Énergie éolienne : est-elle nécessaire au mix énergétique ?

L’énergie éolienne est-elle nécessaire dans le
mix énergétique ?
Scénario négaWa 2022....................................................................................................................1
Transion 2050 – ADEME...................................................................................................................2
Futurs énergéques 2050 - RTE..........................................................................................................2
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Pourquoi se poser la question ?
Le développement de l’énergie éolienne fait face à des opposions nombreuses, non seulement de
parculiers ou riverains concernés, mais également de personnalités médiaques ou poliques de tous
bords. Au sein des associaons de protecon de l’environnement, il suscite souvent une grande méfiance,
voire une franche opposion. Le photovoltaïque est loin de susciter un tel niveau d’opposion.
Si la nécessité de la décarbonaon de la société, notamment de la producon d’énergie, fait a peu près
consensus (au moins sur le principe et à terme non précisé), une queson est implicitement posée : s’il faut
développer les énergies renouvelables électriques, ne pourrait-on pas développer plutôt le photovoltaïque
que l’éolien ?
Ce que montrent les études prospectives
Trois études prospecves sérieuses assez récentes ont examiné les différents chemins permeant
d’aeindre la neutralité carbone en 2050 : Transion 2050 (ADEME), Futurs énergéques 2050 (RTE),
Scénario négaWa 2022 (associaon négaWa). Bien que conduites avec des objecfs différents, elles
permeent de donner une bonne vision des possibilités et des contraintes. L’annexe 1 présente un résumé
des principaux éléments concernant l’énergie électrique issus de ces études prospecves. Quelques
éléments concernant l’énergie éolienne en sont présentés ci-après.
Scénario négaWatt 2022
Le scénario négaWa 2022
1
a pour objet de tracer un chemin réaliste vers une société plus durable et plus
1 Le premier scénario négaWa a été publié en 2003. L’associaon a actualisé et affiné son scénario à plusieurs

équitable. Il ne s’intéresse pas qu’à la producon d’énergie mais à l’ensemble du fonconnement de la
société. Il ne présente pas différentes hypothèses de mix énergéque ; le mix proposé permet l’aeinte de
l’objecf dans le cadre d’une opmisaon sous contrainte. L’étude ne présente pas les conséquences d’une
variaon du mix électrique (notamment : parts respecves de l’éolien, du solaire…). Elle précise néanmoins
que, du fait de ses caractérisques (notamment facteur de charge, qui permet de limiter les besoins de
flexibilité et de stockage), « l’énergie du vent est, dans le scénario négaWa 2022, la principale source de
producon d’électricité en 2050. »
2
. L’annexe 2 montre clairement l’importance majeure de l’éolien dans ce
scénario.
Transition 2050 – ADEME
Dans son étude prospecve « Transion 2050 », l’ADEME examine différents scénarios d’évoluon de la
société, et recherche, pour chacun de ces scénarios, les voies possibles pour aeindre la neutralité carbone
en 2050. Comme le scénario négaWa 2022, elle ne présente pas différents mix éolien-solaire pour chacun
de ses scénarios. Les mix proposés résultent d’une opmisaon des coûts globaux de chaque scénario,
dans le cadre de l’évoluon sociétale correspondante (notamment : acceptabilité) et sous contrainte de sa
faisabilité, intégrant non seulement la producon d’énergie mais également les réseaux et les flexibilités
nécessaires pour équilibrer le système à un pas de temps horaire.
Le graphique en annexe 3 montre bien la part majeure de l’énergie éolienne dans tous les scénarios.
L’éolien terrestre n’a une producon globale inférieure à celle du photovoltaïque que dans les scénarios
comportant du nouveau nucléaire (S3Nuc et S4), ainsi que dans le scénario S3EnR-Offshore qui compense
largement par l’éolien en mer.
Futurs énergétiques 2050 - RTE
L’étude de RTE est focalisée sur la queson de l’énergie électrique. Elle se fonde sur le niveau de
consommaon d’énergie finale prévue par la PPE 2 et cherche les différents moyens de réussir la transion
correspondante. Les différents scénarios et les mix de producon correspondants sont présentés en
annexe 4.
