La transition énergétique - L’Energiewende allemande

Glossaire

Accès au réseau:

un des obstacles à la croissance des énergies renouvelables est l’absence d’accès au réseau. La loi allemande spécifiant l’accès prioritaire au réseau de l’électricité issue des énergies renouvelables, les générateurs d’électricité traditionnelle doivent diminuer leur production. D’autres pays, voulant préserver la rentabilité des centrales traditionnelles, autorisent facilement la déconnexion des éoliennes et des panneaux solaires. La loi allemande détaille en outre les conditions dans lesquelles les distributeurs doivent développer leur réseau de façon à se connecter aux éoliennes, aux unités de biomasse et aux batteries de panneaux solaires. Faute de quoi, les investissements consentis dans les énergies renouvelables resteraient vains.

Capacité de production appelée aussi capacité nominale:

le rendement maximal produit par générateur d’électricité dans certaines conditions. Par exemple, le taux de capacité d’une seule éolienne peut s’élever à 1 500 kilowatts (1,5 mégawatt), mais uniquement dans des conditions de vents très forts. Se reporter à « taux de capacité ».

Charbon brun / lignite:

voir chapitre charbon dur

Charbon dur / anthracite:

l’anthracite est tout simplement un autre terme utilisé pour « le charbon dur », comme le lignite est une autre façon de nommer « le charbon brun ». Celui-ci dont l’Allemagne possède de grandes quantités, est considéré comme le plus sale : son pourcentage d’eau étant très élevé, son contenu énergétique est relativement bas. On ne le transporte généralement pas sur de longues distances. A l’opposé, la houille est plus compacte et affiche donc un contenu énergétique plus élevé, ce qui la rend plus abordable pour des transports dans le monde entier.

On imagine souvent le « charbon dur » comme un gros morceau de charbon. Le charbon brun est plus léger. Dans la pratique, on ne fait guère de différence entre le lignite et l’anthracite qui peuvent être au mieux considérés que comme deux niveaux d’un même spectre. En effet, aux Etats-Unis, on qualifie la plus grande partie du charbon utilisé de « bitumeux », dont le contenu énergétique est légèrement inférieur à ce que les Allemands appellent le charbon dur.

Charge de base, charge moyenne, puissance de crête:

les charges de base des centrales électriques sont celles qui couvrent la quantité minimale d’électricité nécessaire aux besoins du pays 24 heures sur 24. En Allemagne, par exemple, la consommation énergétique tombe rarement en-dessous de 40 gigawatts (voir kilowatt) même au milieu de la nuit. La charge de base sera donc considérée comme devant répondre à ces premiers 40 gigawatts. Les centrales produisant cette charge fonctionnent en général sans relâche.

La charge moyenne est celle généralement obtenue chaque jour. En Allemagne, la consommation énergétique, un jour normal de travail, atteint facilement 60 gigawatts. La charge moyenne sera située entre 40 et 60 gigawatts. Les centrales qui couvrent cette charge tournent régulièrement mais s’ajustent aussi, en plus ou en moins, à la demande quotidienne. La puissance de crête recouvre tout ce qui dépasse la charge moyenne.

En Allemagne, la demande d’énergie dépasse rarement les 80 gigawatts. On dira donc de la puissance de crête qu’elle se situe entre 60 et 80 gigawatts. Les centrales capables de fournir une telle puissance travaillent peu, doivent être capables de monter en puissance rapidement et restent souvent inactives durant des jours, parfois des semaines.

Cogénération / trigénération:

quand la chaleur résiduelle d’un générateur électrique est récupérée pour des applications utiles, on parle de « production combinée » de chaleur et d’électricité. Le terme « trigénération » s’emploie lorsque qu’une partie de la chaleur résiduelle est aussi utilisée pour produire du froid. Ne pas confondre avec les turbines à gaz à cycle combiné, où la chaleur résiduelle (vapeur) est récupérée pour alimenter un second générateur en aval qui produit plus d’électricité, mais ne fournit pas de chaleur résiduelle utilisable. Dans la cogénération, la chaleur résiduelle n’est pas récupérée pour produire un supplément d’électricité, mais pour assurer le chauffage des locaux, les systèmes de chaleur, etc.

