J'ai eu envie de tracer un tableau actuel des ENRs, histoire de fixer un peu les idées.
Quelques aspects généraux pour démarrer
Production électrique vs Production énergétique
Il faut tout d'abord distinguer production électrique et production énergétique.
Le deuxième inclut le premier mais ajoute l'énergie utilisée pour la production de chaleur et l'énergie utilisée pour les transports. On parle aussi d'énergie finale.
Production vs Capacité installée
On parle de production ou de capacité installée.
La production (exprimée en Watts heure) est calculée ainsi : capacité (exprimée en Watts) * le nombre d'heures de production.
Aucune installation de production électrique n'est efficace 24 h /24, 365 jours par an, il faut au moins retrancher des temps de maintenance.
Ce qui signifie que 1 MW installé ne produit jamais 8760 (365 * 24) MWh par an.
Par exemple, pour les éoliennes, on ne peut pas choisir les périodes de productions. Une éolienne produit à plein régime entre 20 et 30% du temps sur la terre et environ 40% en mer. Ce pourcentage est ce qu'on appelle le facteur de charge.
Rappel des échelles
Cela paraîtra inutile à la plupart, mais je suis convaincu que cela reste pertinent
1kWh = 1000 Wh; 1 MWh = 1 000 kWh; 1GWh = 1 000 MWh; 1TWh = 1 000 GWh
Dans l'ordre
- kilo : 1000
- Méga : 1 000 000
- Giga : 1 000 000 000
- Téra : 1 000 000 000 000
Capacité installée / production en France
La capacité installée est répartie ainsi :
| Parc installé | 01/01/16 (MW) | Part (%) | 01/01/17 (MW) | Part (%) |
| Nucléaire | 63 130 | 49,46% | 63 130 | 49,30% |
| Hydraulique | 25 427 | 19,92% | 25 260 | 19,73% |
| Éolien | 10 324 | 8,09% | 11 652 | 9,10% |
| Gaz | 10 909 | 8,55% | 11 712 | 9,15% |
| Fioul | 8 645 | 6,77% | 6 649 | 5,19% |
| Solaire | 6 196 | 4,85% | 6 657 | 5,20% |
| Charbon | 3 007 | 2,36% | 2 997 | 2,34% |
| Bio-énergies | 1 702 | 1,33% | 1 915 | 1,50% |
| Total | 127 638 | 100,00% | 128 057 | 100,00% |
Production électrique :
| Filière | Production 2015 (TWh) | Part (%) | 2016 | Part (%) | Evolution 2016
VS 2017 |
| Nucléaire | 416 | 77,04% | 384 | 72,28% | -7,69% |
| Hydraulique | 59 | 10,93% | 64 | 12,03% | 8,31% |
| Eolien | 21 | 3,89% | 21 | 3,90% | -1,43% |
| Gaz | 22 | 4,07% | 35 | 6,64% | 60,45% |
| Charbon | 8 | 1,48% | 7 | 1,37% | -8,75% |
| Solaire | 7 | 1,30% | 8 | 1,56% | 18,57% |
| Bio-énergies | 7 | 1,30% | 9 | 1,60% | 21,43% |
| Fioul | 3 | 0,56% | 3 | 0,62% | 10,00% |
| Total | 540 | 100,00% | 531 | 100,00% | -1,61% |
La consommation française d'électricité correspond à 476 TWh pour l'année 2015.
On a donc une différence de 64 TWh entre la production et la consommation qui s'explique ainsi :
- Les pertes liées au transport de l'électricité. Elles sont estimées à environ 10% : soit 54 TWh !!
- Les mécanismes d'import / export peuvent entrer aussi en ligne de compte.
- Enfin, sur certaines installations hydroélectriques, des opérations de pompage peuvent avoir lieu (consommatrices d'électricité) lors des périodes de surproduction.
L'énergie finale, à condition d'une conversion un poil périlleuse et en prenant en compte que le nucléaire représente 22 % de l'énergie finale en France reviendrait à 1 900 TWh.
Eolien
Eolien Terrestre
Principe de production
Le vent fait tourner des pales qui entraînent une turbine qui génère de l'électricité. La puissance d'une éolienne est directement corrélée à la surface balayée donc à la longueur des pales. La plupart des éoliennes sont à axe horizontal. Starck, le fameux designer avait fait un essai de commercialisation d'éoliennes à usage individuel à axe vertical, qui théoriquement démarrent avec une vitesse de vent moindre.
