L’approvisionnement électrique de la Suisse

1. L’approvisionnement électrique de la Suisse Hans Björn (Teddy) Püttgen Professeur, Chaire de Gestion des Systèmes Energétiques Directeur, Energy Center Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne Georgia Power Professor Emeritus, Georgia Institute of Technology Fellow IEEE Café Scientifique Hôpital de Morges 27 octobre 2011

2. Le monde en deux slides !

3. La croissance mondiale de la production d’énergie La croissance de la demande a lieu hors de l’OCDE Le pétrole et le charbon diminuent pour l’OCDE Dans l’OCDE la plus croissance dans l’OCDE sont les renouvelables Source: IEA

4. Evolution de la demande par habitant L’OCDE décroit L’Afrique décroit ! Source. IEA

5. Revenons en Suisse !

6. Demande d’énergie en Suisse selon énergies 2000 • Moins de pétrole • Plus de gaz • Plus « autres » • Plus d’électricité 2009

7. Demande d’énergie en Suisse selon secteurs 2000 2009 Peu d’évolution

8. Utilisation rationnelle de l’énergie – transports Des progrès très rapides sont possibles grâce à des nouvelles technologies, tant dans le secteur public que privé. Les véhiculeshybridesrechargeablesvonttrèsvitepénétrer le marché. Les technologies sont là – les décisions politiques manquent. < 3 semaines 1’000’000 de passagers

9. Efficacité énergétique bâtiments: Facteur 10 240 Appareils ménagers Eau chaude Chauffage 226 33 200 24 166 22 160 22 119 120 2 [ kWh / m annuel ] 22 169 17 80 62 122 17 34 80 17 40 21 28 1 11 0 Moyenne tous bâtiments Standard Zurich Minergie Minergie P Standard SIA 380

10. Le défi énergétique immobilier : la rénovation Indice de dépense d’énergie thermique en MJ/m2a Etat 2005 Consommation Parc immobilier Canton Zürich Effet des rénovations 1990 à 2005 Etat 1990 Potentiel d’économies dans les habitations existantes avec la technique Minergie Etat 2005 8 l/m2a  Minergie Rénovation 4.2 l/m2a  Minergie neuf à à à à à à à Avant 1920 après 1995 à Surface de référence énergétique 78 millions de m2 Source : Recensement Service cantonal de l’énergie ZH

11. Les scénarios de l’Office fédéral de l’énergie OFEN

12. Scénario OFEN pour 2035 Publiés en 2007 • Le Scénario III, qui est déjà très ambitieux, semble être réalisable. • . Energie tot. : -14% • Energie/hab : -18% • Electricité : +13% • CO2 : - 26% à 36%

13. Evolution de la demande - 1

14. Accroissement de la demande - 2

15. Consommation d’électricité en Suisse Scenario III Prévision 2035 : +13% par rapport à 2000 : 59.2 TWh Prévision déjà dépassée en 2010 !

16. Production d’électricité en Suisse 2000 Peu d’évolution 2010

17. Suisse - la flexibilité dont nos voisins ont besoin Par rapport à 2000 : un peu plus de solaire & éolien 2009 Source : BFE - OFEN

18. Consommation d’électricité selon secteurs 2000 • Diminution industrie • Augmentation ménages • Augmentation services 2010

19. Flux d’énergie électrique Les volumes d’export et d’import s’équilibrent. L’import/export dépasse légèrement la consommation domestique. 2010 La Suisse est un très bon partenaire de l’Europe électrique.

20. Consommation du pays 2000 Importation: 1 mois 2010 Importation: 6 mois

21. Flux d’énergie électrique Excédent des exportations : 7.1 TWh Les importations ne sont que le 63% de la production nette domestique. 2000

22. Photovoltaïque en SuisseL’exemple de la centrale photovoltaïque du Stade de Suisse BKW - FMB Surface installée : 12’000 m2 Puissance installée : 1’300 kW Energie annuelle produite (moyenne) : 1’200 MWh Il FAUT faciliter la construction de telles réalisations exemplaires. Remplacement Mühleberg : • Puissance : 270 Stades de Suisse • Energie : 2’400 Stades de Suisse

23. Centrale Photovoltaïque EPFL – ESOPPConstruction: 2010 - 2012 Plus grande centrale photovoltaïque de Suisse Partenaire: Romande Energie Puissance de crête: 2 MWc Approvisionnement d’environ 5% de la consommation annuelle d’énergie électrique pour : EPFL

