La voie est libre: une étude de l’EPF de Zurich confirme la faisabilité de la feuille de route Helion.

Une étude de l’EPF de Zurich, mandatée par Helion, Swissolar et le Conseiller national Jürg Grossen, parvient à la conclusion suivante : Le modèle d’énergie Helion est non seulement techniquement «faisable», mais également plus économique que le scénario «Poursuite de la politique énergétique actuelle» (PEA) basé sur les énergies fossiles, tel qu’il apparaît dans les Perspectives énergétiques 2050+ de l’Office fédéral de l’énergie.  

Que nous apprend la feuille de route ?  

La feuille de route d’Helion montre la voie à suivre pour notre futur système électrique. À cet égard, la feuille de route table sur un fort développement des énergies renouvelables, en particulier du photovoltaïque.   

Du côté de la demande, la voie tracée par la feuille de route se distingue par un nombre élevé de voitures électriques et de pompes à chaleur. À l’horizon 2035, pratiquement tous les nouveaux véhicules devront être électriques. Ce scénario est d’autant plus logique que la mise en circulation de véhicules à essence et diesel sera pratiquement interdite par l’UE d’ici 2035https://www.consilium.europa.eu/de/infographics/fit-for-55-emissions-cars-and-vans/.  

Pour atteindre un équilibre constant de la production et de la demande d’électricité, la feuille de route de Helion repose sur l’idée d’un grand nombre de systèmes de stockage d’électricité décentralisés – incluant à la fois les batteries domestiques et les batteries de voiture. La charge bidirectionnelle et, partant, l’intégration des batteries de voiture dans le réseau électrique ouvrent la voie à un potentiel de stockage égal à la somme de toutes les centrales à accumulation par pompage de la Suisse. Comme le démontre une autre étude de l’EPFde Zurich, une intégration intelligente des batteries de voiture dans le système énergétique permettrait de réduire également les coûts du système électrique à hauteur de 6,5 milliards de francs d’économies.  

Noah Heynen, CEO et cofondateur de Helion, est lui aussi convaincu: la transition énergétique passe dans une large mesure par une transition des carburants fossiles vers l’électrique. 

Que nous montrent les résultats de l’étude? 

Concrètement, l’étude actuelle de l’EPF de Zurich parvient à la conclusion que l’avantage, tant en ce qui concerne les coûts totaux que les coûts de revient du système électrique, revient à la feuille de route de Helion (fig.1). Même dans les tests de scénario reposant sur un développement accru du PV à l’étranger et des restrictions du négoce de l’électricité avec l’UE, la feuille de route de Helion reste, avec celle du conseiller national Jürg Grossen, la plus favorable. 

Figure 1: Coûts de revient de l’électricité (1a) et coûts totaux du système électrique (1b) de 2020 à 2050. Les coûts incluent les frais d’exploitation et d’entretien, les frais d’investissement ainsi que les coûts et les recettes respectives des importations et des exportations d’électricité. 

Figure 2: Importations nettes Hiver. 

ETH Studie: Assessing the Feasibility of Scenarios for the Swiss Electricity System

Qu’est-ce que cela signifie pour le système énergétique global?

L’étude de l’EPF de Zurich montre qu’un système électrique inspiré de la feuille de route de Helion présente à la fois des coûts totaux et des coûts de revient plus faibles que dans le scénario «Poursuite de la politique énergétique actuelle». Mais qu’est-ce que cela signifie pour l’ensemble du système énergétique, c’est-à-dire si l’on y intègre les coûts liés aux combustibles et aux carburants ainsi que ceux du réseau de distribution de chaleur et d’électricité?  

Dans son propre calcul, Helion a comparé les coûts énergétiques totaux de sa feuille de route avec ceux du scénario «Poursuite de la politique énergétique actuelle». Il en ressort que dans la feuille de route de Helion, les coûts sont environ 4% moins élevés que dans le scénario «Poursuite de la politique énergétique actuelle» et 9% moins élevés que dans le scénario Base Zéro de la Confédération (voir fig. 3). Le remplacement des carburants et combustibles fossiles – c’est-à-dire l’essence, le diesel, le mazout et le gaz – permet à lui seul d’économiser 52 milliards de francs à l’horizon 2050. Un tel constat est d’autant plus remarquable que le scénario «Zéro émissions nettes» (Base ZÉRO) des Perspectives énergétiques 2050+ s’avère sensiblement plus onéreux que le scénario «Poursuite de la politique énergétique actuelle» (PEA). La feuille de route de Helion permet de réduire les coûts de manière significative en combinaison avec l’électrification des transports et la mise à disposition de technologies de stockage à court et à long terme (voir fig. 4).

