PROJET

Rapport - au Ministre d'Etat, Ministre de l'Ecologie, de l'Energie, du Développement

durable et de la Mer, - au Ministre chargé de l’Industrie, !- au Secrétaire d'Etat chargé des Affaires européennes,

!

!

Transgreen initiative

Une initiative française pour un réseau transeuropéen et

transméditerranéen de transport d’électricité dans le cadre du

Plan solaire méditerranéen

03 février 2010

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Transgreen initiative

Mission confiée à Christian Stoffaës, RTE Rapporteur : Hervé Pouliquen, Centre d’analyse stratégique

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SOMMAIRE

INTRODUCTION.........................................................................................................7

1 TRANSGREEN : UN ENJEU STRATEGIQUE POUR LE DEVELOPPEMENT DES GRANDES TECHNOLOGIES DE PRODUCTION ET DE TRANSPORT DE L’ELECTRICITE RENOUVELABLE....................................................................8

1.1 Le transport d’électricité, vecteur du Plan solaire méditerranéen.............................8 1.2 La technologie de transport à courant continu........................................................10 1.3 Un enjeu industriel pour l’Europe qui doit développer des projets sur son territoire

pour garder l’avance technologique .......................................................................12 1.4 Vers de nouveaux marchés de l’électricité renouvelable........................................14 1.5 Ordre de grandeur des coûts économiques ...........................................................15

2 CADRAGE ECONOMIQUE ET PROSPECTIF ..................................................16

2.1 Contexte de l’étude : l’initiative Transgreen est une opportunité concrète pour avancer vers différents objectifs .............................................................................16

2.2 Axes de l’étude : la France doit proposer ses propres concepts ............................17 2.3 Proposition de groupe de travail .............................................................................18

3 MISE EN PLACE DU CONSORTIUM TRANSGREEN INITIATIVE...................19

3.1 Principe...................................................................................................................19 3.2 Estimation du budget industriel d’études pour Transgreen ....................................19

4 REFERENCES INTERNATIONALES................................................................21

4.1 Une mobilisation de l’Europe du nord pour développer le marché de l’électricité et l’éolien offshore ......................................................................................................21

4.1.1 De nouvelles visions nationales pour l’Europe de l’électricité renouvelable ................... 22 4.1.2 Les études de faisabilités européennes .......................................................................... 23 4.1.3 Les projets européens ..................................................................................................... 24

4.2 Etats-Unis : les projets "Green power superhighways" ..........................................24

5 AXES D’ACTIONS IMMEDIATES .....................................................................26

ANNEXE 1 : LETTRE DE MISSION .........................................................................27

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INTRODUCTION

Le développement des énergies renouvelables dans les pays du sud et de l’est de la Méditerranée constitue une des priorités phares de L’UNION POUR LA MEDITERRANEE. Il s’agit de contribuer à la lutte contre le changement climatique, de mettre en place une véritable stratégie de co-développement, et de contribuer au développement stratégique des grandes technologies de production et de transport de l’électricité renouvelable. Dans ce contexte, le PLAN SOLAIRE MEDITERRANEEN, lancé le 22 novembre 2008 à Paris, vise à construire, à l’horizon 2020, 20 GW de capacités additionnelles de production d’électricité bas carbone, et notamment solaire, dans les pays du pourtour méditerranéen. L’essentielle de l’électricité produite sera consommée sur le marché local. Afin d’assurer la rentabilité des projets, une partie de la production serait exportée vers l’Union européenne. Le projet DESERTEC basé sur la création d’un bureau d’études essentiellement allemandes devrait, d’ici 3 ans, réaliser un master plan centré sur la production d’électricité pour atteindre à l’horizon 2050, l’équivalent de 15% des besoins d’électricité européens en réalisant de très grands projets (au dessus de 1 GW). Pour valoriser la production d’électricité, il faut également envisager une dynamique concernant son transport. L’acheminement de l’électricité verte produite et collectée pour être transportée vers l’Europe nécessite la réalisation d’importants investissements dans les infrastructures et les interconnexions (pour le moment seul le lien entre le Maroc et l’Espagne est utilisable). L’usage du courant continu est une option qui commence à être sérieusement envisagée comme une solution d’avenir à généraliser pour le transport des énergies renouvelables depuis les fermes éoliennes de grande taille et les centrales solaires jusqu’aux centres de consommations qui en sont souvent éloignés. L’initiative TRANSGREEN s’impose pour la France car, d’une part son industrie figure parmi les leaders mondiaux dans les technologies et l’exploitation des grands réseaux électriques et, d’autre part elle a l’ambition de se développer sur les marchés d’avenir de l’électricité d’origine renouvelable. Au travers de la création d’un consortium industriel, TRANSGREEN INITIATIVE a pour objet d’étudier la faisabilité de la construction et de l’exploitation d’un réseau de transport à courant continu à haute tension transeuropéen et transméditerranéen pour la collecte et le transport à grande distance des énergies renouvelables, en premier lieu l’énergie solaire du PLAN SOLAIRE MEDITERRANNEEN. Les questions soulevées concernent des champs multiples, techniques, économiques, financiers, juridiques et administratifs.

