Solutions contre la pénurie d’électricité en hiver

L’offre doit pouvoir répondre à la demande

Au sein d’un système électrique, la consommation et la production doivent s’équilibrer en permanence. Ce principe physique fondamental n’est pas facile à respecter avec une production fluctuante issue de ressources renouvelables comme le solaire et l’éolien. L’exercice s’avère plus difficile qu’avec les grosses centrales hydrauliques ou même les centrales nucléaires qui fournissent une énergie en ruban stable.

La Suisse s’est en quelque sorte engagée dans une double transition énergétique: d’une part, il s’agit de remplacer environ un tiers d’électricité nucléaire dans le mix global; d’autre part, l’objectif zéro net en matière d’émissions de gaz à effet de serre doit être atteint d’ici 2050. L’énergie nucléaire étant un modèle en voie de disparition en Suisse et l’énergie hydraulique ne pouvant guère être développée davantage, l’électricité se fera rare à l’avenir. En hiver notamment, la Suisse ne produit tout simplement pas assez d’électricité renouvelable. Il s’agit d’un problème interne. En effet, l’énergie éolienne a toujours eu du mal à s’imposer dans notre pays et même l’énergie solaire, en plein essor, est encore loin d’avoir révélé son véritable potentiel.

Consommation d’électricité de la Suisse

Le problème n’est pas vraiment nouveau: en 2016 et 2017 déjà, la Suisse a dû finalement importer plus d’électricité qu’elle n’a pu en vendre. Selon l’autorité de régulation étatique ElCom, la Suisse a acheté en moyenne plus de quatre térawattheures (TWh) d’électricité à l’étranger au cours des dix derniers hivers. Cela correspond à la consommation annuelle de près d’un million de ménages ordinaires.

Une étude du Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche (Empa) résume la tâche herculéenne de la Suisse: premièrement, la fourniture d’énergie des centrales nucléaires (aujourd’hui près de 23 TWh) doit être remplacée en grande partie par celle du photovoltaïque (aujourd’hui environ 2,6 TWh).

L’Association des entreprises électriques suisses (AES) estime que le potentiel total de l’énergie solaire est d’environ 82 TWh. Toutefois, son développement est beaucoup trop lent pour suivre l’évolution de la consommation. Dans un deuxième temps, la Suisse abandonnera les énergies fossiles. Mais alors que de plus en plus de voitures électriques remplacent les voitures à essence et que les pompes à chaleur électriques prennent le relais des chauffages au mazout, la consommation d’électricité augmente elle aussi – notamment pendant les périodes de froid où la production est déjà au plus bas.

Une dépendance accrue aux importations d’électricité

Il est vrai que les grands groupes électriques suisses investissent de manière substantielle dans le solaire et l’éolien, mais principalement à l’étranger. Cela pose des problèmes: il n’est pas certain que la Suisse puisse simplement importer «son» électricité en cas de pénurie d’électricité en Europe en hiver.

Actuellement, la Suisse dépend de l’électricité produite en Allemagne et en France, surtout pendant la période hivernale. Un éventuel accord sur l’électricité avec l’UE demeure cependant gelé depuis 2018. La situation s’est encore aggravée avec l’interruption des discussions sur un accord-cadre institutionnel en mai 2021. La stratégie d’importation d’électricité de la Suisse ne repose donc sur aucune base solide.

Il faut trouver de nouvelles solutions

Mais alors, que faire? Le stockage saisonnier de l’électricité, le «peak shaving» (l’écrêtement des pics de charge), ainsi qu’une gestion intelligente de la charge électrique sont plus que jamais nécessaires. Dans le secteur privé, les solutions intégrales incluant pompe à chaleur dans la cave, installation solaire sur le toit, stockage sur batterie et électromobilité font école et s’imposent de plus en plus. Des réponses existent aussi sous la forme de centrales de pompage-turbinage et de grosses batteries. Même si, en principe, toutes ces approches sont bonnes, elles ne suffisent pas à compenser la totalité des déficits en électricité de la Suisse. Energie 360° propose quelques pistes afin d’éviter durablement la pénurie d’électricité en hiver.