Figure 4: Coûts cumulés à l’horizon 2050. Les limites du système pour les scénarios PEA* et Base ZÉRO* ont été adaptées aux fins du présent calcul des coûts. Les coûts qui ne sont pas engendrés directement au niveau du système énergétique n’ont pas été pris en compte (ex. rénovation des bâtiments, adaptation des processus industriels, frais de déplacement). L’estimation des coûts absolus se fonde sur l’étude AES «Avenir énergétique 2050» et sur les Perspectives énergétiques 2050+ de l’OFEN. Les coûts du système électrique découlent de l’étude de l’EPFZ, et ceux du réseau de distribution sont tirés de l’étude sur les coûts du réseau de distribution réalisée par l’OFEN.

Figure 3: Émissions de CO2 cumulées à l’horizon 2050. 
* Services, ménages, agriculture et affaires militaires 
** Production d’électricité, centrale de chauffage, UIOM, raffineries 

L’électrification du secteur des transports et de la production de chaleur est à mettre au crédit de cette évolution. À ce titre, les feuilles de route de Helion, de Swissolar et de Grossen pointent une réduction des émissions de CO2 inférieure, respectivement, de 34%, 36% et 38% à celle du scénario PEA (fig. 4).  

L'étude actuelle de l'EPF de Zurich le démontre clairement : La combinaison d'un développement massif des énergies renouvelables - solaire en tête - et d'un abandon des véhicules et des chauffages fonctionnant aux carburants fossiles représente la meilleure solution pour le climat et la solution financièrement la plus raisonnable pour notre système énergétique. La voie est toute tracée, pourquoi hésiter? 

Questions et réponses: étude de faisabilité des feuilles de route de Helion, de Swissolar et de Jürg Grossen.  

Cette étude confirme la faisabilité et l’intérêt économique de la transition énergétique.   

• Premièrement, cette étude montre que les feuilles de route de Helion, de Swissolar et de Grossen sont «faisables». Faisables, cela veut dire que la demande en électricité de la Suisse peut être couverte à tout moment par les capacités de production disponibles – y compris l’hiver et pendant la nuit.   

• Toutes les feuilles de route proposées affichent des coûts de production de l’électricité – c’est-à-dire les coûts de sa fourniture – inférieurs à ceux du scénario «Poursuite de la politique énergétique actuelle» (PEA). Ce constat est d’autant plus frappant que la demande en électricité y est sensiblement plus élevée que dans le scénario PEA, largement tributaire des énergies fossiles.   
• Les feuilles de route révèlent par ailleurs quelques divergences: ainsi, dans le cas de référence, la feuille de route de Helion est la moins chère, et celle de Swissolar la plus onéreuse. Dans l’hypothèse de restrictions du négoce de l’électricité, la feuille de route de Grossen s’avère la moins coûteuse du fait du développement des installations Power-to-gas et Gas-to-power.

Quelle est l’idée qui sous-tend les différentes sensibilités? 

• Le Net-Transfer-Capacity 30 (NTC 30), soit le scénario du pire concernant l’accord sur le négoce de l’électricité avec l’UE: 70% des capacités de réseau transfrontalières seraient alors réservées au négoce entre les membres de l’UE. La Suisse devrait donc se contenter des 30% restants.  
• Scénario plus décentralisé: nous avons également testé le scénario d’un recul de l’éolien offshore en Europe et d’une extension du parc solaire européen. 

La figure 8 de l’étude montre que la feuille de route de Grossen prévoit une poursuite des importations d’électricité jusqu’en 2050. Cela n’est-il pas contradictoire avec l’affirmation selon laquelle les installations Gas-to-power de cette feuille de route contribueraient à un renforcement de la sécurité d’approvisionnement? 

Le modèle cartographie le négoce de l’énergie. Le contrat est attribué aux installations de production capables de produire l’énergie la moins chère à un moment donné. Dans ce cas, l’augmentation des importations est liée au fait que l’électricité la moins chère est produite à l’étranger, et non au fait que la Suisse manquerait d’installations de production.  

L’étude affirme que la Suisse demeure tributaire des importations d’électricité en hiver. 

C’est exact. Les quantités importées restent toutefois dans le même ordre de grandeur que les années précédentes. Le scénario PEA se présente tout autrement. La dépendance aux importations y augmente massivement jusqu’en 2050, en particulier pendant la période hivernale. 

Que nous disent les scénarios concernant le recours au V2G? 

Dans le système électrique de demain, le V2G (Vehicule-to-grid) va être amené à jouer un rôle essentiel dans la stabilité du réseau et dans l’intégration des énergies renouvelables. La diffusion du V2G dans les feuilles de route fait écho au scénario moyen de l’étude V2G.