On constate la part toujours importante de l’éolien, même si la producon de l’éolien terrestre n’est pas
toujours plus importante que celle du photovoltaïque
3
. Néanmoins, même dans le scénario « nucléaire ++ »
de RTE (scénario N03), un développement important de l’énergie éolienne reste nécessaire
4
, même s’il est
bien sûr neement inférieur à ce qui est nécessaire sans nouveau nucléaire.
L’étude explore en outre plusieurs mix électriques possibles entre l’éolien et le photovoltaïque. Elle
explique clairement que le développement de l’éolien a été limité pour tenir compte de la mauvaise
acceptabilité de l’éolien en France et qu’un mix opmisé aurait conduit à considérablement limiter le
photovoltaïque au profit de l’éolien, du fait de la meilleure adaptaon du profil de producon de ce dernier
reprises depuis.
2 cf. volume 4 « Le scénario en détail » du scénario négaWa 2022 , p. 78/115.
3 NB : il y a lieu de comparer les producons, et non les capacités installées, car l’éolien a un facteur de charge
sensiblement plus élevé que le photovoltaïque.
4 cf. annexe 4. Le document « Futurs énergéques 2050 – Principaux résultats » indique également (p. 27/66) :
« Respecter les objecfs climaques passe aussi nécessairement par un développement de l’éolien, qui constue
aujourd’hui une technologie mature aux coûts de producon faibles, suscepble de produire des volumes
d’électricité importants. S’il sera possible de « doser » entre l’éolien terrestre et l’éolien en mer en foncon des
opportunités économiques et des problémaques d’acceptabilité, un parc minimal d’une quarantaine de gigawas
d’éolien terrestre, ainsi que la construcon d’un parc d’éoliennes en mer de l’ordre de 25 GW, apparaissent
nécessaires. Aeindre ces niveaux ne soulève pas d’enjeu économique ou technique (sauf sur l’éolien en mer
floant), mais bien une queson d’acceptabilité même si celle-ci doit être mise en regard de comparafs européens
: l’Allemagne s’est déjà dotée d’une capacité de producon éolienne terrestre de 50 GW en 15 ans, le Danemark
aeint 4,5 GW pour un pays d’une surface représentant moins de 8 % de celle de la France métropolitaine, et le
Royaume-Uni – qui a développé en 20 années un parc de 10 GW d’éoliennes en mer – aeindra 20 GW d’ici 2030. »
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par rapport aux besoins
5
.
L’annexe 5 montre bien les conséquences des différents mix énergéques éolien/photovoltaïque en
maère d’excédents ou de déficits de la producon par rapport à la demande. Il est clair que, du fait que le
photovoltaïque ne produit que le jour, et est plus forte en été qu’en hiver alors que la demande est plus
forte en hiver, une forte proporon de photovoltaïque génère des déséquilibres qui deviennent vite
rédhibitoires.
Une contrainte majeure : l’équilibre du réseau
La producon d’énergie électrique et la demande doivent être équilibrées en permanence et en temps réel.
Tant que la majeure pare du parc de producon électrique est pilotable (centrales thermiques fossiles ou
nucléaires, grande hydraulique), l’introducon d’EnR non pilotables (photovoltaïque, éolien) ne pose pas de
difficulté et peut même être bénéfique au plan économique. C’est la situaon dans laquelle nous sommes
encore aujourd’hui. Mais si la part des énergies renouvelables non pilotables (solaire, éolien) dans le mix
énergéque devient importante, les choses deviennent plus complexes.