Chiffres
D’après FEE, il y a 9 686 éoliennes installées sur le sol français avec une puissance unitaire moyenne de 2,27 MW en 2016.
Le facteur de charge moyen est de 23%.
L'électricité française produite uniquement par des éoliennes
A partir des données récoltées, faisons l'estimation qui n'est que purement théorique et ne correspond à aucune réalité (intermittence et donc stockage, mix énergétique, pertes liées au transport, ...), il n'est là que pour fixer les idées.
La production électrique française représente 531 TWh (TéraWatt heure) par an.
En partant sur les moyennes, on a le calcul suivant
8760*2,27* 0,23 = 4 573 MWh.
Il "suffirait" donc de disposer d'environ 116 100 éoliennes de 2,27 MW tournant à 23% du temps pour disposer de l'électricité nécessaire à la France.
Eolien en mer
Principe de production
Le principe est le même que plus haut, je ne reviens pas dessus. L'éolien en mer est parfois rangé dans les énergies marines renouvelables. Il existe dans le monde deux grands types d'éoliennes marines. Celles qui sont posées sur le sol, ce qui contraint à occuper des zones où les fonds sont hauts (moins de 40 mètres), et les éoliennes flottantes qui ne sont qu'arrimées au fond de la mer, cela permet de couvrir des zones bien plus importantes et en particulier des zones plus lointaines des côtes où le vent est plus fort et/ou plus établi. Les éoliennes en mer sont plus chères mais peuvent être à la fois plus grandes et avec un facteur de charge plus élevé.
Chiffres
D’après moi, et ce n'est pas bien dur à estimer, il y a 0 éoliennes installées sur le littoral français. La production est donc elle aussi nulle.
Le domaine maritime français est soit-dit en passant le deuxième au monde, grâce en particulier à nos archipels ultra-marins.
2 appels d'offres ont déjà été lancés et gagnés pour 6 zones pour un total de 238 éoliennes et une capacité de 1500 MW. Un troisième est en cours de préparation.
Le facteur de charge pour l'éolien offshore est considéré pouvoir dépasser les 35%.
L'électricité française produite uniquement par des éoliennes marines
Même calcul que précédemment...
La production électrique française représente 531 TWh (TéraWatt heure) par an.
En partant sur les moyennes, on a le calcul suivant
8760*6* 0,35 = 18 396 MWh.
Il "suffirait" donc de disposer d'environ 28 870 éoliennes marines de 6 MW tournant à 35 % du temps pour disposer de l'électricité nécessaire à la France.
Energies solaires
Energie photovoltaïque
Principe de production
C'est la plus connue des énergies solaires et pourtant certainement pas la plus répandue. L'énergie lumineuse est transformée en énergie électrique par un matériau semi-conducteur.
Chiffres
1 kWc sur un toit, c'est :
- 1 000 kWh / an (un peu moins dans le nord et un peu plus dans le sud et dans les territoires ultra-marins)
- 10 m² de surface
L'électricité française produite uniquement par du photovoltaïque
A partir des données récoltées, faisons l'estimation qui n'est que purement théorique et ne correspond à aucune réalité (intermittence et donc stockage, mix énergétique, pertes liées au transport, ...), il n'est là que pour fixer les idées.
Il "suffirait" donc de disposer d'environ 5 310 000 000 m² de toits pour disposer de l'électricité nécessaire à la France. 5 310 km², ça fait beaucoup ? C'est vrai, cela représente un rectangle d'environ 60 km par 90 km. Cependant, 30 000 km², c'est la surface de la France couverte d'infrastructures, entre les routes et les bâtiments. Il "suffirait donc simplement" de couvrir 1/5 des surfaces artificielles de notre pays pour arriver au but. Vu comme ça, c'est beaucoup moins irréaliste.
Energie solaire thermique
Principe de production
Le principe est de récupérer le rayonnement solaire pour produire de la chaleur et/ou de l'eau chaude.
Chiffres
Le marché connait une baisse continue de nombre de m² installés depuis 2007 en France. Nous serions à un peu moins de 100 000 m² en 2015.
6 m² suffiraient pour produire 80% de l'eau chaude nécessaire à une famille de 4 personnes. 15 m² suffiraient pour produire 50% du chauffage nécessaire à une famille de 4 personnes.
Les perspectives
Il y a pas mal de recherches concernant le solaire thermique pour le coupler au photovoltaïque. Cela permet en effet de récupérer une partie bien plus importante du rayonnement solaire mais aussi en faisant baisser la température des panneaux photovoltaïque d'augmenter leur rendement et leur longévité.