Les simulations du modèle Nexus-e de l’EPFZ ne couvrent que les journées des années 2020, 2030, 2040, 2050. Et encore, seulement un jour sur deux. Peut-on vraiment s’y fier?  

Au cours de ces journées, le modèle calcule la production et la consommation heure par heure en Europe et en Suisse, puis détermine pour chacune de ces heures le site de production qui offre la meilleure rentabilité parmi tous les sites existants. La résolution temporelle du modèle est tout à fait suffisante pour fournir une information statistiquement pertinente sur la faisabilité et l’intérêt économique des scénarios.  

La feuille de route de Grossen table sur une utilisation de plus en plus fréquente des installations Power-to-X pour le stockage saisonnier de l’énergie. Quelle est l’ampleur du recours à ces installations dans les différents scénarios?   

Lorsque la demande en électricité est supérieure à la production d’électricité suisse, on se tourne alors soit vers des importations d’électricité, soit vers des sources d’énergie basées sur l’électricité, comme par exemple l’hydrogène, lesquelles sont alors «reconverties» en électricité. Le modèle de l’EPFZ opte systématiquement pour la source d’électricité la plus avantageuse pour le système.  Les calculs figurant dans l’étude de l’EPF de Zurich montrent que la «reconversion en électricité» de sources d’énergie basées sur l’électricité n’est nécessaire que dans un petit nombre de cas. Manifestement, même en cas de réduction des importations sur fond de restrictions du négoce de l’électricité, la production nationale suffit à couvrir le gros de la demande. Et pourtant: les calculs montrent qu’en cas de capacités de réseau transfrontalières restreintes, le scénario le plus intéressant financièrement est celui de Grossen, qui comporte une part accrue d’installations Power-to-X.  

La figure 11 montre une forte hausse des importations nettes dans les feuilles de route de Helion et de Swissolar, associée à l’hypothèse d’un développement renforcé du PV en Europe. Comment l’expliquer? 

Cette hausse s’explique par la réduction des exportations. L’extension du PV en Europe entraîne une baisse de la demande d’électricité solaire suisse avec, à la clé, un recul des exportations et, par conséquent, une hausse des importations nettes.  

Dans l’«interprétation des auteurs», ces derniers s’appuient, dans le cas du scénario PEA, sur l’étude de l’AES «Avenir énergétique 2050» comme base de calcul des coûts hors système électrique. Pourquoi ne s’appuient-ils pas sur l’estimation des coûts d’investissement de l’OFEN de 1’400 milliards de francs? 

Les Perspectives énergétiques 2050+ ont défini une autre limite du système pour les coûts totaux du scénario PEA. Dans notre analyse, nous ne prenons en ligne de compte que les infrastructures directement liées au système énergétique. Ainsi, les adaptations de processus du secteur industriel et les rénovations de bâtiments, par exemple, ne sont pas prises en compte. C’est pourquoi les 1’400 milliards de francs ne correspondent pas aux hypothèses établies. 

Dans vos calculs sur les coûts du système énergétique global, vous parvenez à la conclusion que les feuilles de route sont plus avantageuses que le scénario PEA. Ce constat est d’autant plus surprenant que le scénario Base Zéro est malgré tout nettement plus onéreux. 

C’est vrai. Par rapport au scénario Base Zéro, les feuilles de route tablent avant tout sur une électrification accrue des transports avec, comme corrélation, une réduction accrue des énergies fossiles. Les calculs sont par ailleurs délibérément basés sur une autre limite de système que dans le cas des Perspectives énergétiques, de sorte que les investissements qui ne sont pas directement liés à la production et à la distribution d’énergie ne sont pas pris en compte.

Dans vos calculs, comment reflétez-vous les coûts de stockage de l’hydrogène et des gaz synthétiques?   

Les coûts de la «reconversion en électricité» des sources d’énergie basées sur l’électricité sont reflétés dans les coûts variables des calculs du système électrique de l’EPFZ. Pour le secteur industriel, par exemple, les coûts de l’utilisation ultérieure des sources d’énergie basées sur l’électricité sont intégrés dans les coûts des sources d’énergie basées sur l’électricité. En l’état actuel des connaissances, nul ne peut dire sous quelle forme l’énergie sera stockée, ni si elle sera ou non exportée en été et réimportée en hiver. L’étude sur l’énergie publiée par l’AES s’achève sur la conclusion que la Suisse couvrira ses besoins en hydrogène principalement par l’importation. Face à cette incertitude, les coûts de production et de «reconversion» en électricité ont certes été inclus, mais aucun coût supplémentaire n’a été retenu par rapport au scénario Base ZÉRO pour le stockage des sources d’énergie basées sur l’électricité.