Lorsque la producon et la demande instantanées ne sont pas égales, l’équilibre du réseau électrique ne
peut se faire que par deux moyens :
•le stockage d’énergie (STEP, baeries, producon et stockage de gaz renouvelable : méthane,
hydrogène...) pendant les périodes où l’électricité est abondante, pour pouvoir l’uliser dans les
périodes de producon déficitaire. En l’état actuel des techniques disponibles ou prévisibles à
moyen terme, ce stockage est en praque limité, ne serait-ce que pour des raisons économiques :
les coûts de capacités de producon et stockage supplémentaires deviennent rapidement
rédhibitoires
6
;
5 « En parculier, ces configuraons opmisées conduisent à mobiliser très fortement l’éolien dans le mix
renouvelable et plus faiblement le photovoltaïque. Ainsi, l’opmisaon conduit à une part de photovoltaïque dans
le mix renouvelable (i.e. part de la producon photovoltaïque par rapport au total de la producon éolienne et
photovoltaïque) de l’ordre de 10 à 15 % au maximum alors que celle-ci aeint environ 30 % à 40 % dans les
configuraons de référence des Futurs énergéques 2050, et ce alors même que le LCOE du photovoltaïque au sol
est le plus faible parmi l’ensemble des technologies bas-carbone considérées à l’horizon 2050.
Cee plus faible part du photovoltaïque dans un système opmisé s’explique par la moins bonne adéquaon de son
profil de producon à la demande d’électricité à sasfaire (consommaon de laquelle on déduit la producon
hydraulique non pilotable, comme illustré ci-contre), par rapport à l’éolien. En effet, la producon photovoltaïque
est naturellement plus élevée en été que l’hiver alors que la demande est à l’inverse plus importante l’hiver, ce qui
génère donc un besoin de stockage saisonnier parculièrement coûteux. De même, l’alternance jour-nuit de cee
producon conduit à mobiliser des flexibilités spécifiques comme les baeries au-delà d’une certaine capacité
photovoltaïque. La producon photovoltaïque est néanmoins nécessaire pour gérer une pare de la variaon
journalière de la consommaon ainsi que pour limiter une trop forte dépendance au vent dans les différents
scénarios.
En conséquence, les configuraons opmisées des scénarios conduisent à un développement très poussé de l’éolien,
et en parculier de l’éolien terrestre, étant donné le gisement vraisemblablement limité pour l’éolien en mer posé et
les surcoûts associés à la technologie floante. Un développement accru de l’éolien terrestre apparaît ainsi comme
de nature à réduire le coût des scénarios. » (RTE, Futurs énergéques 2050, rapport complet, p. 616/992)
6 « Les énergies renouvelables produisent de l’énergie à un coût complet rapporté à leur producon qui est plus faible
que celui des nouveaux réacteurs nucléaires. L’augmentaon des coûts associés aux énergies renouvelables
constatée dans les analyses de RTE provient de leur intégraon au système électrique, notamment les coûts de
réseaux et surtout les coûts pour assurer la sécurité d’approvisionnement en développant les flexibilités
(producons thermiques à parr de gaz verts et baeries en parculier) qui sont plus élevés que l’écart des coûts de
producon eux-mêmes.
Lorsque les besoins de flexibilité supplémentaires restent relavement limités, comme c’est le cas aujourd’hui, le
surcoût système induit par les énergies renouvelables est moindre. Le développement d’une part d’énergies
renouvelables plus importante qu’aujourd’hui n’est donc pas uniquement une nécessité industrielle et climaque :
elle est également pernente sur le plan économique.
Cet avantage de nature purement économique se réduit puis s’annule au fur et à mesure qu’apparaissent et
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•l’importaon d’électricité depuis les pays voisins, sous réserve qu’ils disposent de capacité
disponible et que les infrastructures le permeent.
Du fait que ces deux moyens sont limités il est nécessaire de faire en sorte que la différence entre la
producon électrique instantanée et la demande instantanée reste en permanence faible.
Pour ce faire, il est possible dans une certaine mesure de piloter la demande d’électricité
7
: effacement ou
déplacement temporel de la demande, notamment par contrats ou polique tarifaire. Mais cee flexibilité
de la demande génère des coûts croissants qui deviennent rapidement importants et, in fine, est en
praque également limitée. Il est donc nécessaire de faire en sorte que la producon d’électricité ne soit
pas trop éloignée de la demande « naturelle ».
