Scénario pour la production d`électricité à partir de gaz naturel

Verband der Schweizerischen Gasindustrie
Association Suisse de l’Industrie Gazière
Scénario pour la production d’électricité à partir de gaz naturel
Synthèse
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l’abandon progressif de l’énergie nucléaire pour produire de l’électricité nécessite une solution intégrant un recours accru au gaz naturel, ce qui requiert notamment une actualisation des objectifs de la politique climatique et un coup d’arrêt au mouvement
d’électrification du pays;
les défis touchant à l’acquisition, à la capacité des réseaux, au temps de construction, à
la sécurité de l’approvisionnement et à la protection du climat sont connus, déjà résolus
ou peuvent l’être en temps utile ;
le gaz naturel se pose en complément des énergies renouvelables, car il n’implique pas
de contraintes démesurées du point de vue des infrastructures et des finances, il est très
flexible dans son utilisation et, surtout, il peut délivrer de la puissance lorsque d’autres
énergies ne sont pas en mesure de le faire (absence de vent, obscurité, pics de
consommation) ;
l’efficacité énergétique, la protection du climat et la sensibilité de l’opinion font qu’il faut
privilégier le couplage chaleur-force, soit la production et l’utilisation simultanée
d’électricité et de chaleur (cogénération), par rapport aux grandes centrales à cycle combiné à gaz. Il ne sera toutefois pas possible de se passer complètement des grandes
centrales ;
les milieux politiques et l’économie gazière ont pour mission d’élaborer et de lancer un
large programme de mesures et de promotion du couplage chaleur-force dans toutes les
catégories de puissance.
Aspects stratégiques
1. La question de la place que doit occuper le nucléaire à l’avenir en Suisse est d’ordre politique; il appartient aux instances investies de la légitimité démocratique d’y répondre.
L’économie gazière ne fait pas de propositions formelles à ce niveau.
2. Dans l’hypothèse d’un abandon partiel ou total de l’énergie nucléaire, il est irréaliste de
vouloir remplacer l’ensemble de la production énergétique perdue par une mesure ou
une technologie unique. Et comme il n’est guère possible – ni d’ailleurs souhaitable sous
l’angle écologique – d’importer davantage d’électricité (atomique) 1 à des conditions économiques acceptables, il faut parallèlement:
- consentir de nouveaux efforts pour économiser l’énergie;
- continuer d’accroître l’efficacité énergétique;
- trouver des sources alternatives d’énergie primaire.
3. Au fond, la politique énergétique cherche actuellement ses marques dans un triangle
formé par les trois pôles suivants et entre lesquels il convient de trouver un équilibre:
- risques liés au nucléaire et perception sociale de ces risques;
- émissions de CO2 à court et moyen terme;
1
Au-delà des considérations touchant à l’offre et au marché, des incertitudes et des coûts élevés sont associés à la gestion de possibles congestions à la frontière par le biais de mises aux enchères.
-
baisse du niveau de vie en raison du prix élevé de l’électricité et des incertitudes grevant l’approvisionnement.
4. Les objectifs climatiques de la Suisse ont jusqu’ici été fixés en admettant tacitement que
le nucléaire jouait un rôle important dans la production électrique, étant entendu que ce
secteur énergétique n’émettait pas de CO2 en Suisse 2. Le fait de changer la donne
concernant l’importance accordée au nucléaire, a sur la politique climatique des implications qu’il convient d’intégrer dans une perspective d’avenir.
5. Pour réussir le passage à une production d’électricité sans atome et sans émissions de
CO2, il faut progressivement ouvrir l’accès le plus économique possible aux énergies renouvelables, tout en évitant de multiplier les transferts d’applications vers l’électricité.
L’électrification de la Suisse (par l’encouragement des pompes à chaleur ou de la mobilité électriques, p. ex.) ne pourra être reprise que lorsque la production de courant sera
maîtrisée – tant qualitativement que quantitativement – conformément aux objectifs politiques et que les réseaux électriques seront à même de supporter la charge supplémentaire attendue 3.
Rôle du gaz naturel
6. Les réflexions ci-après s’appuient sur le scénario politique le plus probable: les centrales
nucléaires en service sont exploitées jusqu’à la fin de leur durée de fonctionnement prévue, mais aucune autorisation pour une nouvelle centrale n’est accordée dans les deux
décennies à venir.