La culture énergétique:

on parle ici de plantation agricole dont le seul objet est de fournir de l’énergie. La culture du maïs à des fins alimentaires n’est pas une culture énergétique, même si les résidus produits sont aussi ramassés et utilisés pour produire de l’énergie. Si on garde l’exemple du maïs, une culture énergétique utilisée pour produire du biogaz est aujourd’hui récoltée avant que les épis ne soient mûrs pour être comestibles, et dans ce cas toute plante est utilisée dans ce processus. Par contre, seul le fruit, la partie comestible, est utilisé pour produire de l’éthanol.

Efficacité énergétique:

il s’agit ici du rapport entre la quantité d’énergie utile produite et la quantité d’énergie au départ (à ne pas confondre avec le taux de capacité). Le rendement énergétique mesure quelque chose de fondamentalement différent pour les énergies éolienne et solaire que pour les énergies non renouvelables. Par exemple, le rendement d’une ancienne centrale à charbon peut être de 33 pour cent, ce qui veut dire qu’un tiers de l’énergie issue du charbon est transformée en électricité, et les deux tiers restant considérés comme de la chaleur perdue. Néanmoins, les 33 pour cent peuvent sembler meilleurs que les 15 pour cent de rendement d’un panneau solaire acheté dans le commerce. Mais il existe une différence : une fois brûlé, le charbon est perdu à tout jamais. Il est donc logique de l’utiliser aussi efficacement que possible. En d’autres termes, nous perdons ce que nous utilisons. S’il semble logique d’utiliser l’ensoleillement et la puissance du vent tout aussi efficacement, avec le solaire et l’éolien nous ne perdons seulement que ce que nous n’avons pas utilisé – la Terre fournissant chaque jour à peu près la même quantité de soleil. Ce que nous ne récoltons pas dans des panneaux solaires et avec des éoliennes est définitivement perdu. La distinction devient plus claire quand nous gardons à l’esprit que la quantité d’énergie à base de charbon diffère selon que nous l’évaluons comme énergie primaire ou comme énergie utile, alors que celle produite par l’énergie éolienne et solaire est la même, en termes de primaire ou utile.

Energie:

on distingue ici l’énergie selon le type de demande (électricité, carburant, chaleur), selon la quantité (mesurée, par exemple, en kilowattheure), selon également la puissance potentielle (se reporter à kilowatt).

Energie brute / énergie finale:

la première reflète la consommation d’énergie au sein du secteur énergétique, incluant les pertes au niveau de la distribution. L’énergie finale est celle qui arrive à votre porte comme le fuel et l’électricité, ce qui veut dire que, dans ce cas, les pertes au niveau de la production et du transport ne sont pas incluses. En 2011 en Allemagne, la consommation énergétique brute s’élevait par exemple à presque 600 térawatts-heure, tandis que l’énergie finale était évaluée autour de 535 térawatts-heure. Les 60 térawatts-heure « manquants » étaient consommés par les centrales elles-mêmes ou perdus dans des lignes électriques. Se reporter aussi à énergie primaire.

Energie décentralisée:

l’électricité produite à partir d’une multitude de petits générateurs (panneaux solaires, éoliennes, etc.), par opposition à un approvisionnement centralisé s’appuyant sur des grandes centrales (non seulement nucléaires et à charbon, mais aussi sur des installations photovoltaïques de taille industrielle et de grandes fermes éoliennes).