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1 Transgreen : un enjeu stratégique pour le développement des

grandes technologies de production et de transport de l’électricité renouvelable

1.1 Le transport d’électricité, vecteur du Plan solaire méditerranéen Le XXIème siècle va connaître une grande transition énergétique vers l’économie dé carbonée. Alors que le bilan énergétique mondial est actuellement encore largement dominé par le pétrole et le gaz et par le charbon, les hydrocarbures épuisent vite leurs gisements les plus accessibles, le charbon pollue gravement. Toutes les études prospectives confirment que les besoins énergétiques considérables dont va avoir besoin la planète dans les prochaines décennies, nécessitent le recours à toutes les sources d’énergie. L’électricité constitue un vecteur d’énergie d’une grande qualité, d’usage souple et non polluant. La production d’électricité a une croissance tendancielle supérieure à celle des autres énergies, de l’ordre de 2,5 %/an dans le monde alors que les énergies fossiles progressent autour de 1 à 1,5 %. Les énergies renouvelables, éolien, solaire, produisent de l’électricité. Les progrès en matière d’efficacité énergétique sont souvent obtenus en substituant des procédés thermiques (pétrole, gaz) par des procédés électriques. L’électricité est donc un levier important d’action pour exploiter l’immense gisement d’économies d’énergies. Alors que le XXIème siècle verra la disparition de l’utilisation massive des hydrocarbures, du pétrole, du gaz, ce siècle devrait être celui d’importantes substitutions vers l’électricité. Cette vision va nécessiter une mobilisation des électriciens sur le futur rôle de l’électricité, c'est-à-dire les nouveaux moyens pour produire l’électricité dé carbonée et la transporter au travers des continents. L’axe stratégique est celui du vecteur électricité et du développement de ses modes de production, de stockage, de transport et de ses applications finales (dans les secteurs industrie, transport, bâtiment). Les politiques énergétiques auront besoin de ce vecteur énergétique,

- d’une part au plan européen pour atteindre les objectifs de la politique énergétique européenne du paquet énergie climat à 2020 : - 20 % de GES, une part de 20 % d’énergies renouvelables dans la consommation finale, 20 % d’économies d’énergie.

- d’autre part au plan méditerranéen pour promouvoir le développement économique des pays de la rive sud au travers d’investissements dans de grandes infrastructures de production et de transport d’électricité, ainsi que dans le développement de nombreux usages.

Il est important que l’industrie, les compagnies d’électricité et les constructeurs de matériels se mobilisent autour de projets d’avenir à fort contenu de Recherche développement pour montrer concrètement les opportunités des technologies électriques et développer les marchés.

Les projets à grande échelle sont l’occasion de réunir les différentes parties prenantes autour d’objectifs ambitieux technologiques, industriels et sociétaux. Ils permettent de

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construire l’ensemble des solutions nécessaire à la diffusion des technologies. Ils constitueraient des vitrines uniques et hautement visibles pour le développement des filières à l’international.

L’électricité produite à partir des énergies renouvelables aura une part significative du mix électrique à l’horizon 2030 – 2050. Un marché très important est en gestation, en face duquel il faut présenter une offre cohérente associant, d’une part de nouveaux réseaux de transport à courant continu très haute tension, et d’autre part des champs d’éoliennes de très grandes puissances déployés offshore et une nouvelle génération de centrales solaires dans les espaces désertiques hautement ensoleillés.

A ce titre, le Plan solaire méditerranéen constitue un pilier essentiel de la transition vers l’économie dé carbonée. Il est une opportunité unique de réunir les chercheurs, les industriels et le politique autour de projets à fortes perspectives. Ce sont les investisseurs et les industriels qui donneront corps et crédit au PSM.

Transgreen, transméditerranéen et transeuropéen est une initiative clé qui apportera les bénéfices des grands réseaux :

- Elle amorcera les projets de centrales solaires qui bénéficieront d’un débouché sur les différents marchés de l’électricité permettant la rentabilité des investissements ;

- Elle permettra la création d’un marché du Sud de l’électricité et plus spécifiquement d’un marché nouveau des renouvelables ; suivant l’exemple des pionniers du Nord qui créèrent Nord pool il y a 20 ans et qui désormais se mobilisent sur des plans de développement massif de l’éolien offshore.

- Elle donnera l’opportunité de relancer les industries électrotechniques des pays européens directement concernés, la France, l’Italie et l’Espagne sur des projets hautement technologiques pour rattraper un retard partiel sur les entreprises allemandes et suédoises et rester dans la course des nouveaux marchés internationaux.

- Elle pourra contribuer à soulager le système électrique européen qui voit ses marges de sécurité se réduire avec l’augmentation régulière des consommations d’électricité.

Les objectifs du PSM à 2020 sont de produire 20 GW d’électricité solaire sur le pourtour méditerranéen. Une partie de la production sera distribuée pour la consommation locale (15 GW). L’autre partie sera destinée à l’exportation (5 GW). Ce partage devrait permettre de bénéficier du niveau des tarifs de rachat européen pour contribuer à la rentabilité des projets. A long terme, Le PSM vise un objectif de 100 GW, c'est-à-dire environ 15% de la capacité de production électricité de l’UE, ou l’équivalent de la production éolienne offshore. Transgreen initiative a donc pour objet : - d’étudier la faisabilité d’un réseau de transmission transeuropéen et

transméditerranéen à grande distance des énergies renouvelables du Plan Solaire Méditerranéen (PSM);

- de préparer un schéma directeur (Master Plan) pour les investisseurs, les constructeurs et les exploitants, de lignes de transports marchandes transeuropéennes et transméditerranéennes.

La figure 1 présente un scénario de principe de Transgreen.