Or, pour simplifier,
•le photovoltaïque produit beaucoup plus l’été que l’hiver, et uniquement pendant le jour ;
•l’éolien produit en moyenne plus l’hiver que l’été, et plus en soirée ;
•le besoin est plus important l’hiver que l’été, et s’il est plus faible la nuit que le jour, il n’est pas nul ;
il est également élevé en soirée.
Bref, pour assurer l’équilibre du réseau, l’éolien et le photovoltaïque s’avèrent complémentaires. Les deux
sont nécessaires. Ceci explique pourquoi toutes les études prospecves le prévoient.
Conclusion
L’aeinte de la neutralité carbone en 2050 et le respect des budgets carbone imposent une diminuon
importante de notre consommaon globale d’énergie et, en même temps, une augmentaon importante
de la producon d’énergie électrique, nécessaire pour compenser l’abandon des combusbles fossiles
8
des
énergies non électriques actuelles.
D’ici 2035, cee augmentaon de la producon d’énergie électrique décarbonée ne peut se faire que par
les EnR
9
, ce qui représente pour elles une augmentaon considérable (d’autant plus qu’il faut également
remplacer l’énergie électrique produite par le thermique fossile
10
qui doit diminuer pour disparaître en
2050), à un rythme bien supérieur à celui que nous avons connu ces dernières années. Dans la mesure où
la capacité hydroélectrique est déjà quasi au maximum, ces EnR nouveaux ne peuvent être pour l’essenel
que l’éolien et le photovoltaïque. Or, ces deux énergies sont « fatales », c’est à dire qu’elles ne sont pas
pilotables.
Même dans le cas d’une relance très forte du nucléaire, les études prospecves montrent que l’éolien et le
photovoltaïque endront une place importante, voire majeure, dans le mix électrique.
Du fait que la part de ces énergies non pilotables ne sera plus marginale, la queson de l’équilibre du
réseau deviendra prégnante. Les possibilités de flexibilité du réseau (pilotage de la demande, stockage,
croissent les besoins de flexibilités permeant de gérer la variabilité. » (RTE, Futurs énergéques 2050, rapport
complet, p. 606/992)
7 NB : il ne s’agit pas ici du développement de la sobriété : son développement est nécessaire dans tous les cas (sauf
scénarios nucléaires ++). Plus importante est la sobriété, plus facile est l’équilibre du réseau. Mais la sobriété est
structurelle et ne permet pas en elle-même l’équilibre en temps réel du réseau.
8 Le projet de PPE3 récemment mis en consultaon prévoit que, par rapport à 2022, la consommaon finale
d’énergie doit baisser de -15,7 % en 2035 et -31,4 % en 2050. Dans le même temps, la part de l’électricité dans la
consommaon finale d’énergie, qui n’était que de 27 % en 2022, doit passer à 39 % en 2035 et 54 % en 2050. De ce
fait, l’énergie électrique consommée devrait augmenter de +21,7 % en 2035 et +37,2 % en 2050 par rapport à
2022. Les ordres de grandeur sont cohérents avec ceux issus des études prospecves Futurs énergéques 2050 »
(RTE), Transion 2050 (ADEME) et scénario negaWa 2022, cf. annexe 1 de la présente note.
9 Même s’il est décidé de construire de nouveaux réacteurs nucléaires, ceux-ci ne seront pas opéraonnels avant les
années 2040.
10 La producon électrique thermique fossile représentait 11 % de la producon d’électricité en 2022. D’après le
projet de PPE 3, elle doit diminuer de presque moié (-47%) en 2035, et avoir disparu en 2050.
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interconnexions) étant en praque limitées, il faudra faire en sorte que la producon ne s’éloigne pas trop,
en temps réel, de la consommaon. Ce n’est possible qu’avec une combinaison des deux énergies : éolien
et solaire.
Bref, pour répondre à la queson posée au départ, oui, un fort développement de l’éolien est indispensable
dans tous les cas. Ce développement devra, bien évidemment, être d’autant plus fort que l’on souhaitera
éviter la construcon de nouveaux réacteurs nucléaires, ou en limiter le nombre.
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