Energie primaire:

il s’agit de la quantité d’énergie affectée à un système d’approvisionnement, par opposition à l’énergie utile que ce système fournit aux consommateurs. Par exemple, les tonnes de charbon qui alimentent les centrales à charbon sont considérées comme énergie primaire, alors que l’électricité qui quitte la centrale est considérée comme énergie secondaire. Par ailleurs, une centrale à charbon avec un rendement de 40 pour cent consomme deux fois et demie plus d’énergie primaire (charbon) qu’elle ne produit d’électricité (énergie secondaire). En ce qui concerne l’éolien et le solaire, il n’y a pas de différence entre énergie primaire et secondaire. Voir efficacité énergétique.

Energie de réserve:

le terme n’est pas clairement défini. En général, il indique la nécessité de maintenir certaines centrales électriques en réserve, au cas où d’autres générateurs tomberaient en panne. Dans le cas de l’éolien et du solaire, une capacité flexible de réserve sera toujours nécessaire, même si cela pourrait de plus en plus se transformer en stockage du supplément d’électricité produite par les énergies renouvelables.

Il arrive que les centrales conventionnelles subissent elles-mêmes des dysfonctionnements et exigent toujours dans ce cas une sorte de capacité de réserve; des pays qui ne dépendent pas trop de leurs importations maintiennent toujours une part de leur capacité de production à l’arrêt presque tout le temps. En outre, beaucoup de pays dont l’Allemagne, ont une « réserve de capacité » – des centrales qui ne fonctionnent que rarement en cas d’urgence. Pour le réseau allemand, ce sont les centrales au fuel lourd qui sont généralement considérées comme capacité de réserve.

Emissions de carbone, de gaz à effet de serre, de gaz qui retiennent la chaleur:

l’une des raisons pour laquelle la planète Mars est beaucoup plus froide que la Terre, est qu’elle n’a pas d’atmosphère. L’atmosphère de la Terre agit avant tout, comme une couverture et les rayons de soleil qui atteignent la Terre rebondissent en quelque sorte dans l’atmosphère avant de partir. Dans le processus, la chaleur s’accumule au lieu de se dissiper rapidement. Beaucoup de gaz, certains plus que d’autres, amplifient cet effet d’isolation. Pour rester simple, les experts expriment tout cela en termes d’émissions équivalent carbone, le dioxyde de carbone étant le plus répandu en quantité. Essentiellement, notre civilisation extrait le carbone qui a été emprisonné sous terre (charbon, gaz, pétrole) et le rejette dans l’atmosphère, rendant en conséquence la couche atmosphérique encore plus présente. Ensemble, ces gaz forment ce qu’on appelle « l’effet de serre ». Chez quelques-uns ce terme a une connotation positive, comme le mot de « serre » pourrait le suggérer, alors que l’augmentation dramatique des températures a des conséquences particulièrement négatives. Le terme de « gaz qui retiennent la chaleur » est aussi employé. Il renvoie à la notion de « réchauffement climatique », plutôt qu’à celle qui sonne mieux de « réchauffement planétaire ».

Flexibles /dispatchables :

des centrales électriques flexibles sont simplement celles qui peuvent être activées et désactivées, voir leur production augmenter ou diminuer en fonction de la demande d’énergie. Les turbines à gaz sont les plus flexibles, même si les centrales à charbon les plus modernes peuvent tout à fait adapter leur production, à la hausse ou à la baisse. Les anciennes centrales à charbon préfèrent fonctionner sans arrêt, à pleine capacité à peu près, de même que les centrales nucléaires.

Comme les turbines à gaz, les générateurs de biomasse sont généralement et rapidement « flexibles », mais ils sont la seule source d’énergie renouvelable considérée comme véritablement flexible en Allemagne. Les énergies éolienne et solaire sont considérées comme « intermittentes », ce qui signifie qu’elles ne peuvent produire en continu, même s’il est possible de prévoir la production, au moins un jour à l’avance. Plus important, les éoliennes et panneaux photovoltaïques ne peuvent être « flexibles », à savoir, activés et désactivés. Avec l’énergie hydraulique, les autres sources d’énergie flexibles sont l’énergie géothermique et l’énergie solaire par concentration dont l’Allemagne ne dispose pas en grande quantité.