24. Energie éolienne en SuisseL’exemple du parc éolien de Mont-Crosin BKW - FMB 8 éoliennes éxistantes : (0.60 MW – 1.75 MW) Puissance installée : 7.660 MW 8 éoliennes en construction : 2 MW Puissance installée : 16 MW Puissance installée combinée pour les 16 éoliennes : 23.66 MW Prévision d’énergie produite annuellement : 40 GWh/an Facteur de charge : 20% Il FAUT faciliter la construction de telles réalisations exemplaires. Remplacement Mühleberg : • Puissance : 175 éoliennes de 2 MW • Energie : 850 éoliennes de 2 MW

25. Les défis de 2020 et 2035

26. Mises en service et hors service du nucléaire En 2020 : - 1’085 MW; - 8,9 TWh/an En 2035 : -3’220 MW; - 26,4 TWh/an Expiration des contrats d’appel nucléaire français: -12’400 GWh/an en 2030 ~ -8’000 GWh/an en 2020 (estimation HBP) Total de production à combler en 2020 : 16,9 TWh/an Total de production à combler en 2035 : 38,8 TWh/an

27. Quelques observations préliminaires • Plusieurs entreprises électriques suisses ont des participations dans des centrales au charbon et/ou au gaz hors de Suisse. La population au Tessin a récemment confirmé son souhait de voir une telle participation dans la centrale au charbon de Lünen se poursuivre. • Pour réduire notre dépendance sur les combustibles fossiles pour le chauffage, nous devrons massivement installer des pompes à chaleur – électriques. • Pour réduire notre dépendance sur les carburants fossiles pour nos voitures, nous devrons massivement accroitre la mobilité douce – électrique. • Pour améliorer la performance énergétique de nos industries, nous devrons installer des entrainements à vitesse variable – électriques.

28. Horizon 2020 et 2035 - 3 Les bilans par rapport à 2010 – estimations HBP 2020 Contribution nucléaire à combler : -16.9 TWh Augmentation de la demande : - 2.9 TWh Contribution des énergies renouvelables : + 7.9 TWh Reste à trouver : 11.9 TWh 2035 Contribution nucléaire à combler : -38.8 TWh Augmentation de la demande : - 5.9 TWh Contribution des énergies renouvelables : +18.5 TWh Reste à trouver : 26.2 TWh

29. Les réseaux La Suisse a un énorme potentiel d’accroître son rôle de « poumon électrique » de l’Europe grâce à ses centrales de pompage-turbinage. Toutefois, le pompage-turbinage ne contribue pas à une production nette d’énergie. Il faut encore développer les capacités de ces installations – des grands projets en ce sens sont en cours. Encore faut-il consolider le réseau de transport électrique en conséquence – cela pose de plus en plus de problèmes. La Suisse peut et doit développer les productions photovoltaïques et éoliennes : cela se fait pour le PV. l’éolien est sujet à une sarabande de recours. Les réseaux de distribution devront être reconçus pour intégrer les productions PV et éoliennes.

30. L’approvisionnement : horizon 2020 A l’horizon 2020, il faudra combler un déficit d’approvisionnement domestique électrique de 11.9 TWh/an. Les solutions qui restent à l’horizon 2020 sont donc : • Approvisionnement - net importateur - depuis l’étranger : • L’Allemagne n’aura pas d’énergie électrique à nous vendre. • A quel coût pour notre économie ? • Sommes-nous certains que nos voisins nous laisseront externaliser, à long terme, les impacts sur l’environnement et visuels qu’impliquent une telle politique ? • Construction de 2 - 3 centrales au gaz à cycle combiné et ceci comme solution de transition. Par centrale (Chavalon ou Cornaux) : 400 MW 500 MCHF 2.2 TWh/an 750’000 t CO2/an 250’000 voitures à 150 gr/km et 20’000 km/an Le reste ?

31. L’approvisionnement : au-delà de 2020 A l’horizon 2035,en intégrant le fait que la Suisse se doit d’assurer et d’assumer son autonomie d’approvisionnement d’énergie électrique – car elle peut le faire – nous devrons remplacer toutes les productions nucléaires et tous les contrats d’appel depuis la France. Le déficit à combler sera de : 26.2 TWh/an Le gaz • 5 centrales à cycle combiné de 400 MW : 11 TWh/an 3’750’000 t CO2/an • 15 centrales urbaines chaleur-force de 50 MWe : 4 TWh/an 1’400’000 t CO2/an Total pour le gaz : 15 TWh/an et 5’150’000 t CO2/an Le reste ?

