Commutateur d’alimentation Le mix électrique du futur : voici à quoi il pourrait ressembler

Le photovoltaïque (PV) a un grand potentiel et, dans ce scénario, représentera la plus grande part de la consommation annuelle au cours de l’hiver 2050, soit environ 24 % (sur l’ensemble de l’année : 40 %), aux côtés de l’hydroélectricité. Il est important de distinguer trois types de panneaux photovoltaïques : les grands systèmes sur des espaces ouverts appropriés, les panneaux sur les toits commerciaux et privés, et les systèmes au-dessus de la mer de brouillard dans les Alpes. Ces types diffèrent considérablement les uns des autres, tant en termes de propriétés techniques (par exemple, rendement/heures de pleine charge) que de coûts.

• Les installations photovoltaïques sur l’espace ouvert du Plateau représentent une forme de production d’électricité rentable. Cependant, comme des obstacles réglementaires se dressent toujours sur votre chemin, ce scénario suppose environ 0,4 TWh pour ce type de photovoltaïque à l’hiver 2050 (année entière : 1,5 TWh ou un peu moins de 2 % de la consommation).  

• Les panneaux sur les toits commerciaux et résidentiels sont la forme d’énergie renouvelable la plus acceptée et ont encore un potentiel inexploité élevé. Ce type de photovoltaïque générera environ 10,3 TWh, soit 23 % de la consommation annuelle de la Suisse à l’hiver 2050 (année entière : 33 TWh / 37 %).  

• Les installations photovoltaïques des Alpes produisent trois fois plus d’électricité pendant les mois d’hiver au-dessus de la mer de brouillard que les installations comparables du Plateau. Selon le scénario des énergies renouvelables, Alpine PV produira environ 0,8 TWh, soit un peu moins de 1 % de la consommation suisse à l’hiver 2050 (0,4 TWh / 1 % pour l’ensemble de l’année). Sur la superficie totale d’environ 20 000 km2 dans les Alpes, il faudrait utiliser environ 7 km2, ce qui correspond à moins de 0,1 %.  

L’énergie hydraulique est déjà l’épine dorsale de l’approvisionnement en électricité de la Suisse et restera un pilier central. Pour Axpo, en tant que plus grand producteur d’énergie hydraulique de Suisse, il s’agit d’une longue tradition et d’une grande priorité. En particulier, la flexibilité offerte par l’énergie hydraulique à stockage est essentielle pour l’indemnisation à court terme et protège la Suisse contre les pannes et les goulets d’étranglement. Il joue un rôle important en hiver. Cependant, le potentiel d’expansion est limité et la production des usines existantes menace de décliner en raison des réglementations environnementales. Dans l’ensemble, l’objectif pour la Suisse doit donc être de maintenir une production stable. Aujourd’hui, elle produit environ 36 TWh nets. Environ 38 TWh sont attendus pour 2050, ce qui correspond à plus de 42 % de la consommation annuelle de la Suisse en 2050. En hiver, il peut produire 16 TWh. 

Grâce aux progrès techniques et à de meilleures conditions politiques, le potentiel de l’énergie éolienne en Suisse est beaucoup plus élevé qu’on ne le pensait depuis longtemps. L’un des principaux avantages de l’énergie éolienne est sa contribution en hiver : les deux tiers de la production ont lieu pendant les mois d’hiver. Il complète donc idéalement l’électricité photovoltaïque. La Suisse devrait profiter de cet avantage pour assurer la sécurité de l’approvisionnement en électricité.

Aujourd’hui, l’éolien ne produit qu’environ 0,2 TWh, mais en 2050, il générera environ 5,9 TWh, soit un peu moins de 13 % de la consommation annuelle en hiver dans ce scénario (10 TWh / 11 % toute l’année). Cela nécessitera environ 1200 turbines. En novembre 2023, la Suisse comptait 47 éoliennes. 