Gestion axée sur la demande:

appelée aussi « gestion de la demande ». L’électricité ne pouvant pas être facilement stockée, il faut que la quantité consommée soit exacte à la quantité produite. Jusqu’il y a peu, nos systèmes d’approvisionnement d’électricité étaient conçus de façon à ce qu’ils puissent être gérés pour répondre à la demande ; ainsi, les centrales électriques ajustaient leur production à la hausse ou à la baisse selon que la demande d’électricité augmentait ou baissait.

L’approvisionnement électrique, avec l’intermittence des renouvelables (voir flexibilité), ne s’ajustant désormais plus aussi facilement, il s’agit de gérer la demande. Par exemple, les réfrigérateurs et congélateurs pourraient refroidir un peu plus dans les périodes où l’électricité est suffisante, afin de traverser ensuite une période de quelques heures de production plus basse. De cette façon, on pourrait modifier légèrement les pointes de demande.

Heures à pleine charge:

alors que le taux de capacité est une indication en pourcentage de la capacité existante, on parle aussi « d’heures à pleine charge », un terme utilisé en particulier pour les générateurs « flexibles » – qui peuvent être mis en marche puis arrêtés – comme la biomasse, le charbon, le gaz naturel ou le nucléaire. Une année normale compte 8 760 heures (365 jours x 24 heures). Le nombre d’heures à pleine charge est une indication du nombre d’heures à partir duquel un générateur particulier devient rentable. Par exemple, une centrale donnée peut, pour être rentable, avoir besoin de 4 000 heures à pleine charge, équivalent à un taux de capacité de 4 000 / 8 760 = 45,7 pour cent. Si elle fonctionnait à la moitié de sa capacité, il lui faudrait 8 000 heures pour atteindre les 4 000 heures à pleine charge.

Intensive en énergie (énergivore):

en Allemagne, les entreprises qui consomment beaucoup d’énergie et doivent faire face à la concurrence internationale sont très largement exemptées de la surtaxe couvrant le coût des énergies renouvelables. Pour être éligibles, les entreprises doivent consommer au moins 10 gigawattheures par an et rejoindre ainsi la catégorie des « industries privilégiées ». En 2011, quelque 300 entreprises énergivores payaient 0,05 centimes d’euro par kilowattheure de surtaxe sur 90 pour cent de leur électricité et le tarif plein uniquement sur les 10 pour cent restants. Toutes les autres entreprises (non privilégiées) payaient le tarif plein supplémentaire pour la totalité de leur électricité. En outre, si une entreprise consomme au moins 100 gigawattheures par an et que ses charges en électricité dépassent ses coûts de production de plus de 20 pour cent, elle ne doit même pas payer la totalité de surtaxe correspondant aux 10 pour cent restants de sa consommation d’électricité.

Kilowatt vs Kilowattheure:

1 000 watts font un kilowatt. De même 1 000 kilowatts font un mégawatt ; 1 000 mégawatts, un gigawatt ; 1 000 gigawatts, un térawatt. Un sèche-cheveux dont la puissance affichée est 1 000 watts, consomme un kilowatt en électricité en plein régime. S’il fonctionne pendant une heure, il aura consommé un kilowattheure. De même, un appareil en marche qui consomme 2 000 watts en fonctionnant durant 30 minutes, consommera 1000 wattheures (ou 1 kilowattheure). On confond souvent les termes kilowatt et kilowattheure, alors qu’ils recouvrent deux réalités bien différentes. Voici un aide-mémoire : rapprochez kilowatt et cheval-vapeur, la quantité de puissance que le moteur de votre voiture peut fournir. Exprimant le potentiel d’un appareil ou d’un moteur, les deux termes sont équivalents. Mais votre voiture roule rarement à pleine puissance et au cours d’une journée, elle reste souvent inutilisée. Avec les kilowattheures, on passe au travail réalisé et non plus au potentiel, ce qui équivaut avec la voiture au nombre de kilomètres parcourus.