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Figure 1 : Scénario du projet Transgreen

Centrales du PSMPSM

Tronçon en projet : Inelfe

Champsdu Nord

Etats-membres de l’Union européenne (2009)

Union pour la méditerranée, pays concernés en premier lieu par le PSMPSM

TRANSGREEN

Tronçons existants : IFA 2000, SACOI

PSMPSM

Lignes de transport pour le PSMPSM Lignes de transport utiles au PSMPSM Distribution locale

(Source CAS) 1.2 La technologie de transport à courant continu a) Les lignes de transport haute tension à courant continu (TCCHT) ont de nombreux

avantages sur les lignes en alternatif : des pertes réduites sur longues distances, une emprise au sol 5 fois plus faible, des facilités d’enfouissement en sous-marin et sur sites sensibles, des radiations électromagnétiques moindres, une meilleure capacité à tenir les surcharges.

b) Les stations de conversion continu - alternatif sont nécessaires pour se raccorder au

système de transport en alternatif ; elles pénalisent le recours au continu pour de faibles distances (figure 2), compte tenu des coûts des convertisseurs qui utilisent des composants semi-conducteurs de forte puissance encore onéreux.

La technologie classique de convertisseurs à commutation par le réseau (thyristors) présente l’avantage de pertes réduites (2,5%) dues à la commutation naturelle des composants. En revanche, les commutations sont sensibles aux défauts du réseau alternatif, les filtres sont encombrants et parfois difficiles à régler. Cette technologie convient bien pour de très fortes puissances. Les nouvelles technologies de semi conducteurs (IGBT, GTO) permettent de construire des convertisseurs à commutations commandées (onduleur de tension1), capable de

1 Technlogie VSC : Voltage source converter

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contrôler indépendamment la puissance active et la puissance réactive ; ils ont moins encombrants, moins sensibles aux perturbations du réseau. Les pertes de commutations sont plus élevées (4%) d’autant plus que la fréquence de commutation augmente, ce qui limite cette technologie aujourd’hui à la moyenne puissance. Siemens et ABB sont en avance au plan industriel sur ces technologies. Toutefois, des progrès sont possibles dans le champ des techniques de commutation douce. La France a des équipes de recherche en électronique de puissance qui permettraient de revenir à niveau. Cette question de la maîtrise des performances et des coûts des convertisseurs est stratégique pour les systèmes futurs de transport à courant continu haute tension.

c) La technologie du transport à courant continu trouve tout son intérêt lorsqu’il faut enfouir

les lignes ou franchir des bras de mer. La figure 3 illustre les avantages en terme d’efficacité et de coût des câbles sous-marins en continu.

Figure 2 : Répartition des coûts entre l’alternatif et le continu

Figure 3 : Efficacité et investissement comparés des câbles continus et alternatifs

(Source ABB)

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La technologie du continu nécessite donc de nouveaux efforts de R&D et des démonstrateurs pour surmonter les défis suivants : Stations de conversion - montée en ultra haute tension (supérieur à 1000 kV) qui demande une grande

maîtrise de l’isolation de tous les équipements (transformateurs, valves, …) ;

- montée en forte puissance (supérieur à 1000 MW) ;

- optimisation de pertes des convertisseurs de puissance à commutation forcée ;

- réduction des coûts dans les nouvelles conditions très forte puissance et ultra haute tension, en particulier pour les stations de conversion.

Réseaux

- maîtrise des défauts par des disjoncteurs de protection en continu forte puissance et haute tension ;

- passage de liaisons point à point à des réseaux maillés.

Câbles

- réduction des coûts par les câbles synthétiques.

1.3 Un enjeu industriel pour l’Europe qui doit développer des projets sur son territoire pour garder l’avance technologique La capacité totale des installations en continu atteint 70.000 MW répartis dans plus de 90 projets dans le monde d’environ 100 MW à 3000 MW. Les réseaux dénommés encore « supergrids » se multiplient rapidement en Chine, en Inde, en Afrique du Sud, au Brésil ; des perspectives s’ouvrent aux Etats-Unis et en Europe avec les renouvelables et les besoins de renforcement des grands réseaux dans le cadre des programmes « smart grids ». Trois entreprises européennes se partagent le marché : ABB, Siemens et Alstom (après reprise d’Areva T&D). La France n’est pas au premier rang technologique. Les industriels allemands (ABB, Siemens), champions du continu poussent de tels projets (cf. l’initiative DII, Désertec industrial initiative) s’estimant plus avancés techniquement et plus compétitifs. Mais Alstom et Areva T&D ne sont pas distancés, en témoigne par exemple le projet remporté récemment au Brésil. Ils peuvent rester à niveau et s’armer pour le marché à venir en participant à son amorçage dans le cadre d’un grand projet européen coopératif. Les trois principaux constructeurs mondiaux ABB, Siemens, Alstom T&D sont à un niveau technologique équivalent et font désormais des propositions entre 600 et 800 kV, hormis une avance d’ABB et de Siemens sur l’électronique de puissance. En matière de câbles, Prysnian et Nexans dominent le marché mondial. La France a des atouts importants sur l’ingénierie, le fonctionnement des réseaux, et sur les câbles. Pour rester dans les leaders et participer au développement des marchés, elle doit remette l’accent sur l’électronique de puissance. IFA 2000 construite au début des années 80 est un succès français (30 ans d’exploitation sans problèmes), basé à l’origine sur la technologie des convertisseurs à thyristors de Cegelec (entreprise intégrée depuis avec Gec-Alstom dans Areva T&D).

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L’Europe, qui détient encore une avance industrielle doit maintenir sa position ; les Etats-Unis ont quasi abandonné le secteur ; les Japonais et les coréens sont encore présents.