Une bonne partie des déchets organiques est déjà utilisée pour produire de l’électricité, entre autres. L’utilisation des déchets permet un cycle durable. Bien que leur contribution à la production d’électricité soit faible en termes de quantité, elle n’en est pas moins importante dans un mix large et stable. À l’hiver 2050, la biomasse dans le scénario renouvelable couvrira environ 2,7 TWh, soit 6 % de la consommation annuelle de la Suisse, contre 2,3 TWh aujourd’hui. (toute l’année : 5 TWh / 6 %)

La géothermie a l’avantage d’être disponible toute l’année. La technologie présente un potentiel particulièrement élevé pour la production de chaleur, mais seulement dans une mesure limitée pour la production d’électricité : des projets pilotes sont actuellement en cours, notamment au sein du groupe Axpo. Dans notre scénario, nous supposons une production d’électricité à l’hiver 2050 d’environ 1 TWh, soit 2 % de la consommation annuelle de la Suisse en 2050 (année entière : 2,1 TWh / 2 %).

L’idée d’une production d’électricité autosuffisante en Suisse est irréaliste. La Suisse est bien connectée au réseau électrique européen, l’électricité circulant dans les deux sens. 

Dans ce scénario, nous supposons que la Suisse pourrait conclure un accord sur l’électricité avec l’UE ou au moins des accords bilatéraux correspondants avec ses voisins et qu’elle serait donc également intégrée au marché européen de l’électricité en 2050. Le scénario fait état de faibles importations de 0,4 TWh en janvier et de 0,7 TWh en décembre 2050, tandis qu’une balance des exportations équilibrée prévaudra le reste de l’hiver. En été, la Suisse disposera d’un excédent en raison de la forte production d’installations photovoltaïques et exportera environ 11 TWh. 

Du point de vue de la sécurité d’approvisionnement, cette situation d’approvisionnement semble confortable en hiver. Cependant, par temps froid et en même temps une très faible production d’électricité à partir de sources renouvelables (vent, soleil et eau), les réserves s’épuisent rapidement et des importations de 5 TWh sont nécessaires pour assurer un approvisionnement sûr. 

Les technologies décrites se complètent déjà idéalement pour former un mix électrique, mais il manque encore une méthode de production neutre en CO2 pouvant être utilisée lors d’éventuels goulets d’étranglement pendant les mois d’hiver. La dernière centrale nucléaire sera retirée du réseau dans les années 2040. Cependant, conformément aux conditions-cadres actuelles (interdiction de nouvelles centrales nucléaires), le scénario « renouvelables » suppose qu’aucune nouvelle centrale nucléaire ne sera construite.

À partir de 2040, avec une capacité de 2,4 GW, des centrales à gaz à faible émission de CO2 seront utilisées dans ce scénario pendant les mois d’hiver. Ceux-ci seront en concurrence avec les importations en termes de prix pour répondre à la demande suisse. Les centrales au gaz peuvent produire jusqu’à 10 TWh d’électricité par an et assurer l’alimentation électrique en hiver, notamment lorsque la production d’électricité est faible grâce aux énergies renouvelables.

Dans ce scénario, le coût moyen par mégawattheure généré est de 93 francs. Dans l’hypothèse d’un prix moyen de l’électricité de 85 CHF/MWh, environ 95 % des coûts des nouveaux investissements peuvent être couverts par les recettes sur le marché de l’électricité. Cela signifie que l’on trouvera des investisseurs pour construire les installations nécessaires. 

Cependant, les 5 % restants ne peuvent pas être couverts sur le marché, c’est un cas classique de bien public. C’est notamment le cas des installations photovoltaïques sur les toits, qui représentent la plus grande partie de ces coûts non couverts. Dans le cas des systèmes photovoltaïques, cela est dû au fait que les coûts d’investissement et d’exploitation, répartis sur leur durée de vie, dépassent les revenus possibles - cela est particulièrement vrai pour les systèmes de toiture petits et relativement complexes. Les autres systèmes photovoltaïques, les centrales au gaz renouvelable et les centrales à biomasse ne peuvent pas non plus couvrir 100 % de leurs coûts. Les centrales éoliennes et hydroélectriques, en revanche, peuvent couvrir entièrement leurs coûts à un prix de l’électricité de CHF 75.-/MWh.