32. Replacer Mühleberg par du Photovoltaïque Stade de Suisse : Mühleberg : 1’300 kWcr • 12’000 m2 2.9 TWh/an • 1’200 MWh/an • 1’300 kWcr Nous aurions besoin de 2’400 Stades de Suisse pour produire la même énergie que Mühleberg : 2.4 * 103 (Stades de Suisse) * 12 * 103 (m2) = 28.8 km2 Beaucoup mais «faisable» Mais: 2.4 * 103 (Stades de Suisse) * 1.3 *106 (kW) = 3.12 GWcr La charge maximale de la Suisse était inférieure à 11 GW en 2010 Le remplacement des trois premières centrales nucléaires en PV produiraient une pointe équivalente de la charge totale.

33. Production photovoltaïque – 1 PV electricenergy production [Germany total; MW] 10. Sept. 2011 11. Sept. 2011 12. Sept. 2011

34. Production photovoltaïque – 4 PV electric energy production [Germany total; 27. Aug. 2011; MW] Source: http://www.transparency.eex.com

35. Production photovoltaïque – 5 PV electric energy production [Germany total; 1. Jan. 2011; MW] Source: http://www.transparency.eex.com

36. Le défi à court et moyen terme quant à l’énergie PV et éolien ne réside plus dans ces technologies elle-mêms mais, au contraire, dans le stockage d’énergie et les infrastructures de réseau.

37. Centrales hydroélectriques en Suisse

38. Nouvelles installations planifiées Désignation Type Année Turb. Pump. MW FMHLPomp./Turb. 2014 +240 +240 Nant de DrancePomp./Turb. 2016 600 600 Nant de Drance+Pomp./Turb. 2020 +300 +300 (1) Gondo+ Hydro. acc. 2013 + 12 Electra Massa Hydro. acc. 2013 + 12 Ener. Elec. Simplon Pump./Turb. 2020 110 110 Innertkirchen 1a Hydro. acc. 2015 +180 Handeck 2a Hydro. acc. 2015 +120 Grimsel 3 Pomp./Turb. 2020 +600 +600 Linthal Pomp./Turb. 2020 1’000 1’000 Verzasca Pomp./Turb. 2020 +300 +300 Valposchiavo Pomp./Turb. 2020 1’000 1’000 (1) Increase of dam height by 12 m required Energie de pompage future ?

39. Conclusion Un support massif, sans faille et durable, des autorités publiques et de l’industrie, pour les énergies renouvelables, y compris l’hydraulique, ET une utilisation toujours plus sobre de l’énergie, y compris électrique, sont essentiels. La construction de centrales à gaz, qui est devenue inévitable, ne pourra pas se faire sans des décisions rapides et durables quant à la compensation du CO2. Les centrales à gaz peuvent être rapidement construites et être rapidement démantelées sans impact à long terme. Dans un effort de rationalisation des investissements et des frais de fonctionnement, les grandes centrales à gaz devraient être construites puis conduites par une seule société avec un actionnariat multiple, y compris l’industrie gazière.

40. Observations finales Nous allons et devons aller vers une société toujours plus électrique. Le contrôle du coût du prix de l’électricité, à court et à long terme, sera déterminante quant à la compétitivité économique de toute région et de toute nation. Toute région, toute nation devra tendre vers une autosuffisance d’approvisionnement d’énergie électrique annuelle. Une externalisation des impacts environnementaux liés à la production électrique ne sera pas viable à long terme. Il appartient aux autorités publiques et au secteur privé de faire en sorte que des initiatives d’encouragement à la sobriété énergétique soit mises en place conjointement avec des investissements dans des capacités de production et de stockage électrique.

41. Le facteur temps : crucial OUI on pourra beaucoup gagner avec les énergies renouvelables – hydraulique, éolien, solaire – avec quel agencement dans le temps ? OUI on pourra beaucoup gagner avec des économies d’énergies – avec quel agencement dans le temps et qui investit ? Une correction de trajectoire quant à la planification énergétique prend 5 à 10 ans. Les centrales mises en route en 2020 sont décidées maintenant et seront encore en service en 2050. LA question est de savoir : quels plans concrets pour 2020 ? pour 2035 ?

42. L’approvisionnement électrique de la Suisse Hans Björn (Teddy) Püttgen Professeur, Chaire de Gestion des Systèmes Energétiques Directeur, Energy Center Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne Georgia Power Professor Emeritus, Georgia Institute of Technology Fellow IEEE Café Scientifique Hôpital de Morges 27 octobre 2011