L’avenir de nos industries se construira :

- en augmentant l’effort de R&D pour maintenir une avance technologique ; - en développant la production intérieure renouvelable européenne; les projets éoliens

du Nord tirent aujourd’hui le marché ; - en se redéployant sur l’étranger proche au Sud au travers du Plan solaire

méditerranéen. Transgreen est une opportunité pour des projets de liaisons permettant à la France de déployer ses points forts et de combler son point faible français. Transgreen s’inscrit dans le marché émergent de la production d’électricité renouvelable Le marché mondial est potentiellement très important avec le développement des énergies renouvelables dans la production d’électricité.

La production d’électricité dont le mix mondial est présenté dans la figure 4, comporte une part d’origine renouvelable qui provient aujourd’hui principalement de l’hydraulique, dont la part est voisine du nucléaire. L’enjeu des prochaines décennies concerne la substitution de la production à partir des sources fossiles (67%). La France pionnière, a déjà effectué cette transformation avec le nucléaire.

Figure 4 : Sources de la production d’électricité au plan mondial

(Source REN 21)

Pour de nombreux pays, il s’agira d’équilibrer la substitution à la production d’électricité à base de fossiles par le nucléaire, les énergies renouvelables et la captation/stockage du CO2 (l’avancement de cette dernière filière n’étant toutefois encore qu’au stade de quelques prototypes et probablement peu compétitive avant 2020 voire 2030). A cet horizon, les projections économiques de l’Allemagne considèrent d’ailleurs que des filières éoliennes et solaires de production d’électricité seront parfaitement compétitives. Le marché mondial des énergies renouvelables, en particulier, celui de la production d’électricité va croître rapidement.

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Les « supergrids » s’inscrivent dans l’enjeu plus général des « smart grids » La coordination avec le réseau synchrone existant et la distribution s’inscrivent dans le concept général des « smart grids », dispositifs de pilotage de systèmes complexes avec un contrôle-commande numérique sophistiqué visant à améliorer la sécurité du système électrique et l’efficacité énergétique par le recours généralisé aux technologies de l’information à tous les stades, de la production jusqu’à l’utilisation finale de l’électricité. 1.4 Vers de nouveaux marchés de l’électricité renouvelable Le développement de la production de masse des renouvelables et l’établissement d’un marché et d’un commerce extérieur européen des renouvelables pourraient tirer bénéfice d’un réseau de collecte connectant les différents sites de production : grands projets de parcs d’éoliennes offshore programmés en Mer du Nord allemande et britannique ; perspectives sur la Manche, le Littoral Atlantique ; projets de centrales solaires thermiques en Afrique du Nord, au Sahara et au Proche - Orient inscrits dans le Plan Solaire Méditerranéen ; etc. Le rythme de croissance des renouvelables a été très élevé ces dernières années (20%) ; il marque le pas dans le contexte de la crise financière mais et le développement des renouvelables est inscrit dans les engagements du Plan Energie Climat et de Copenhague. Selon des prévisions ambitieuses, les productions éolienne et solaire concentrées pourraient représenter 10 à 15% de la capacité installée en Europe à l’horizon 2020, pour faire face aux engagements du Plan Energie Climat, à la croissance des besoins en électricité et au remplacement des nombreuses centrales arrivant en fin de vie à partir de 2015.

Pour l’instant le Nord de l’Europe a pris de l’avance dans la production de renouvelables sur grands sites et de nouvelles interconnexions à courant continu (7,5 GW existant, 5 GW planifiés ou en construction d’ici 2013, 10,5 GW à l’étude à l’horizon 2020, basés sur un fort développement de l’éolien offshore). Les idées et les projets sont développés pour la Baltique et la Mer du Nord dans la perspective de créer un marché d’échanges de l’électricité renouvelable entre la Finlande, les Pays-Bas, l’Allemagne et l’Angleterre entraînant les industriels et les compagnies d’électricité, les régulateurs et les gouvernements. La France doit reprendre l’offensive. Des marchés importants s’ouvrent dans le monde entier sur lesquels l’industrie européenne et française doit affirmer sa compétitivité. Etant à l’origine du Plan Solaire Méditerranéen (PSM), qui a incité l’Allemagne à rejoindre l’Union pour la Méditerranée, elle doit s’inscrire dans le mouvement général par une initiative marquée répliquant efficacement à l’offensive Désertec. Le réseau français de transport d’électricité alternatif est optimisé pour le parc des sites nucléaires. L’exploitation du potentiel renouvelable tournée vers les besoins européens et méditerranéens appelle une autre voie. Pour autant, la France ne doit pas manquer la nouvelle génération du grand éolien offshore dont les scénarios optimistes situent le potentiel européen entre 30 et 40 GW dès 2020 et 150 GW en 2030, d’abord au voisinage des côtes ensuite sur plateformes au large. Les grands sites programmés de renouvelables sont localisés en Mer du Nord ou dans le bassin méditerranéen. Mais la situation géographique centrale nord-sud de la France rend le territoire national incontournable, comme pour tous les grands réseaux de transport. La centralisation administrative, le monopole électrique, l’expérience colbertiste de grands projets

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mobilisateurs, hier tant critiqués en Europe, lui donnent ici l’avantage dans un contexte de retour de la politique industrielle et de la régulation d’Etat. Transgreen pourrait développer une vision pour le Sud de l’Europe en coopération avec le Maghreb très ensoleillé et ainsi contribuer à un schéma pan européen équilibré, dont la France par sa position géographique et son potentiel éolien on et offshore devrait être l’acteur clé. Transgreen donnera une haute visibilité à l’engagement européen pour les renouvelables et pour les engagements français et européen de Copenhague. C’est un projet transeuropéen fortement intégrateur alors que les réseaux nationaux historiques font montre de réticences aux concentrations et de frilosité sur les projets communs. La démonopolisation des réseaux de transport favorisera les initiatives innovantes et la pénétration des technologies numériques, enjeu des « smart grids ». L’ambition commune PSM lancée par la France peut jouer un rôle fédérateur pour dépasser les approches nationalistes et conservatrices.