- Cela signifie qu’en 2020 environ (fourchette: 2018-2023), il faudra trouver une substitution pour la production de Mühleberg, Beznau I et II, et les contrats à long terme
avec les centrales françaises (soit environ 20 % de la production d’électricité actuelle).
- Une nouvelle tranche de 20 % de la production électrique actuelle devra être remplacée aux alentours de 2040 (fourchette: 2035-2045), lorsque Gösgen et Leibstadt seront mises hors service.
7. Au besoin, l’économie gazière suisse est en mesure d’assurer les livraisons énergétiques
pour une part supplémentaire de la production électrique.
8. Le réseau de gaz naturel suisse est ainsi dimensionné que le transport de quantités supplémentaires ne pose pas de problème notable. A elle seule, la conduite Transitgaz
transporte un volume de gaz naturel équivalant à six fois la consommation suisse. Du
point de vue purement physique, des importations supplémentaires de gaz naturel en
Suisse sont déjà possibles aujourd’hui. L’éventuel renforcement de conduites de transport régionales et la construction de dérivations sont de manière générale réalisables à
brève échéance. Ces dernières années, l’économie gazière suisse a constamment développé, renforcé et optimisé son réseau pour répondre au mieux à la demande et aux besoins des clients. Les conduites de gaz naturel sont enterrées et ne portent donc pas atteinte au paysage.
2
Comme on le sait, sous le régime du protocole de Kyoto, les importations d’électricité et les émissions liées
à la production des barres de combustible ne sont pas prises en considération, quand bien même le principe
n’est objectivement pas approprié.
3
Un exemple: en Suisse, les lave-vaisselle et les lave-linge sont systématiquement raccordés à la conduite
d’eau froide (alors que tous les appareils modernes peuvent aussi être raccordés à la conduite d’eau chaude). Il s’ensuit que l’eau est chauffée à l’électricité, ce qui représente le poste le plus important de la
consommation énergétique de ces appareils. Comparée avec une alimentation par le système d’eau chaude
sanitaire du bâtiment, cette option sollicite excessivement les réseaux et se révèle notamment beaucoup
plus nocive pour le climat que le chauffage de l’eau par un système solaire thermique.
2
9. Afin notamment de garantir la flexibilité et la masse critique nécessaire, il sera indispensable de construire quelques centrales à cycle combiné à gaz axées essentiellement sur
la production d’électricité. Il faudra dans la mesure du possible récupérer la chaleur résiduelle, ce qui toutefois se fait au détriment de la production de courant, vu que le rendement électrique diminue. Il s’ensuit que l’effort principal doit viser les groupes de couplage chaleur-force axés essentiellement sur la production de chaleur. Ces systèmes permettent un rendement global très élevé (et sont donc plus respectueux du climat), sans
compter qu’ils sont nettement mieux accueillis par le public que les grandes installations.
10. Contrairement à l’énergie nucléaire, les centrales à gaz naturel ne produisent pas
d’énergie en ruban, mais en principe en charge moyenne. L’exploitation de ces installations n’est donc pas axée sur la maximisation de la production de courant, mais sur la
couverture optimale des excédents de demande. Elles permettent donc, sans subir de
désavantage économique, de répondre au problème de l’important excédent des importations de courant en hiver, sans pour autant devoir gérer un excédent de l’offre durant
les mois d’été.
Gaz naturel et énergies renouvelables
11. Les centrales à cycle combiné à gaz peuvent, contrairement aux centrales nucléaires,
adapter rapidement leur production de courant sans grande incidence sur le coût unitaire
de production de l’énergie. Elles se posent donc en complément idéal aux énergies renouvelables dont la production est irrégulière, à l’image du solaire et de l’éolien.
12. Les installations de couplage chaleur-force (CCF) se combinent très bien avec les centrales à bois et les usines d’incinération des déchets, par exemple, en intégrant efficacement ces énergies renouvelables dans la chaîne de production d’électricité (et de chaleur).