Déplacer l’électricité de l’été à l’hiver

Gaz renouvelables produits à partir d’électricité (Power-to-Gas)

Pour atteindre l’objectif de zéro émission nette d’ici 2050, Energie 360° estime qu’il faut développer non seulement la production d’électricité renouvelable, mais aussi l’utilisation de la chaleur dégagée et de la chaleur environnementale, ainsi que la production de gaz renouvelables: l’hydrogène vert issu de l’électrolyse et, dans un deuxième temps, la méthanisation, si aucun stockage saisonnier d’hydrogène n’est disponible. Certaines réactions chimiques permettent de produire du méthane combustible à partir de gaz contenant de l’hydrogène. Ce méthane est ensuite injecté dans le réseau de gaz sous forme de gaz naturel synthétique.

Stockage saisonnier des gaz renouvelables

Pour un stockage de l’électricité saisonnier sous forme de gaz, il faut des dépôts souterrains. Concrètement, Energie 360° participe depuis fin 2020 à un projet international en cours à Pilsbach, en Autriche, intitulé «Underground Sun Conversion – Flexible Storage». Les gaz renouvelables stockés, dont le biogaz fait partie, sont disponibles au moment où ils sont réellement nécessaires. Ils peuvent contribuer de manière significative à la transition énergétique.

Reconversion en électricité via le couplage chaleur-force

Si l’on utilise la chaleur dégagée par une centrale à gaz pour se chauffer, par exemple via le chauffage urbain, le rendement de l’installation augmente jusqu’à 80 à 90%, ce qui réduit en même temps les émissions de CO₂. Un tel couplage chaleur-force produit de l’électricité à injecter dans le réseau ainsi que de la chaleur, laquelle ne peut toutefois être transportée sans grandes pertes que dans les environs. Il faut donc multiplier le nombre de petites centrales décentralisées de ce type pour approvisionner les lotissements. Le couplage chaleur-force destiné à couvrir les pics de charge dans les réseaux de chauffage est également une approche qui mérite d’être étudiée.

Deux technologies sont en principe envisageables pour la reconversion en électricité: d’une part, les turbines à gaz, les centrales à gaz à cycle combiné ou les moteurs à combustion qui, après certaines modifications technologiques, conviennent également à l’hydrogène; et d’autre part, la récupération d’électricité, également possible via des piles à combustible. Le domaine d’application optimal de chaque technologie dépend des exigences.

Les conditions-cadres correspondantes revêtent ici une importance décisive: acceptation par les responsables politiques et la société, exigences légales, sites disponibles et délais de réalisation possibles.

La position d’Energie 360°

Pour prévenir le risque d’une pénurie d’électricité en hiver, il est nécessaire que toutes les technologies et l’ensemble des acteurs·trices mentionné·e·s travaillent main dans la main. Ainsi, l’approvisionnement en énergie pourra reposer sur des bases saines. Le couplage des secteurs constitue également une approche prometteuse: en combinant intelligemment l’électricité, la chaleur et le transport, les énergies renouvelables sont utilisées de manière intelligente et intégrées dans les systèmes énergétiques, ce qui permet de réduire les émissions de CO₂. Il est nécessaire de mettre en place un cadre politique approprié afin d’inciter à l’investissement et de parvenir à une sécurité de planification. C’est la seule façon d’envisager concrètement la production de gaz renouvelables, les options de stockage saisonnier et la reconversion en électricité.

Faire avancer des projets innovants pour limiter la pénurie d’électricité en hiver est une nécessité: Energie 360° peut proposer des solutions thermiques efficaces et apporter ses compétences dans chaîne d’action qui va du Power-to-Gas à la reconversion en électricité, et inclut l’utilisation de la chaleur dégagée.

La mise en réseau est le maître mot lorsqu’il s’agit d’aborder de manière ciblée le problème de la pénurie d’électricité en hiver. Il est essentiel que les différentes approches et solutions partielles se complètent et se soutiennent mutuellement. Energie 360° s’engage également dans ce sens.