1.5 Ordre de grandeur des coûts économiques

Considérons pour fixer les idées, un système de liaisons à courant continu de 2000 km d’une capacité de 5 GW selon d’une part un schéma de 4 lignes transméditerranéennes et d’autre part un schéma de lignes longues pour acheminer l’électricité vers des grands centres de consommation au Nord.! Ces deux schémas évalués dans les tableaux 1 et 2 montrent qu’en ordre de grandeur, la partie transport transméditerranéenne (8Mrds €) est d’un coût nettement plus élevé que celle des lignes européennes (1,6 Mrds €), compte tenu principalement des tronçons sous-marins.

Tableau 1 : Coût estimatif d’un schéma de transport transméditerranéen

Cas de 4 lignes de 500 km sous-marin et 50 km aérien, en méditerranée

Sous-ensembles Coût unitaire

(€/ kW et 1000 km)Caractéristiques

(km ou MW)

Puissance

(GW) Coûts (M€)

Lignes aériennes 70 50 5 70 Nombre de lignes 4 Câbles sous marins 700 500 5 7 000 Nombre de câbles 4 Stations de conversion 60 1000 5 300 Nombre de station 8 Sur dimensionnement 2 600 Total 7 970

(Source CAS)

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Tableau 2 : Coût estimatif d’un schéma de transport transeuropéen Cas de 2 lignes longues de transmission en Europe

Sous-ensembles Coût unitaire

(€/ kW et 1000 km) Caractéristiques

(km ou MW)

Puissance

(GW) Coûts (M€)

Lignes aériennes 70 1000 5 700 Nombre de lignes 2 Câbles sous marins 700 0 5 0 Nombre de câbles 0 Stations de conversion 60 1000 5 300 Nombre de station 4 Sur dimensionnement 2 600 Total 1 600

(Source CAS)

2 Cadrage économique et prospectif

En préalable à l’étude de faisabilité qui rentrera dans les précisions techniques et financières, il importe d’effectuer un cadrage économique, réglementaire et industriel.! Un groupe de travail prendrait en charge cette étude en réunissant les différentes parties prenantes au CAS, pour le compte du MEEDDM, du MAE/Affaires européennes et du MINEFI/Industrie. Avec les principaux experts, le groupe de travail mènera une étude prospective englobant les aspects techniques, industriels, économiques, financiers, réglementaires et institutionnels. Il devra bien entendu avancer en synergie avec les études en cours. Dans ses différentes dimensions, l’étude devra aller au delà des travaux initiaux du PSM et préparer le passage du sujet au stade industriel. 2.1 Contexte de l’étude : l’initiative Transgreen est une opportunité concrète

pour avancer vers différents objectifs La France a l’ambition de prendre position dans l’électricité renouvelable et le développement des technologies et marchés correspondant en France, en Europe et à l’international.! L’étude devra considérer les éléments suivants : !

! Une présence de l’industrie française dans le Plan solaire méditerranéen ; ! L’existence d’un Consortium industriel complémentaire de Désertec Industrial

Initiative : le développement de centrales solaires sur la rive sud de la méditerranée ne peut se concevoir qu’en liaison avec des projets de transmission et la

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commercialisation sur le territoire européen, au-delà des réseaux de distribution locaux ;

! La participation de l’industrie française à la construction d’infrastructures

européennes des énergies renouvelables et à la définition de régimes réglementaires des lignes marchandes ;

A partir des liaisons transméditerranéennes et du plan homologue des mers du Nord, on peut concevoir la constitution d’un vaste réseau transeuropéen. On observe la naissance d’un nouveau paradigme : compléter et sécuriser le réseau synchrone alternatif traditionnel par les « supergrids » continus ;

! Les technologies électriques des filières vertes :

La conception des centrales renouvelables de nouvelle génération, solaire à concentration et éolien offshore est un enjeu majeur pour prendre pied dans les marchés futurs de l’électricité dé carbonée (cf. emprunt national, axe Développement durable / énergies renouvelables et dé carbonées). Mais les centrales ne se déploieront pas sans des réseaux efficaces et optimisés ; ainsi, il faut ajouter l’enjeu conjoint des grands réseaux dédiés au transport de l’électricité renouvelable ;

! La formation d’un marché de l’électricité renouvelable avec des opérateurs qui

prendront des parts dans la commercialisation de l’électricité verte en Europe et au grand international face à la concurrence étrangère ; La définition d’un éventuel marché européen d’échanges de certificats d’énergies renouvelables (instruments, place de marché) ;

! Les Mécanismes de développement propres (MDP) utiles pour atteindre les objectifs

de réduction des gaz à effet de serre à 2020 (au travers du PSM). !!2.2 Axes de l’étude : la France doit proposer ses propres concepts 2.2.1 Infrastructures :

! Définir selon différents critères, le tracé optimal à 2020 d’un premier tronçon de transport haute tension ; en fonction des grandes zones de production renouvelables, des lieux de consommation, des contraintes du réseau alternatif actuel.

! Evaluer/comparer les options alternatives :

- continu – alternatif ; - distance moyenne, franchissement de détroits / lignes à grande distance

important l’électricité dans les zones à forte densité démographique (Rhénanie, Benelux, Lombardie, …) ;

- construction de nouvelles lignes / renforcement des réseaux existants.