13. Un réseau de gaz naturel géré de manière active ouvre des perspectives intéressantes
pour le courant vert:
- grâce à une utilisation accrue du biogaz, le couplage chaleur-force décentralisé est
encore plus respectueux du climat. Pour soutenir cette option, l’ASIG a lancé en
2010 un programme de promotion du biogaz qui vise à multiplier par six la production
de biogaz à moyen terme 4;
- la production de biogaz à partir du bois n’est pas encore une réalité concrète en
Suisse. La faisabilité a été prouvée en Autriche avec une installation pilote à Güssing, projet dans lequel le PSI a joué un rôle moteur 5. Des projets prêts à être lancés
existent aussi bien en Allemagne qu’en Suisse romande, mais ils ont été mis en veilleuse en raison du cadre étatique défavorable;
- en Allemagne, le stockage de l’énergie solaire et éolienne excédentaire qui ne peut
pas être injectée dans le réseau électrique pour des raisons d’équilibre de tension
est déjà à l’essai («gaz solaire et éolien»). L’économie gazière suisse vient de lancer
un projet similaire avec l’Agence des énergies renouvelables et de l’efficacité énergétique (AEE) 6. Des projets analogues sont aussi en cours dans le domaine de la mobilité 7.
4
Le financement est assuré par l’économie gazière à raison de contributions annuelles de l’ordre de 3 millions
de CHF.
5
Les travaux ont notamment été soutenus par l’Association Suisse de l’Industrie Gazière.
6
La méthanisation du «Syngas» obtenu par ce processus se fait selon les mêmes principes que pour le Syngas tiré du bois.
7
V. projet «Audi Balanced Mobility» (Tages-Anzeiger, édition du 17 mai 2011).
3
14. Comme l’investissement initial pèse d’un poids relativement limité dans le coût total des
centrales à cycle combiné à gaz, il est possible de l’amortir dans un temps relativement
court. Ces centrales peuvent donc être rapidement mises hors service sans poser de
problème économique majeur, lorsque les énergies renouvelables seront disponibles en
plus grande quantité. Après le démontage d’une centrale à cycle combiné à gaz, le terrain ne reste pas en friche et est immédiatement utilisable à d’autres fins. Il va sans dire
que le principe vaut tout autant pour le couplage chaleur-force. Vu que l’utilisation du gaz
naturel ne génère pas de contraintes matérielles (ni financières) disproportionnées, elle
se présente comme une solution de transition idéale vers un possible avenir énergétique
du tout-renouvelable.
Sécurité de l’approvisionnement
15. Nous n’avons à ce jour en Suisse pas de réserves notables de gaz naturel. L’essentiel
du gaz naturel que nous achetons provient de gisements situés dans des pays économiquement et politiquement stables par le biais de producteurs et de fournisseurs à la fois
puissants et fiables.
16. Environ deux tiers de la consommation suisse de gaz naturel provient d’Europe occidentale (UE et Norvège). Grâce à une diversification bien pensée, l’économie gazière suisse
garantit un approvisionnement sûr du pays. Jamais encore la Suisse n’a pâti de quelque
difficulté d’approvisionnement que ce soit ou d’une interruption des livraisons de gaz naturel.
17. Grâce à de nouvelles techniques d’extraction, les réserves mondiales de gaz naturel ont
augmenté de plusieurs multiples ces dernières années et devraient être suffisantes pour
les 200 à 250 prochaines années. Les Etats-Unis, jusqu’ici principal pays importateur de
gaz naturel, sont devenus le plus grand producteur de gaz naturel du monde et n’ont plus
besoin d’importer. Avec pour conséquence qu’une très importante offre de gaz naturel
est garantie pour des années. L’arrivée de nouveaux pays producteurs, la multiplication
des transports de gaz naturel liquéfié (GNL) par méthanier ainsi que la construction de
nouveaux gazoducs 8 font que d’importants pays producteurs ou de transit perdent de
leur influence géopolitique.
18. Même abstraction faite de l’offre excédentaire qui se profile pour plusieurs années, la
Suisse est dans une situation enviable pour ce qui est de l’approvisionnement en gaz naturel. Cela tient notamment au fait qu’une importante conduite de transport traverse notre
pays et que, au cœur du dense réseau européen, la Suisse est proche des principaux
stockages de gaz naturel du continent. La sécurité de l’approvisionnement en gaz naturel
est encore accrue du fait qu’un grand nombre de gros clients dits interruptibles peuvent
au besoin commuter sur le mazout. Dans la perspective d’un engagement accru du gaz
naturel pour la production d’électricité, il serait par ailleurs possible d’améliorer encore la
situation en passant des accords avec les pays voisins et/ou avec l’UE.
