Rapport

Ressources naturelles, énergie, environnement

Futurs énergétiques 2050. Les scénarios de mix de production à l’étude permettant d’atteindre la neutralité carbone à l’horizon 2050

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Futurs énergétiques 2050. Les scénarios de mix de production à l’étude permettant d’atteindre la neutralité carbone à l’horizon 2050
RTE (Réseau de transport d’électricité) , « Futurs énergétiques 2050. Les scénarios de mix de production à l’étude permettant d’atteindre la neutralité carbone à l’horizon 2050 », RTE, 2021.

RTE (Réseau de transport d’électricité), une filiale d’EDF (Électricité de France), publie dans ce rapport ses scénarios énergétiques à l’horizon 2050, en réponse à une saisine du gouvernement sur l’évolution du réseau électrique français. Il a été élaboré par étapes, depuis 2019, la dernière (achevée en juin 2021) étant une consultation publique sur ses scénarios impliquant 4 000 organisations et particuliers. Constatant qu’il n’existe plus aucun doute scientifique sur l’urgence à agir pour limiter le changement climatique, RTE estime que la sortie des énergies fossiles (60 % de l’énergie en France) est impérative et résume ainsi la stratégie française pour atteindre la neutralité carbone en 2050 : « une énergie bas-carbone et souveraine, fondée sur l’efficacité énergétique, l’électricité bas-carbone et le développement des usages de la biomasse ».

Le rapport envisage d’abord des scénarios sur la consommation d’électricité. Celle-ci est cadrée par la consommation finale d’énergie en France de la Stratégie nationale bas-carbone (SNBC) : 930 térawattheures (TWh) en 2050, au lieu de 1 600 TWh aujourd’hui, soit une baisse de 40 %. En 2050, elle serait satisfaite à 55 % par de l’électricité (25 % en 2019), à 24 % par de la biomasse, à 10 % par du gaz décarboné (10 % de renouvelables hors électricité en 2019) et quelques pour-cent d’énergies fossiles (60 % en 2019). RTE suppose une croissance économique annuelle de 1,3 % en moyenne (au lieu de 1,7 % dans la SNBC), avec 69 millions d’habitants en France métropolitaine, et retient un scénario de référence pour la consommation totale d’électricité de 645 TWh en 2050, une augmentation de 35 % par rapport à 2019. Celui-ci est bâti sur plusieurs hypothèses, notamment : une forte progression de l’efficacité énergétique (une rénovation de 2,5 % par an du parc des bâtiments, 70 % des logements neufs chauffés à l’électricité en 2050), une croissance du nombre de véhicules électriques (36 millions en 2050 et 21 % des camions électrifiés), une électrification de l’industrie permettant l’utilisation de l’hydrogène bas-carbone (50 TWh dédiés à sa production par électrolyse) bien que, souligne RTE, « l’incertitude sur son développement appara[isse] extrêmement forte ».

RTE propose cinq variantes de ce scénario de référence (un créneau de 555-754 TWh) avec différentes hypothèses : une plus grande sobriété des consommateurs, un retard ou une accélération de l’électrification, un progrès insuffisant de l’efficacité énergétique, une forte demande d’hydrogène décarboné. Les pointes de consommation pourraient être élevées, mais gérables si la demande est flexible.

Pour faire face, en 2050, à la demande d’électricité de son scénario de référence, RTE met deux grandes options sur la table : un système électrique renouvelable avec du nucléaire, ou 100 % renouvelable. Toutefois, six scénarios sont proposés pour la production, entre deux extrêmes qui sont 1) un mix de 370 gigawatts (GW) avec 100 % d’énergies renouvelables (52 % d’éolien, 26 % de solaire photovoltaïque et 8 % d’hydraulique) avec la fermeture progressive du parc nucléaire de deuxième génération pour sortir du nucléaire en 2050 ; 2) un mix de 210 GW reposant sur 50 % de nucléaire (des anciens réacteurs « prolongés » et un « nouveau nucléaire ») et 50 % de renouvelables (25 % d’éolien, 13 % de solaire et 10 % d’hydraulique). RTE prévoit des doses homéopathiques d’énergie marine (1 à 3 GW) et de bioénergies (2 GW). Deux autres scénarios retardent l’arrêt du nucléaire à 2060 (hors EPR [réacteur nucléaire à eau pressurisée] de Flamanville) avec un développement important des énergies renouvelables, soit de façon diffuse sur le territoire, soit avec des grands parcs éoliens et solaires ; deux autres font l’hypothèse d’une capacité nucléaire limitée (36 % ou 26 %) avec une mise en service moins rapide du « nouveau nucléaire ». Pour celui-ci, RTE envisage la construction de réacteurs EPR (dont le prototype de Flamanville n’est pas encore opérationnel) et de petits réacteurs modulaires. L’éolien off-shore a pris du retard en France, mais la filière terrestre est une technologie mature et compétitive qui est l’objet d’un débat politique virulent.