! Esquisser un schéma prospectif d’une topologie de réseau plus complet à l’horizon 2050.

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2.2.2 Technologies :

! Identifier les verrous technologiques à lever sur les dix à vingt prochaines années, les courbes d’apprentissage et les coûts dans un roadmap technologies et produits ;!

! Approfondir la dimension électronique de puissance.! 2.2.3 Marchés de l’électricité verte :

! Analyser les caractéristiques des marchés futurs (clients) de l’électricité verte en Europe ; parts de marchés en local (15 GW) et à l’export vers l’Europe (5GW).

! Identifier les conditions et les prix de cette électricité permettant la rentabilité des

investissements d’infrastructures. Rôle des tarifs de rachat. 2.2.4 Instruments spécifiques pour donner de la flexibilité aux échanges d’électricité verte entre Etats :

! Examiner les possibilités de s’appuyer sur ces instruments pour contribuer au financement des infrastructures et répondre à moindre coût aux objectifs renouvelables nationaux à 2020 ; liens avec la fiscalité carbone (utilisation du revenu des enchères) ;

! Analyser le régime européen et international des concessions transnationales de

transport d’électricité, le cadre réglementaire et juridique européen de lignes à courant continu.

2.2.5 Synthèse des investissements :

! Présenter des scénarios ; ! Etudier les variations en fonction du taux d’actualisation, …

!!2.3 Proposition de groupe de travail !Président : Christian Stoffaës

Rapporteurs : Hervé Pouliquen (CAS), Richard Lavergne (MEEDDM)

Membres :

- Ministère de l’écologie, de l’énergie, du développement durable et de la mer : CGDD, DGEC, STEEGB

- Ministère de l’économie, de l’industrie et de l’emploi : CGIET, IGF

- Ministère des affaires étrangères et européennes

- Ministère de la Recherche

- UPM

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- CRE, ADEME

- Industriels : MEDEF, EDF, RTE, GDF SUEZ, VEOLIA, ALSTOM T&D, SCHNEIDER, NEXANS, PRYSNIAN, St GOBAIN

- Banques : CDC, HSBC, BNP, SG

- UFE, SER, Observ’er, RAC

- Pôles de compétitivité : Tennerdis

- Universités/Laboratoires : économie, Paris Dauphine, Institut d’économie industrielle (IDEI), ESE, LARSEN (Cired – Ecole Polytechnique), Université de Rennes ; LEEI Toulouse.

!!3 Mise en place du consortium Transgreen Initiative

3.1 Principe Dans un premier temps, il s’agit de mobiliser les acteurs scientifiques, industriels, gestionnaires de réseaux autour d’une étude de faisabilité lourde : Transgreen doit être le pôle fédérateur des ambitions européennes pour l’électricité durable ; les projets relèvent des initiatives industrielles ; la collecte, du service public européen sous des formes de partenariats public-privé et internationaux. Les partenaires sont européens et un à deux pays pilotes sur la rive sud méditerranéenne : l’Allemagne en premier lieu, très intéressée mais concurrente ; mais aussi l’Italie, l’Espagne, etc. Un partenariat public-privé permettra de constituer un Consortium d’industriels et de gestionnaires de réseaux pour la réalisation et l’exploitation du projet Transgreen. Le Consortium aura également pour mission d’engager une initiative européenne dans le cadre du Plan Energie Climat, de l’UPM, des engagements de Copenhague pour proposer un texte communautaire requérant les Etats membres d’instituer des régimes de concession de transport à courant continu, constituant l’amorce d’un régime de concession communautaire qui s’inscrira aussi dans le cadre de la politique des grands réseaux transeuropéens et de la sécurité d’approvisionnement énergétique. 3.2 Estimation du budget industriel d’études pour Transgreen Le Consortium doit se doter des moyens nécessaires à la réalisation des études de faisabilité de premiers tronçons qui pourraient être réalisés d’ici à une dizaine d’années. L’implication des actionnaires de Transgreen pourra se concrétiser par des apports en industrie (main d’œuvre) et des contributions financières au budget des moyens de fonctionnement. Le tableau 1 propose une simulation du budget ventilé selon les axes d’étude, s’élevant à 5 M€/an, comprenant la main d’œuvre et les frais de fonctionnement. Répartie sur une douze d’actionnaires (huit en France, quatre à l’étranger), EN MOYENNE, la contribution financière annuelle s’élèverait à 200 000 € et une mise à disposition d’une personne et demi se consacrant aux études dans ses différents champs.

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Un apport public vers les partenaires français pourrait émaner de l’emprunt national pour le soutien aux technologies et aux études en préparation de l’avenir. La contribution financière pourrait ainsi être ramenée à 100 000 € / an pour chacun des dix actionnaires. Les fonds publics contribueraient ainsi à 25% du projet selon des modalités à préciser.! Les partenaires français : EDF, RTE, Alstom T&D, Prysnian, Nexans, GDF Suez, Véolia, CEA2. Les partenaires étrangers : Désertec, Enel, Terna, Red eletrica,

Tableau 3 : Simulation du budget annuel du Consortium

Mise à disposition de compétences par les industriels actionnaires : apport en industrie

(personne / an)

Moyens de fonctionnement : logistique, achats, calculs, déplacement, frais généraux

critères 1 études des options de tracés, réseaux maillés, production/consommation 2 exploitation 1

Ingénieurs

technologies, verrous, roadmap 2 calcul des investissements, coûts, 2 prix, marchés 1 Economistes