19. Grâce à des contrats de livraison à long terme, les importateurs suisses de gaz naturel
peuvent aussi bénéficier des capacités de stockage des fournisseurs en amont.
Capacités
20. Une première analyse réalisée par Swissgas révèle que, sur le seul poste de Wallbach
(point d’injection de Transitgaz à la frontière allemande), une capacité de 1,5 GW sur une
capacité de sortie ferme d’Allemagne de 22 GW n’est pas utilisée; cette capacité est toutefois déjà réservée par d’autres acteurs du marché. Il faut encore attendre pour appré-
8
Le gazoduc Nordstream (Russie-Allemagne via la mer Baltique) sera mis en service avant la fin de l’année. Il
est à noter que le pilotage de l’exploitation de la conduite (dispatching) se fait à Zoug.
4
cier l’impact de la nouvelle réglementation allemande concernant la libération de capacités contractuelles. A Rodersdorf (frontière française), on estime la capacité de sortie ferme réservable à environ 1 GW (sur quelque 10 GW). De plus, la possibilité existe, aux
points d’entrée de Wallbach et Rodersdorf, d’acheter du gaz naturel aux acteurs du marché disposant de capacités de sortie, le prix dépendant de la situation du moment sur les
marchés concernés.
21. Des capacités dont l’ordre de grandeur équivaut à la consommation de deux à trois centrales à cycle combiné à gaz sont déjà disponibles aujourd’hui dans la conduite Transitgaz pour la production d’électricité à partir de gaz naturel. Compte tenu des plans
d’extension déjà arrêtés (notamment reverse flow sur la conduite Transitgaz), des solutions peuvent être proposées en temps utile pour tous les scénarios rationnels.
22. Les réseaux régionaux suisses sont finement maillés et disposent globalement d’une capacité suffisante. Selon le choix des sites, des renforcements des réseaux locaux pourraient se révéler nécessaires.
Protection du climat
23. Il va sans dire que la Suisse ne doit pas abandonner l’objectif de réduction des émissions
de CO2. Il faut donc trouver des pistes qui permettent de compenser les quelque 4 millions de tonnes de CO2 découlant de la production supplémentaire de courant à partir de
gaz naturel.
24. Tout un éventail de mesures de compensation peuvent être réalisées sur la base
d’applications au gaz naturel:
- remplacement de chauffages à mazout par des chauffages (électrogènes) à gaz naturel (-25 % de CO2);
- alimentation au biogaz à titre complémentaire de chauffages à gaz conventionnels et
électrogènes et de groupes chaleur-force (-100 % CO2);
- substitution du gaz naturel et du biogaz à l’essence pour des véhicules à moteur
(-33 % CO2).
En 2009, la part des énergies fossiles à la consommation énergétique totale de la Suisse
était d’environ deux tiers, et la part du gaz naturel à la consommation fossile s’inscrivait à
18 %. A ce niveau-là, le remplacement des produits pétroliers par du gaz naturel conduit
déjà à une réduction annuelle des émissions de 2,5 millions de tonnes de CO2. Même si
les produits pétroliers ne peuvent pas être remplacés par le gaz naturel dans tous les
domaines 9, force est de constater qu’il reste ici un très gros potentiel de réduction des
émissions de CO2, et qu’il peut être exploité à court et moyen terme à des conditions
économiques.
25. Il ne sera toutefois pas possible de sortir du nucléaire tout en réduisant les émissions de
CO2 en Suisse dans les proportions et selon le calendrier prévus sans conséquences
économiques dramatiques pour le pays. Il est donc impératif que le Parlement revienne
sur la décision prise avant Fukushima de reconnaître exclusivement les réductions réalisées sur sol suisse dans le cadre de la loi sur le CO2.
Mise en œuvre
26. Les milieux politiques doivent définir une stratégie concrète pour la production électrique
future et mettre en place les conditions générales nécessaires, faute de quoi le secteur
énergétique ne consentira pas d’investissements d’envergure. Pour offrir un cadre approprié, les pouvoirs publics doivent notamment:
9
Régions périphériques non desservies par le réseau de gaz naturel, kérosène, etc.