Energie solaire thermodynamique à concentration
Principe de production
Le principe est de concentrer le rayonnement solaire de manière à faire chauffer un fluide dont on récupère ensuite l'énergie.
Chiffres
Une centrale pionnière avait été installée dans les Pyrénées en France, mais depuis plus rien chez nous. En revanche, au Maroc, les énormes centrales qui sont en train d'être achevées fonctionnent sur ce principe. Avec, petit bonus, l'utilisation de sels fondus qui permettent de stocker l'énergie... répondant au problème d'intermittence de l'énergie solaire.
Energies géothermiques
Energie géothermique superficielle
Principe de production
Il s'agit principalement des pompes à chaleur, mais aussi des puits canadiens. On récupère l'énergie du sol pour produire du chaud ou du froid dans le bâtiment à côté. C'est à mon sens à la limite de l'énergie solaire, le sol est en effet chauffé par le soleil.
Chiffres
Il n'est pas très facile de trouver des chiffres sur le sujet. En gros, il y aurait 300 000 installations particulières en France qui permettent de réduire de moitié la consommation d'énergie. Dans les différents plans gouvernementaux, les pompes à chaleur ont une grosse part à jouer. Les bâtiments prennent en effet presque 45% de l'énergie finale consommée, loin devant les transports.
Energie géothermique profonde
Principe de production
Il s'agit de creuser un puits profond pour récupérer la chaleur produite par le centre de la Terre et ensuite soit d'utiliser directement la chaleur soit de la transformer en électricité.
Cette technologie est propre, renouvelable, continue mais n'est pas accessible depuis tous les points de la Terre, du moins pas en l'état actuel de la technologie. L'Islande en est une grande spécialiste, mais aussi les Etats Unis. En France, les îles volcaniques pourraient bénéficier de la géothermie comme cela est fait à Bouillante en Guadeloupe qui est à ce jour la seule centrale géothermique qui produit de l'électricité. Pourtant, en région parisienne et en Alsace, de nombreux forages géothermiques existent pour alimenter des réseaux de chaleur. Des recherches ont été lancées dans la région de Clermont-Ferrand, zone elle aussi hautement volcanique.
Chiffres
L'électricité produite en France par géothermie s'élève à 89 GWh en 2010.
Les perspectives
A ma connaissance, les recherches pour creuser plus profondément l'écorce terrestre manquent de moyens. Or aller plus profond est le seul moyen pour rendre cette énergie disponible partout, qui je le rappelle est parfaitement propre, renouvelable, et continue.
Energie hydraulique
Principe de production
C'est l'utilisation de la force de l'eau dans les cours d'eau, les marées qui fait tourner une turbine pour produire de l'électricité. On l'oublie souvent mais elle est la principale des énergies renouvelables et prend des formes très diverses :
- Centrales au fil de l'eau
- Le Rhône en est une illustration
- Centrales de haute chute
- Ce sont les barrages que nous connaissons dans nos montagnes
- Centrale marémotrice
- La fameuse usine de la Rance
- Mais aussi
- la micro-hydroélectricité (les petits barrages sur le modèle des anciens moulins d'autrefois)
- les hydroliennes installées dans nos fleuves
- Une expérimentation est en cours à Orléans sur la Loire. Même si aux dernière nouvelles, celle-ci était plantée sur un banc de sable...
L'hydroélectricité est une énergie prédictible avec une faible variabilité et dans le cas des barrages une possibilité de libération d'énergie quasi instantanée.
Chiffres
59 TWh ont été produits en France en 2015 par près de 400 installations. Le grenelle de l'environnement prévoyait un objectif de 5 TWh supplémentaires.
L'hydrolienne d'Orléans a une puissance de 40 kW
L'électricité française produite uniquement par de l'hydroéléctrique
Imaginons que des hydroliennes peuvent être installées sur les fleuves en plus de l'hydroélectrique qui existe déjà, Imaginons de plus, que toutes les hydroliennes installées auraient la même puissance et les mêmes conditions favorables, il en faudrait quand environ 1,5 millions. Oui, c'est énorme. Mais j'ai toujours en tête une gravure d'un plan de Lyon du moyen âge qui représentait des dizaines de bateaux moulins installés sur le Rhône, l'idée ne date pas d'hier.
Energies marines
Éoliennes marines
J'ai abordé le sujet un peu plus haut.