études d'impacts, acceptabilité, intégration dans les sites 1

régimes d'échanges transeuropéen et transméditerranéen, régimes des concessions 2 tarifs de rachat, contrats 1

Juristes lien avec ETS, MDP 0,5 Direction, coordination, stratégie, finance 3

Coût unitaire chargé, en moyenne 150 000€/an 16,5

Sous-total par an 2 475 000,00 € 2 475 000 €

dont subventions 50%, notamment grand emprunt

Budget total par an 4 950 000,00 €

Contribution moyenne par actionnaire (pour 12 membres)

1,4

103 125 € (incluant la subvention)

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4 Références internationales

Les liaisons à courant continu sont en plein développement accompagnant le développement des énergies renouvelables. Les négociations internationales du climat, les engagements de Copenhague vont conduire à de multiples projets concrets et à des avancées technologiques dans le monde. Une offensive technologique est engagée de la part des Etats-Unis, au travers du Plan Obama sur les renouvelables et les « smart grids » ; les projets apparaissent en Chine et dans les grands émergents.! En Europe : Les nouvelles visions à 2030 – 2050 d’un grand marché européen de l’électricité renouvelable se concrétisent en 2009 et en 2010 par le lancement des premières études de faisabilité. Les pays du Nord sont en avance dans le développement de très puissants champs éoliens et s’organisent pour préparer les interconnections continues et les règles d’un nouveau marché de l’électricité verte. A cet horizon, les grandes champs renouvelables éoliens et solaires pourraient fournir au moins 20% à 40% de l’électricité consommée en Europe totalisant une somme de projets de 150 à 300 GW. 4.1 Une mobilisation de l’Europe du nord pour développer le marché de

l’électricité et l’éolien offshore Pour l’instant le Nord de l’Europe a pris de l’avance vers un scénario qui ressemblerait au Master Plan à 2030 de l’EWEA (figure 5) illustrant les liaisons inter pays et entre les sites éoliens.!

Figure 5 : Ligne existantes et scénario à 2030 de développement

des réseaux des Mers du Nord

(Source EWEA)

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4.1.1 De nouvelles visions nationales pour l’Europe de l’électricité renouvelable SUPERGRID : Le développeur irlandais de projet Mainstream Renewable Power a élaboré le projet de créer un super réseau électrique reliant entre eux les parcs éoliens offshore du Royaume-Uni, d'Allemagne, des Pays-Bas et des États baltes (figure 6). L'ampleur des travaux nécessitera la construction de deux nouveaux ports au Royaume-Uni pour gérer le nombre de turbines et autres structures qui devront être envoyées vers les parcs éoliens. Le potentiel existe pour faire de ces deux ports des pôles d'excellence en matière de R & D et de fabrication. Le porteur du projet a demandé le soutien de l’UE et de la BEI pour une flotte de navires usines (6 Mrds€). Il déclare aussi : "Il faudra sans doute pour que cela se réalise que l'U.E. se dote d'un opérateur offshore spécifique. Cette vaste entreprise de longue haleine exige un cadre européen. Mais elle nécessite aussi le génie du secteur privé à innover, à prendre des risques, et à fournir les solutions techniques à moindre coût ".

Figure 6 : Projet Supergrid

GB : La Grande Bretagne vient d’annoncer les résultats d’un appel d'offres pour la construction au cours des 12 prochaines années, de neuf fermes éoliennes offshore d'une puissance de 32 GW et principalement situées dans la mer du Nord. Ce programme permettra de porter en 2020 à 25% la part renouvelable dans la production d’électricité du pays. PSM :

Les options pour les liaisons à courant continu entre le Maghreb et l’Europe, complément à Medring synchrone sont présentées dans la figure 7.

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Figure 7 : Cinq options pour les liaisons à courant continu entre le Maghreb et l’Europe!

Figure 8 : Medring synchrone!

(Source : Réalités industrielles – Annales des Mines – nov. 2009)

!

4.1.2 Les études de faisabilités européennes

RPS Group2 vient de se voir attribuer l'appel d'offres pour une étude de faisabilité afin d'établir un réseau offshore en mer d'Irlande, reliant les côtes irlandaise et écossaise. Le gouvernement de la République d'Irlande travaille main dans la main avec ses homologues d'Irlande du Nord et d'Écosse pour ce projet qui vise à raccorder l'électricité produite par les éoliennes offshore et les énergies marines. L’étude est partiellement financée par le programme européen Interreg3. ! 2 Groupe international anglais de conseil en énergie et infrastructures (bureaux : GB, Irlande, Pays-

Bas, Australie et Asie, Canada, Etats-Unis) 3 Depuis 1990, ce sont la France et la Grande Bretagne qui s'associent dans ce programme, à la mise

en place de projets régionaux au bénéfice mutuel. A ce titre, les projets doivent avoir une portée cohérente et durable sur la population. En lien avec le fonds européen FEDER.

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Le bureau d’étude Désertec constitué fin octobre 2009 a lancé une étude de faisabilité pour élaborer des plans d'investissement réalisables au cours des trois prochaines années. Touchant l'ensemble de l'espace euro méditerranéen, ce projet d'infrastructure ambitionne, à l'horizon 2050, de fournir 15% des besoins en électricité de l'Europe. !Les secteurs énergétiques des neuf pays vont concevoir ensemble un plan de travail pour relier les parcs d'éoliennes des différentes mers du Nord de l'Europe. Les premiers raccordements devraient intervenir à partir de 2015, tandis qu'un plan complet sera présenté par les ministres concernés à l'automne. La déclaration commune visant à développer un vaste réseau d'éoliennes offshore dans la région "des mers du Nord", a été signée début décembre 2009 en marge d'une réunion des ministres de l'Energie par la Belgique, les Pays-Bas, la Suède, le Danemark, l'Allemagne, le Luxembourg, la France, le Royaume-Uni et l'Irlande.