RTE a évalué les coûts complets de tous les scénarios, il observe que pour des infrastructures intensives en capital et aux durées de vie longues, le coût du capital et sa rémunération jouent un rôle important. Il estime ainsi que celui du nouveau nucléaire est un paramètre clef pour sa compétitivité, mais que l’investissement des nouvelles tranches d’EPR pourrait être abaissé à neuf milliards d’euros par réacteur (contre 13 milliards pour celui de Flamanville). Une première tranche de six réacteurs serait construite par paires (pour diminuer les coûts) sur la période 2035-2045. Les coûts de production, en 2050, seraient en moyenne plus faibles pour les énergies renouvelables les plus matures (entre 25 et 55 euros le mégawattheure [MWh]) que pour le nouveau nucléaire (entre 60 et 85 euros par MWh), mais RTE estime que « l’écart ne permet pas de conclure sur la comparaison des scénarios complets » et qu’à l’horizon 2030-2035, « le système électrique peut s’appuyer sur du nucléaire prolongé et des énergies renouvelables de plus en plus compétitives », la poursuite d’exploitation de l’actuelle génération de réacteurs étant économiquement compétitive.

Les investissements (production et réseaux) pour atteindre la neutralité carbone seraient de 750 à 1 000 milliards d’euros sur la période 2020-2060, soit 20 à 25 milliards d’euros par an en moyenne (13 milliards d’euros sur la période récente). Maisles coûts complets annualisés des scénariosreprésenteraient60à 80 milliards d’euros (en incluant la production, la maintenance, des provisions pour le démantèlement des nouveaux réacteurs, la flexibilité et les réseaux). Compte tenu de la nécessaire flexibilité du système et des réseaux de transport, les scénarios avec un nouveau nucléaire seraient moins onéreux, à long terme, que ceux avec 100 % d’énergies renouvelables (sensibles aux hypothèses sur les coûts d’approvisionnement en gaz « vert » et de la chaîne logistique de l’hydrogène) ; le coût de l’électricité augmentant toutefois modérément.

Coûts complets annualisés des scénarios à l’horizon 2060 (en milliards d’euros par an)

Légende : scénarios M = énergies renouvelables sans nucléaire après 2060 [M0 = 100 % renouvelables en 2050 ; M1 = répartition diffuse, via notamment le photovoltaïque, avec petits panneaux solaires ; M23 = axé sur les grands parcs éoliens et solaires] ; scénarios N = énergies renouvelables avec nucléaire [N1= avec 26 % de nucléaire ; N2 = avec 36 % ; N03= avec 50 %].
Source : RTE, chapitre 11, p. 499.

RTE a pris en compte la sécurité des approvisionnements. La flexibilité doit pallier des défaillances par des capacités de puissance disponibles en permanence et mobilisables très rapidement ; elle est assurée par effacement de la demande, des batteries, du thermique décarboné avec de l’hydrogène, l’interconnexion des réseaux en particulier avec les pays européens. Dès 2040, ces capacités deviennent très importantes (65 à 70 GW) dans les scénarios de sortie du nucléaire ; le parc pilotable étant réduit, elles le sont moins (25 à 35 GW) pour les deux scénarios à forte proportion de nucléaire. RTE conclut qu’un « scénario conservant une capacité de production nucléaire importante associé à un développement conséquent des renouvelables est de nature à limiter le risque de non-atteinte des objectifs climatiques », un scénario avec 100 % de renouvelables impliquerait de construire de nouvelles centrales thermiques (un parc de 20 GW fonctionnant au méthane ou à l’hydrogène).

RTE envisage, enfin, l’impact environnemental de ses scénarios. La pollution de l’air et de l’eau serait faible ; les parcs solaires et éoliens terrestres auront une empreinte au sol, mais leur développement ne conduirait pas, de manière générale, « à une forte artificialisation des surfaces en comparaison d’autres usages ». Selon les scénarios, celle-ci représenterait pour les installations électriques de 80 000 à 180 000 hectares au maximum (la superficie du département de l’Essonne), mais il y aurait un impact sur les paysages. RTE souligne que la transition énergétique induit des besoins et circuits d’approvisionnement nouveaux en ressources minérales, notamment pour les filières renouvelables (métaux critiques comme le lithium, le cobalt, le nickel, des terres rares), que la France devra importer. Le traitement des matériaux en fin de vie posera un problème de déchets ; concernant ceux du nucléaire, le stockage des plus radioactifs dans des couches géologiques profondes est la solution retenue.

RTE présente de façon très détaillée des options pour le système électrique du futur. La France dépendrait considérablement moins de l’étranger qu’aujourd’hui pour son approvisionnement énergétique et resterait exportatrice d’électricité. Il appartient au politique de faire des choix, même si ce rapport, comme d’autres, ne lève pas toutes les incertitudes, notamment : le coût du « nouveau nucléaire », celui de l’éolien off-shore, les techniques de stockage et l’électrification de l’industrie, l’impact paysager. Quoi qu’il en soit, selon RTE, « il y a urgence à se mobiliser ».

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Pour aller plus loin voir également : AIE (Agence internationale de l’énergie) et RTE (Réseau de transport d’électricité), Conditions and Requirements for the Technical Feasibility of a Power System with a High Share of Renewables in France Towards 2050, Paris : AIE / OCDE et RTE, 2021 [analysé sur le site de Futuribles].

Site web
https://www.rte-france.com/analyses-tendances-et-prospectives/bilan-previsionnel-2050-futurs-energetiques#Lesdocuments