L’électrification, l’autre défi de la transition énergétique

Troquer les énergies fossiles par des énergies renouvelables dans la production d’électricité ne suffira pas à limiter le réchauffement climatique à moins de 2 °C. Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), pour décarboner l’industrie, le bâtiment et les transports et pour apporter de l’électricité au 1,8 milliard de Terriens qui n’y a pas accès, il faudra en produire 45 % de plus en vingt ans. Cela permettra d’atteindre un total de 38 700 térawattheures (TWh) en 2040 et de doubler les capacités de production d’électricité, si possible décarbonée, dans le même temps, soit une augmentation moyenne de 3,5 % par an, partout dans le monde.

La part de l’électricité dans la consommation d’énergie finale mondiale augmentera de 1,7 % par an, pour atteindre 31 % en 2040, contre 19 % en 2018, prévoit l’AIE. C’est dans le bâtiment (+ 20 %) et le transport (+ 13 %) que la progression sera la plus forte. Dans l’industrie, l’électricité devrait passer de 21 à 28 %. Une part non négligeable servira à produire de l’hydrogène décarboné. La France devrait par exemple lui réserver 8 % de sa consommation brute d’électricité en 2050, soit environ 50 TWh, prévoit la stratégie nationale bas carbone (SNBC).

Grâce au nucléaire ? La réponse n’est pas tranchée. Mais l’accès à une électricité fiable et bon marché reste central pour les industries les plus émettrices de CO2, comme l’acier. « Si l’on cumule l’ensemble des projets de décarbonation d’ArcelorMittal à Dunkerque (Nord), comme l’installation éventuelle d’un système de réduction directe à l’hydrogène et le captage de CO2, il faudra multiplier par huit la consommation d’électricité du site, qui est de 1,5 TWh par an, estime Thierry Poirier, le responsable énergie d’ArcelorMittal France. Déjà, de 2022 à 2030, on devra ajouter 30 mégawatts de puissance chaque année. » Globalement, la consommation électrique de l’industrie en France passerait de 110 TWh en 2019 à 180 TWh en 2050.

Course aux infrastructures

La transition énergétique dépasse largement la question de la production électrique. L’enjeu est ailleurs, en France et dans le monde. C’est toute l’économie, voire la société, qu’il faut engager.

—  Alexandre Perra, le directeur innovation, responsabilité d’entreprise et stratégie dEDF

Pour accompagner ce mouvement, les grands énergéticiens se défient à coups d’ambitieux objectifs en matière de renouvelables. L’italien Enel annonce qu’il aura installé 120 gigawatts de capacités d’électricité renouvelable en 2030, Total 100, Iberdrola 95 et EDF 60. Ils s’affrontent également dans une guerre de conquête des grandes villes européennes pour l’installation des bornes de charge de véhicules électriques. Cette course aux infrastructures cache une autre réalité de la transition énergétique, la complexification des systèmes électriques nationaux et mondiaux. « La transition énergétique dépasse largement la question de la production électrique. L’enjeu est ailleurs, en France et dans le monde. C’est toute l’économie, voire la société, qu’il faut engager. C’est la vision qu’EDF a livrée il y a plusieurs années », explique Alexandre Perra, le directeur innovation, responsabilité d’entreprise et stratégie du groupe.

Cette nouvelle complexité des systèmes électriques s’explique notamment par la nécessité d’adapter les réseaux tant aux nouveaux modes et volumes de production d’électricité, décentralisés et intermittents, qu’aux nouveaux usages, plus massifs, et par le biais d’un nouveau vecteur énergétique, l’hydrogène. Pour être utilisées au plus près des besoins, les énergies renouvelables en surplus seront transformées en hydrogène, en ammoniac, voire en gaz ou en carburant de synthèse, en associant des technologies de captage de CO2 (ou power-to-X).

Multiplier les sources de flexibilité

Ces substances pourront à leur tour être utilisées pour produire de l’électricité. On parle de power-to-X-to-power [lire ci-dessous]. Certes « le rendement énergétique est faible (25 à 35 % selon les technologies actuelles), mais il présente malgré tout un intérêt à long terme, en particulier pour le stockage saisonnier dans des mix électriques avec une part importante d’énergies renouvelables », écrit RTE dans le document qui accompagne la consultation pour son bilan prévisionnel 2050, lancée en janvier.