Afin d’inciter les investisseurs à construire des usines dont les coûts ne sont pas entièrement couverts par les recettes, des instruments de financement peuvent être nécessaires. 

Dans ce scénario, nous faisons certaines hypothèses sur les coûts et les prix de l’électricité. Bien sûr, avec des prix ou des coûts d’électricité très bas ou élevés, des coûts non couverts plus élevés ou plus faibles peuvent survenir. 

Afin de combler le déficit électrique hivernal, ce scénario « paysager » s’appuie d’une part sur une durée de vie de 70 ans chacune pour les centrales nucléaires de Gösgen et de Leibstadt, à condition qu’elles puissent être exploitées en toute sécurité. Dans ce scénario, Beznau fonctionne pendant un total de 64 ans. D’autre part, il contient deux nouveaux réacteurs de 1,3 GW chacun, qui seront raccordés au réseau en 2047 et 2050. Il s’agit de réacteurs de la technologie EPR 3e génération actuellement disponible, car la décision de construire de nouvelles centrales devrait être prise le plus rapidement possible. L’électricité nucléaire représentera 15,7 TWh à l’hiver 2050, ce qui correspond à environ 35 % de la consommation (année entière : 29,6 TWh / 34 %). 

Une autre pièce indispensable du puzzle pour combler le déficit électrique hivernal est le photovoltaïque. Afin de minimiser les interférences avec le paysage, aucune installation photovoltaïque au sol ne sera construite dans ce scénario et seules quelques installations solaires alpines seront réalisées. En raison du nombre plus faible d’installations solaires en montagne et de leur précieuse part d’électricité en hiver, il manque une contribution importante à la sécurité de l’approvisionnement en Suisse. Au lieu de cela, le scénario repose presque exclusivement sur des systèmes photovoltaïques sur les toits. Bien qu’elles fournissent beaucoup moins d’électricité en hiver que les plantes alpines, elles sont largement acceptées et n’interfèrent pas avec le paysage. 

Afin de limiter la demande d’importation en hiver à environ 6 TWh, une expansion massive des systèmes photovoltaïques en toiture est nécessaire. Avec une extension de capacité à environ 32,5 GW en 2050 et une production annuelle d’environ 31 TWh, ce scénario exploite environ 60 % du potentiel estimé par l’OFEN. 

Capacité installée Solaire 2050 : 32,5 GW 

• dont toiture : 32,3 GW 
• dont Alpin : 0,2 GW 
• dont montage au sol : 0 GW 

Génération hiver 2050 : 9,7 TWh 

• dont toiture : 9,6 TWh 
  
• dont alpin :  0,1 TWh 
  

Production pour toute l’année 2050 : 31,2 TWh 

• dont toit : 30,9 TWh 
• dont alpin : 0,3 TWh 

Si l’objectif ambitieux d’expansion du photovoltaïque sur les toits n’est pas atteint, plusieurs centrales au gaz fossile devront être construites pour éviter une rupture d’approvisionnement en hiver.

L’énergie hydraulique est déjà l’épine dorsale de l’approvisionnement en électricité de la Suisse et restera un pilier central dans ce scénario « paysager ». Pour Axpo, en tant que plus grand producteur d’énergie hydraulique de Suisse, il s’agit d’une longue tradition et d’une grande priorité. En particulier, la flexibilité offerte par l’énergie hydraulique à stockage est essentielle pour l’indemnisation à court terme et protège la Suisse contre les pannes et les goulets d’étranglement. Il joue un rôle important en hiver. Cependant, le potentiel d’expansion est limité et la production des usines existantes menace de décliner en raison des réglementations environnementales. Dans l’ensemble, l’objectif pour la Suisse doit donc être de maintenir une production stable. Aujourd’hui, elle produit environ 36 TWh nets par an. Environ 38 TWh sont attendus pour 2050, ce qui correspond à plus de 42 % de la consommation annuelle de la Suisse en 2050. En hiver, il peut produire 16 TWh.