Maison passive:

on le dit d’un bâtiment (résidentiel ou autre) qui utilise, « de manière passive », la chaleur solaire (l’ensoleillement) pour réduire de façon importante le besoin de chaleur et refroidissement « actifs », comme le chauffage et l’air conditionné. En Allemagne, beaucoup de nouvelles maisons sont déjà capables de fonctionner sans systèmes de chauffage central, avec l’appui de quelques petits chauffages électriques seulement, et cela quelques jours dans l’année. De plus en plus, des bâtiments anciens peuvent aussi être rénovés pour remplir ces normes. Sous des climats plus chauds, on peut aussi construire des maisons passives surtout pour compenser la demande d’air froid.

Marché spot / marché à Jour-1:

l’électricité peut être vendue ou achetée dans le cadre d’accords à long terme, le modèle le plus courant pour la majeure partie de l’électricité commercialisée dans les marchés libres comme l’Allemagne. La demande réelle ne pouvant pas être estimée de manière précise 18 mois à l’avance – le terme s’applique quelque fois pour les contrats d’achat d’électricité en Allemagne – le reste est acheté sur le marché de l’électricité, composé en partie d’un marché spot pour les achats immédiats et d’un marché à jour - 1 pour les achats du jour suivant. Le marché à J-1 est particulièrement intéressant pour les énergies renouvelables comme le solaire et l’éolien qui dépendent beaucoup de la météo – dont la prévision n’est fiable que dans les 24 heures.

L’ordre de mérite:

indique l’ordre dans lequel l’électricité est achetée aux centrales sur le marché. Il signifie que les centrales les plus chères en fonctionnement déterminent leur prix en fonction du marché boursier de l’électricité. Les centrales électriques sont classées et mises en route en fonction de leur « prix marginal », qui n’est autre que le coût de la production (surtout le carburant) ; un prix qui, par exemple, n’inclut pas expressément le coût de la construction de la centrale. Dans le cas du charbon et du nucléaire, le coût de construction de la centrale est particulièrement élevé alors que le coût de fonctionnement l’est relativement moins. Ainsi ces centrales ont-elles des coûts marginaux relativement bas et fournissent donc un nombre élevé d’heures à pleine charge. A l’opposé, les turbines alimentées au gaz naturel sont relativement peu chères à construire, mais le gaz naturel a un coût élevé dans beaucoup de pays dans le monde. Elles fournissent donc des heures à pleine charge moins nombreuses, le gaz naturel étant plus cher que le charbon comme c’est le cas en Allemagne et non au Royaume Uni. L’électricité renouvelable bénéficie d’un accès prioritaire au réseau et n’est donc pas classée en fonction de son prix. L’effet des renouvelables est donc le même qu’une faible consommation : les plus chères des centrales électriques de pointe fonctionnent souvent moins de temps, permettant de faire baisser les prix sur le marché.

Taux de capacité:

il est le rapport entre la capacité nominale d’un générateur (mesurée en kilowatts) et la quantité d’énergie produite (mesurée en kilowattheures). Une turbine éolienne d’une capacité nominale de 1,5 mégawatts par exemple peut, théoriquement, dans des conditions idéales, produire jusqu’à 36 mégawatheures par jour (1,5 M x 24 h), soit l’équivalent d’un taux de capacité de 100 pour cent - la turbine est à son plein rendement tout le temps. En pratique, le taux de capacité d’une éolienne terrestre bien située est plus proche de 25 pour cent, une éolienne de 1,5 MW tournerait donc en moyenne à 0,375 mégawatt, et produirait 9 mégawattheures par jour. En Allemagne, le taux de capacité des éoliennes terrestres est inférieur à 20 pour cent, alors que celui des éoliennes en mer est dans les 30 pour cent. Le taux de capacité du solaire dépendant en grande partie de l’ensoleillement est en général estimé entre 10 et 20 pour cent, Se reporter à « heures à pleine charge ».