L’un des grands enjeux [des offres de tarification dynamique] sera l’accès aux données de consommation, qui sont la propriété des utilisateurs.

—  Emmanuel Fagès, associé du cabinet conseil Roland Berger

Les réseaux devront aussi multiplier les sources de flexibilité, comme le pilotage de la demande d’électricité, en développant l’effacement de consommations et la recharge intelligente des véhicules électriques. Celles-ci seront renforcées par des offres de tarification dynamique, qui inciteront les utilisateurs à partager leurs données afin de consommer aux meilleurs moments.

« L’un des grands enjeux sera l’accès aux données de consommation, qui sont la propriété des utilisateurs », rappelle Emmanuel Fagès, associé du cabinet conseil Roland Berger. Le stockage sur batteries stationnaires via celles des véhicules électriques en stationnement (ou vehicule-to-grid) sera un autre élément essentiel de la flexibilité. Enedis pilote depuis un an un démonstrateur, Advenir, sur 250 bornes avec EDF, Total, Stellantis (ex-PSA) et Renault.

Réduire la consommation globale d’énergie

Pour atteindre 50 % d’électricité décarbonée dans les mix énergétiques, il faudra changer les équipements industriels, de mobilité et de chauffage, mais aussi réduire la consommation globale d’énergie. En France, la SNBC prévoit qu’elle devra être divisée par deux environ d’ici à 2050, grâce à l’électrification, à des efforts de sobriété et à une très forte efficacité énergétique dans tous les secteurs, soutenue par le numérique. La généralisation des bâtiments intelligents permettrait une réduction de 10 % d’ici à 2040 de la consommation d’énergie totale du secteur du BTP et les solutions digitales pour les opérations et la logistique des camions diminuerait de 20 à 25 % celle du fret routier, estime par exemple Roland Berger.

Il faudra aussi pousser autant que possible l’interconnectivité entre électricité, chauffage, mobilité et procédés industriels (ou couplage sectoriel) [voir l’infographie], pour « permettre une transition rentable vers un système énergétique neutre en carbone et améliorer sa fiabilité et sa flexibilité », explique RTE. Reste à la mettre en œuvre.

Les industriels se lancent

Les équipementiers avancent les premiers. Le fabricant de câbles Nexans vient d’annoncer qu’il orientera sa stratégie vers l’électrification et cédera ses autres activités, dans l’automobile et les télécoms notamment. Dans l’hydrogène vert, les partenariats se multiplient. Air liquide a choisi Siemens Energy pour servir ses clients industriels. Atos se rapproche d’Hydrogène de France pour l’alimentation intelligente des datacenters à l’hydrogène… Pas une semaine sans une nouvelle annonce depuis le début de l’année.

Les grands énergéticiens, eux, adaptent leur stratégie et passent notamment d’un pilotage de l’offre à celui de la demande, comme l’expliquait Patrick Pouyanné, le PDG de Total, à L’Usine Nouvelle en janvier. « La transition écologique dans laquelle la France s’est lancée pousse EDF à être de plus en plus actif au côté des clients », assure Alexandre Perra. Et ce ne sont pas de vains mots. Total accompagne ses clients pour changer leurs chaudières au fioul. Et EDF devient « fournisseur de pompes à chaleur et de rénovation énergétique », explique son directeur stratégie. Engie dévoilera en mai sa stratégie pour concilier l’électrification avec l’inexorable déclin du gaz dans le chauffage et l’industrie.

F. Robert / L'Usine Nouvelle - Sources?: ministère de la Transition écologique et solidaire?; RTE

Conséquence de l’essor des énergies renouvelables et de l’électrification des usages et des procédés, le monde de l’électron et celui des molécules s’enchevêtrent. Les molécules d’hydrogène ou de méthane de synthèse ne servent plus uniquement à produire de l’énergie thermique, mécanique ou de l’électricité, mais aussi à stocker de l’électricité dans les réseaux. L’électricité va, elle, de plus en plus servir à produire ces molécules pour se stocker elle-même ou pour produire de l’énergie thermique et mécanique. La notion de rendement énergétique n’est plus le seul critère.