En raison de la résistance parfois véhémente d’une partie de la société aux centrales éoliennes, cette technologie a peu d’importance dans le scénario « paysager » – bien qu’elle puisse produire beaucoup d’électricité, surtout en hiver. Dans ce scénario, il n’y aura plus que 80 éoliennes en Suisse d’ici 2050, soit près du double des 47 éoliennes actuelles. L’électricité éolienne ne contribuera qu’à hauteur de 0,2 TWh à l’hiver 2050, ce qui correspond à environ 0,5 % de la consommation (année entière : 0,4 TWh / 0,4 %).

L’idée d’une production d’électricité autosuffisante en Suisse est irréaliste. La Suisse est bien connectée au réseau électrique européen, l’électricité circulant dans les deux sens. 

Dans ce scénario « paysage », nous supposons également que la Suisse pourrait conclure un accord sur l’électricité avec l’UE ou au moins des accords bilatéraux correspondants avec ses voisins et qu’elle serait donc également intégrée au marché européen de l’électricité en 2050. Dans ce scénario, la demande d’importation en hiver n’est pas supérieure à 6,1 TWh au cours d’une année. En 2050, la situation de l’offre est confortable et équilibrée. Notons toutefois que quatre ans plus tard, la centrale nucléaire de Leibstadt (-1,3 GW ou -10 TWh/a) sera mise hors service. En conséquence, la demande d’importation augmentera à nouveau en hiver, à savoir pour atteindre environ deux TWh.

Une bonne partie des déchets organiques est déjà utilisée pour produire de l’électricité, entre autres. L’utilisation des déchets permet un cycle durable. Bien que leur contribution à la production d’électricité soit faible en termes de quantité, elle n’en est pas moins importante dans un mix large et stable. À l’hiver 2050, la biomasse dans le scénario renouvelable couvrira environ 2,7 TWh, soit 6 % de la consommation annuelle de la Suisse, contre 2,3 TWh aujourd’hui. (toute l’année : 5 TWh / 6 %)

La géothermie a l’avantage d’être disponible toute l’année. La technologie présente un potentiel particulièrement élevé pour la production de chaleur, mais seulement dans une mesure limitée pour la production d’électricité : des projets pilotes sont actuellement en cours, notamment au sein du groupe Axpo. Dans notre scénario, nous supposons une production d’électricité à l’hiver 2050 d’environ 1 TWh, soit 2 % de la consommation annuelle de la Suisse en 2050 (année entière : 2,1 TWh / 2 %).

Le coût moyen de ce scénario est d’environ CHF 91/MWh. 

Il est donc légèrement plus cher que le mix électrique du scénario « renouvelables » avec des coûts de 93 CHF/MWh (chacun en supposant des prix de l’électricité de 85 CHF/MWh en 2050), bien que les deux soient proches. Le moteur des coûts supplémentaires est l’abandon de la construction d’éoliennes relativement bon marché au profit de systèmes photovoltaïques sur les toits comparativement coûteux. L’exploitation plus longue des centrales nucléaires existantes, ainsi que la construction de deux nouveaux réacteurs, augmentent considérablement la sécurité d’approvisionnement du pays et rendent donc superflue la construction de centrales à gaz. Le renoncement à la construction d’éoliennes relativement bon marché fait grimper les coûts. Dans les deux scénarios, les systèmes photovoltaïques sur les toits, relativement coûteux, sont construits à une échelle comparable. Les coûts supplémentaires d’une part annulent grossièrement les économies réalisées d’autre part au cours de la période considérée.