquence – cela pose de plus en plus de problèmes.
La Suisse peut et doit développer les productions photovoltaïques et éoliennes :
cela se fait pour le PV.
l’éolien est sujet à une sarabande de recours.
Les réseaux de distribution devront être reconçus pour intégrer les productions PV et éoliennes.
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E n e r g y C e n t e r
L’approvisionnement : horizon 2020
A l’horizon 2020, il faudra combler un déficit d’approvisionnement domestique électrique de 11.9 TWh/an.
Les solutions qui restent à l’horizon 2020 sont donc :
Approvisionnement - net importateur - depuis l’étranger : L’Allemagne n’aura pas d’énergie électrique à nous vendre.
A quel coût pour notre économie ?
Sommes-nous certains que nos voisins nous laisseront externaliser, à long terme, les impacts sur l’environnement et visuels qu’impliquent une telle politique ?
Construction de 2 - 3 centrales au gaz à cycle combiné et ceci comme solution de transition.
Par centrale (Chavalon ou Cornaux) : 400 MW 500 MCHF
2.2 TWh/an 750’000 t CO2/an
250’000 voitures à 150 gr/km et 20’000 km/an
Le reste ?
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E n e r g y C e n t e r
L’approvisionnement : au-delà de 2020
A l’horizon 2035, en intégrant le fait que la Suisse se doit d’assurer et d’assumer son autonomie d’approvisionnement d’énergie électrique – car elle peut le faire – nous devrons remplacer toutes les productions nucléaires et tous les contrats d’appel depuis la France.
Le déficit à combler sera de : 26.2 TWh/an
Le gaz
5 centrales à cycle combiné de 400 MW : 11 TWh/an
3’750’000 t CO2/an
15 centrales urbaines chaleur-force de 50 MWe : 4 TWh/an1’400’000 t CO2/an
Total pour le gaz : 15 TWh/an et 5’150’000 t CO2/an
Le reste ?
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E n e r g y C e n t e r
Replacer Mühleberg par du Photovoltaïque
Stade de Suisse : Mühleberg : 1’300 kWcr
12’000 m2 2.9 TWh/an1’200 MWh/an
1’300 kWcr
Nous aurions besoin de 2’400 Stades de Suisse pour produire la même énergie que Mühleberg :
2.4 * 103 (Stades de Suisse) * 12 * 103 (m2) = 28.8 km2
Beaucoup mais «faisable»
Mais: 2.4 * 103 (Stades de Suisse) * 1.3 * 106 (kW) = 3.12 GWcr
La charge maximale de la Suisse était inférieure à 11 GW en 2010
Le remplacement des trois premières centrales nucléaires en PV produiraient une pointe équivalente de la charge totale.
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E n e r g y C e n t e r
Production photovoltaïque – 1
PV electric energy production [Germany total; MW]
10. Sept. 2011 11. Sept. 2011 12. Sept. 2011
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E n e r g y C e n t e r36Source: http://www.transparency.eex.com
Production photovoltaïque – 4
PV electric energy production [Germany total; 27. Aug. 2011; MW]
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E n e r g y C e n t e r37Source: http://www.transparency.eex.com
Production photovoltaïque – 5
PV electric energy production [Germany total; 1. Jan. 2011; MW]
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E n e r g y C e n t e r
Le défi à court et moyen terme quant à l’énergie
PV et éolien ne réside plus dans ces technologies
elle-mêms mais, au contraire, dans le stockage
d’énergie et les infrastructures de réseau.
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E n e r g y C e n t e r40
Centrales hydroélectriques en Suisse
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E n e r g y C e n t e r
Nouvelles installations planifiées
Désignation Type Année Turb. Pump. MW
FMHL Pomp./Turb. 2014 +240 +240
Nant de Drance Pomp./Turb. 2016 600 600
Nant de Drance+ Pomp./Turb. 2020 +300 +300 (1)
Gondo+ Hydro. acc. 2013 + 12
Electra Massa Hydro. acc. 2013 + 12
Ener. Elec. Simplon Pump./Turb. 2020 110 110
Innertkirchen 1a Hydro. acc. 2015 +180
Handeck 2a Hydro. acc. 2015 +120
Grimsel 3 Pomp./Turb. 2020 +600 +600
Linthal Pomp./Turb. 2020 1’000 1’000
Verzasca Pomp./Turb. 2020 +300 +300
Valposchiavo Pomp./Turb. 2020 1’000 1’000
(1) Increase of dam height by 12 m required
21 mars 2011
Energie de pompage future ?
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E n e r g y C e n t e r
Conclusion
Un support massif, sans faille et durable, des autorités publiques et de l’industrie, pour les énergies renouvelables, y compris l’hydraulique, ET une utilisation toujours plus sobre de l’énergie, y compris électrique, sont essentiels.
La construction de centrales à gaz, qui est devenue inévitable, ne pourra pas se faire sans des décisions rapides et durables
quant à la compensation du CO2.
Les centrales à gaz peuvent être rapidement construites et être rapidement démantelées sans impact à long terme.
Dans un effort de rationalisation des investissements et des frais de fonctionnement, les grandes centrales à gaz devraient être construites puis conduites par une seule société avec un actionnariat multiple, y compris l’industrie gazière.
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E n e r g y C e n t e r
Observations finales
Nous allons et devons aller vers une société toujours plus électrique.
Le contrôle du coût du prix de l’électricité, à court et à long terme, sera déterminante quant à la compétitivité économique de toute région et de toute nation.
Toute région, toute nation devra tendre vers une autosuffisance d’approvisionnement d’énergie électrique annuelle. Une externalisation des impacts environnementaux liés à la production électrique ne sera pas viable à long terme.
Il appartient aux autorités publiques et au secteur privé de faire en sorte que des initiatives d’encouragement à la sobriété énergétique soit mises en place conjointement avec des investissements dans des capacités de production et de stockage électrique.
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E n e r g y C e n t e r
Le facteur temps : crucial
OUI on pourra beaucoup gagner avec les énergies renouvelables – hydraulique, éolien, solaire – avec quel agencement dans le temps ?
OUI on pourra beaucoup gagner avec des économies d’énergies – avec quel agencement dans le temps et qui investit ?
Une correction de trajectoire quant à la planification énergétique prend 5 à 10 ans.
Les centrales mises en route en 2020 sont décidées maintenant et seront encore en service en 2050.
LA question est de savoir : quels plans concrets
pour 2020 ? pour 2035 ?
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