4.1.3 Les projets européens

OffshoreGrid Ce projet développe la topologie et les techniques d’un réseau offshore dans le Nord de l’Europe et conjointement un cadre régulatoire qui tient compte des questions économiques, politiques et réglementaires. Le projet associe les acteurs politiques, l’industrie et les gestionnaires de réseaux. Sont concernées, les pays riverains de la Baltique, de la Mer du Nord, de la Mer d’Irlande. Windspeed Le projet élabore la feuille de route du déploiement de l’éolien offshore en Mer du Nord ; il se concentre sur les questions de coordination politique et conditions réglementaires. Windspeed apportera des éléments d’aide à la décision, précisera le potentiel technique offshore de la région et le potentiel économique résultant notamment de nouvelles règles de marché concernant les renouvelables. Plan de relance européen sur l’énergie Dans le cadre de l'enveloppe de près de 4 Mrds€ que l'Union européenne a réservée en mai 2009 à des projets énergétiques destinés à soutenir la relance économique, la Commission a accordé 1 Mrds€ à six projets de capture et de stockage du carbone (CCS) et 565 M€ à neuf projets d'éoliennes en mer. 4.2 Etats-Unis : les projets "Green power superhighways" Les Etats-Unis entendent rattraper leur retard dans le développement énergétique durable et dans les infrastructures électriques et retrouver un leadership mondial dans les technologies du développement durable, notamment par le dynamisme de la Silicon Valley.

Lancé en 2008, le programme Joint Coordinated System Plan (JCSP) développe un concept de réseau de transport régional connecté au système existant et reliant de grandes zones de production à base de renouvelables (figure 9). JCSP implique la majorité des grands opérateurs du réseau interconnecté Est. Le scénario 20% d’éolien, envisage 230 GW de capacités éoliennes d’ici 2024 (contre 60 GW dans le scénario de référence) et 15 000 miles de nouvelles lignes très haute tension dont les trois quarts en "ultra" haute tension (EHV)

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réparti pour moitié entre l’alternatif sous 765 kV et le continu sous 800 kV, soit environ deux fois les niveaux de tension actuels (400 kV). Le projet atteindrait 1050 Mrds$ dont 80 Mrds$ pour le seul réseau. L’analyse se poursuite après la constitution d’un nouveau groupe EITAG (Eastern Interconnection Transmission Assessment Group).

Les initiatives politiques aux Etats-Unis devraient permettre d’amorcer la réalisation de ce concept : le volet énergie du Plan de relance de l’administration Obama prévoit d’investir 150 Mrds$ sur les 10 prochaines années pour permettre aux scientifiques, aux ingénieurs et aux industriels de développer les énergies alternatives et les infrastructures correspondantes. 20 Mrds$ seront consacrés à l’ébauche d’un nouveau réseau électrique. Par ailleurs, le DOE a annoncé un dispositif massif de soutien aux projets de production éoliens et solaires.

Sur le plan réglementaire, la FERC a récemment (19/02/2009) accordé une réservation de la moitié des capacités de nouvelles lignes de transport aux producteurs d’éolien afin de favoriser leur financement. Ex. projets 2014 : 500 kV DC : Wyoming - Nevada (1100 miles, 3 GW) et Montana – Nevada (1000 miles, 3 GW). !!

Figure 9 : Scénario du JCSP

!!!

Lignes en continu 800 kVLongue distance (noir)Courte distance (gris)

Lignes en continu 800 kVLongue distance (noir)Courte distance (gris)

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5 Axes d’actions immédiates

Ligne directrice des propositions Les propositions d’action s’ordonnent autour de la mise en place et du lancement des premières actions du Consortium Transgreen Initiative : Proposition 1 : Budget industriel d’études de Transgreen Initiative Réunir au travers du Consortium Transgreen Initiative un budget d’étude sur la période 2010-2012 de 5 M€ / an (main-d’œuvre et frais de fonctionnement) pour fédérer les compétences sur les réseaux du futur de l’électricité renouvelable (R&D technologique, marketing, ingénierie financière). Solliciter le soutien de l’emprunt national dans le cadre de l’axe Développement durable / Energies dé carbonées à hauteur de 25% soit environ 1,25 M€ / an. Proposition 2 : Recherche développement et Démonstrateurs Lancer un programme national de R&D couvrant les technologies des réseaux et des centrales de Transgreen/ PSM pour faire l’apprentissage des technologies, en coordination avec le Ministère de la Recherche ; Anticiper le développement de l’ingénierie et de l’industrie des grands réseaux ultra haute tension. Proposition 3 : Premier projet pilote du PSM avec le Maroc, premier pays à avoir lancé un plan cohérent au travers d’une nouvelle agence Proposer un plan d’exportation vers l’Europe ; Travailler avec le CEA sur la partie production (centrale solaire) impliqué sur ce sujet dans l’axe Développement durable / Energies dé carbonées de l’emprunt national. Proposition 4 : Promotion internationale Désertec a un lobby communautaire important ; les projets du Nord ont 3 ans d’avance : lancer le plan médias, lobbying communautaire, lobbying Afrique du Nord – Moyen Orient, pour faire connaître le projet Transgreen Initiative ; Etablir des collaborations européennes avec les pays limitrophes de la France pour le co-développement de Transgreen Initiative. !

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ANNEXE 1 : LETTRE DE MISSION

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