5
-
abandonner la compensation 100 % indigène inscrite dans la loi sur le CO2 (et donc
revenir au «standard de Kyoto» reconnu au niveau international);
- s’abstenir de tout soutien public aux mesures et programmes qui entraînent une demande supplémentaire d’électricité;
- adopter des instruments de promotion plus efficaces pour les installations CCF de
toutes tailles, à l’image de ce qui se fait avec succès en Allemagne. Vu la répartition
des compétences, il est essentiel de définir des recommandations ou des lignes directrices pour les cantons, qui pourraient par exemple être mises au point dans le
cadre de la Conférence des directeurs cantonaux de l’énergie;
- éviter les réglementations prohibitives pour les installations CCF dans le domaine de
la protection de l’air ou d’autres domaines. Sont concernés à ce chef la Confédération (réglementation) et les cantons (application);
- lever les obstacles administratifs à l’importation de biogaz.
27. De son côté, l’économie gazière:
- met au point un concept d’approvisionnement pour des sites potentiels de centrales
à cycle combiné à gaz; le concept doit intégrer les renforcements de conduite nécessaires, la gestion au niveau de l’exploitation du réseau (handling) et les dispositions
régissant l’achat, l’acheminement et la sécurité de l’approvisionnement;
- s’engage pour la réalisation de centrales à cycle combiné à gaz de taille modeste, en
collaboration avec des usines d’incinération des ordures ménagères et autres sites
adaptés;
- renforce ses efforts sur le marché pour les CCF et encourage les chauffages électrogènes à travers un programme d’innovation et de promotion au sein de la branche;
- participe activement, pour les centrales à cycle combiné à gaz, à la conception et à
la mise en œuvre de mesures de compensation supplémentaires qui tirent parti des
avantages climatiques propres au gaz naturel et au biogaz;
- continue d’engager des moyens financiers importants pour la promotion de l’injection
de biogaz.
Scénario
28. Les conditions de réalisation du scénario techniquement optimal pour une production
d’électricité à la fois durable et économiquement supportable hors de la filière nucléaire
en recourant au gaz naturel sont les suivantes:
- Il faut en principe exploiter toutes les situations existantes de déperdition de chaleur
pour réaliser des solutions s’appuyant sur le couplage chaleur-force. Des produits
nouveaux, comme les chauffages électrogènes et les piles à combustible permettent
d’agir jusqu’au niveau des ménages.
- Dans une première phase (fourchette 2018-2023), il convient de remplacer en tant
que de besoin les trois plus anciennes centrales nucléaires ainsi que les contrats de
fourniture de courant passés avec la France. A ce stade, les efforts visant à développer les énergies renouvelables, les économies d’énergie et l’accroissement de
l’efficacité énergétique déploieront encore relativement peu d’effets. Aussi le gaz naturel devra-t-il fournir une part importante de la production électrique. Le scénario mis
au point par l’économie gazière se fonde sur une part de gaz naturel de 57 % de la
consommation de courant à remplacer. Plus important encore: le gaz naturel couvre
couvrir 93 % de la production du mois de janvier, qui est le mois à la plus forte charge.
- Dans une deuxième phase (fourchette 2035-2045), il convient de remplacer en tant
que de besoin les deux centrales nucléaires les plus récentes. On attend dans cette
6
phase des besoins bien moins importants en gaz naturel. Le scénario de l’économie
gazière se fonde sur une part d’un tiers, et de 53 % en janvier.
29. Le scénario exposé présente les avantages essentiels suivants:
- Le programme CCF contribue non seulement à accroître la production électrique,
mais peut aussi servir à amener un grand nombre de chauffages dépassés (mazout
et gaz naturel) à un très bon niveau sous l’angle des émissions de CO2, cela à des
conditions économiques raisonnables.
- Les centrales à cycle combiné à gaz peuvent être réalisées rapidement lorsque le
besoin s’en fait sentir, de sorte qu’elles ne prennent pas la place des énergies renouvelables. De par leur modularité, elles sont parfaitement à même de compenser
les fluctuations de la production de courant solaire et éolien.
