l’approvisionnement électrique de la suisse

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



Le monde en deux slides !



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



Evolution de la demande par habitant

L’OCDE décroit

L’Afrique décroit !Source. IEA



Revenons en Suisse !



Demande d’énergie en Suisse selon énergies

2009

2000

- Moins de pétrole- Plus de gaz- Plus « autres »- Plus d’électricité



Demande d’énergie en Suisse selon secteurs

2000 2009

Peu d’évolution



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



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



Les scénarios de l’Office fédéral de l’énergie

OFEN



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



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



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%



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 !



Production d’électricité en Suisse

2000

2010

Peu d’évolution



Suisse - la flexibilité dont nos voisins ont besoin

Source : BFE - OFEN

2009Par rapport à 2000 : un peu plus de solaire & éolien



Consommation d’électricité selon secteurs

2010

2000

• Diminution industrie• Augmentation ménages• Augmentation services



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



Consommation du pays

2010Importation: 6 mois

2000Importation: 1 mois



Flux d’énergie électrique

Excédent des exportations : 7.1 TWh

Les importations ne sont que le 63% de la production nette domestique.

2000



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



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



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



Les défis de 2020 et 2035



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



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



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



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.



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 ?



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 ?



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.



Production photovoltaïque – 1

PV electric energy production [Germany total; MW]

10. Sept. 2011 11. Sept. 2011 12. Sept. 2011


E n e r g y C e n t e r36Source: http://www.transparency.eex.com


PV electric energy production [Germany total; 27. Aug. 2011; MW]


E n e r g y C e n t e r37Source: http://www.transparency.eex.com


PV electric energy production [Germany total; 1. Jan. 2011; MW]



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.


E n e r g y C e n t e r40

Centrales hydroélectriques en Suisse



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 ?



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.



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.



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 ?



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

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Café Scientifique

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27 octobre 2011

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