Hydroliennes
Principe de production
C'est l'utilisation de la force de l'eau dans un courant marin qui fait tourner une turbine pour produire de l'électricité. Elle est la première des Energies marines à connaître un véritable éveil en France.
Chiffres
Le potentiel est estimé à 3 GW en France. Le parc de Paimpol Bréhat a été initié en 2014. Certes il y a quelques remous sur certains constructeurs qui lâchent l'affaire. Mais une hydrolienne de puissance de 1 MW a été immergée, pour un potentiel de production de 43 GWh par an
L'électricité française produite uniquement par des hydroliennes
Il semble difficile de produire toute l'électricité française uniquement avec des hydroliennes mais partons déjà sur les chiffres annoncés de potentiel. Près d'une centaine de TWh pourraient être ainsi produits !!!
Energie houlomotrice
Principe de production
Récupérer l'énergie des vagues et de la houle pour la transformer en électricité. De nombreux prototypes de formes trés diverses sont en cours de tests. La technologie se cherche encore mais reste prometteuse.
Chiffres
On annonce un potentiel de 40 TWh par an rien que sur la façade atlantique de la métropole !!!
L'électricité française produite uniquement par les vagues
Arrêtons nous déjà sur le potentiel de 40 TWh qui paraît énorme mais qui n'est pas accessible dans un avenir prôche.
Energie Thermique des mers
Principe de production
Il s'agit de profiter de la différence de température entre la surface et le fond de la mer. A partir d'une différence de 20 °, la technologie devient pertinente. Une première centrale ETM est en cours d'installation en Martinique.
Chiffres
Le potentiel ETM de la France est estimé à 1,4 TWh en France à l'horizon 2020.
L'électricité française produite uniquement par ETM
Arrêtons nous déjà sur le potentiel de 1,4 TWh.
Energie Osmotique
Principe de production
Quand deux volumes d'eau qui ont une salinité très différente sont séparés par une membrane perméable, il y a un courant qui se crée pour équilibrer les deux volumes. Ce courant peut être récupéré pour passer dans une turbine. C'est une technologie particulièrement pertinente à exploiter aux embouchures de fleuves.
Une première usine est en cours de construction en Norvège pour expérimentation à grande échelle. Mais ne nous voilons pas la face, il faudra attendre de nombreuses rupture technologiques avant de parvenir à des résultats exploitables. A l'échelle mondiale, un dixième de l'énergie électrique est théoriquement productible à partir de l'énergie osmotique. La France, avec ses trois façades maritimes et ses nombreux fleuves a un potentiel particulièrement intéressant.
Chiffres
Le potentiel théorique en se fondant sur l'échelle mondiale est d'un dixième donc de 50 TWh par an.
L'électricité française produite uniquement par Energie osmotique
Arrêtons nous déjà sur le potentiel de 10 TWh.
Mais aussi
Il est probable qu'un jour ou l'autre, la culture d'algues nous permette de produire des bio-carburants. La recherche avance à pas de géants mais nous sommes encore loin d'une exploitation de masse et rentable.
Energies bio
Méthanisation
Principe de production
Des déchets organiques (déjections animales, gaz de décharges, déchets de cultures, ...) sont placés dans une enceinte privée d'oxygène avec des bactéries. La putréfaction produit du méthane qui peut être brûlé pour créer de la chaleur et/ou de l'électricité.
Chiffres
En 2010, la France possédait 495 installations pour une production de 6 760 GWh. C'est loin d'être anecdotique. L'objectif posé en 2020 était de 1000 méthaniseurs, il semble que du retard ait été pris.
L'électricité française produite uniquement par des méthaniseurs
Avec 40 000 méthaniseurs en France, on pourrait produire toute l'électricité française actuelle.
Energies de récupération
Principe de production
De la chaleur et/ou de l'énergie est perdue de nombreuses activités humaines, récupérer cette énergie n'est pas vraiment renouvelable mais va dans le même esprit dans le sens où le gâchis est limité.
Quelques exemples ? récupérer la chaleur des eaux usées, récupérer la chaleur qui se dégage des ordinateurs, récupérer la chaleur perdue par des industries comme les cimenteries, la métallurgie, ...
Chiffres
Je n'ai réussi à trouver aucun chiffre sur le sujet. L'estimation en est certainement compliquée, ce qui est en revanche certain, c'est que cela représente un gisement gigantesque
L'électricité française produite uniquement par des méthaniseurs
Avec 41 000 méthaniseurs en France, on pourrait produire toute l'électricité française actuelle.