- Le scénario peut être réalisé à relativement bon prix en utilisant les infrastructures
existantes, vu que le réseau de distribution de gaz naturel ne doit pas être développé
spécialement.
- L’augmentation du nombre des installations CCF requiert aussi l’adaptation des réseaux électriques aux possibilités d’injection décentralisée – au demeurant également nécessaires et de plus de plus demandées pour les énergies renouvelables –
afin d’exploiter tous les potentiels de production proches des lieux de consommation.
Bases
Le présent scénario se fonde sur les bases suivantes:
- Prévision 2006 de l’AES (2006)
- Perspectives énergétiques de la Confédération (2007)
- Travaux du groupe travail CCC de Swissgas (2007)
- Etude de potentiel de l’association V3E (2010)
- Actualisation des travaux du groupe de travail CCC de Swissgas (2011)
- Enquête CCF auprès des membres de l’ASIG (2011)
Le présent document a été traité et approuvé par le CA de Swissgas le 13 mai 2011, et par le
CA de l’ASIG le 17 mai 2011.
Annexe: Le gaz naturel comme alternative au nucléaire: infrastructures
Zurich, 17.5.11 /hh
7
Le gaz naturel comme alternative au nucléaire: infrastructures
Fourchette 2018-2023
Technologie/type
Statut
Nombre Puissance en Puissance
d'instalMW_el/
totale en
lations
installation
MW_el
Mühleberg, Beznau I & II
Contrats d'importation d'énergie nucléaire
Total à remplacer
CCC
Grandes installations
Gros groupes CCF
Minis-CCF
Chauffages électrogènes
Piles à combustible
dès 2012
dès 2015
2
15
500
16'000
120'000
55'000
Energie en
GWh_el
ANNÉE
Energie en
Heures Rendement
GWh_el
d'exploi- (électricité)
JANVIER tation, par
an
794
8'000
821
8'000
1'615
Gaz naturel
supplémentaire en GWh
Mio. t
CO2
k.A.
k.A.
1'103
1'140
2'243
8'824
9'120
17'944
400
50
0.3
0.01
0.0015
0.001
800
750
150
160
180
55
4'000
3'750
600
480
900
440
576
540
108
115
130
40
2'095
10'170
1'508
17'064
3.4
57%
93%
vom Kyoto-Ziel:
8.8%
Total gaz naturel, 1re phase
Proportion de gaz naturel, 1re phase de remplacement
5'000
5'000
4'000
3'000
5'000
8'000
58%
55%
35%
35%
30%
55%
6'897
6'818
830
664
1'246
609
*)
*)
*)
*)
1.4
1.4
0.2
0.1
0.2
0.1
Fourchette 2035-2045
Technologie/Type
Status
Nombre Puissance en Puissance
d'instalMW_el/
totale en
lations
installation
MW_el
Gösgen
Leibstadt
Total à remplacer
1
1
970
1190
CCC supplémentaires
3
400
Total gaz naturel, 2e phase
Proportion de gaz naturel, 2e phase de remplacement
Part du gaz naturel, 1re et 2e phase (total)
970
1'190
2'160
Energie en
GWh_el
ANNÉE
8'072
8'773
16'845
Energie en
Heures Rendement
GWh_el
d'exploi- (électricité)
JANVIER tation, par
an
698
8'322
857
7'372
1'555
5'000
58%
Gaz naturel
supplémentaire en GWh
10'345
Mio. t
CO2
1'200
6'000
864
1'200
6'000
864
10'345
2.1
2.1
36%
56%
vom Kyoto-Ziel:
5.3%
46%
75%
*) Hors part du gaz naturel utilisé sous forme de chaleur parallèlement à la production d'électricité
Gros CCF
Minis CCF
Chauffages électrogènes
Piles à combustible
de 100 kW à 5 MW puissance el
de 5 kW à 100 kW puissance el
1 kW à 5 kW puissance el
1 kW puissance el
Maisons familiales dans les zones desservies en gaz naturel
Maisons à deux familles dans les zones desservies
Taux actuel de renouvellement chauffages à gaz naturel / an
Taux potentiel de renouvellement chauffages à gaz naturel / an
600'000
90'000
18'000
25'000