De la rubrique “ASviS Insights”, la transition possible et l’urgence d’agir : quel scénario mettre en œuvre ?

Vous trouverez ci-dessous le texte intégral du site ASviS de Luciano Celi (technologue Cnr, président d’Arpo Italia) du 26 avril 2024.

La transition énergétique, et donc écologique, doit être abordée dans tous ses aspects délicats, à commencer par le mix énergétique nécessaire pour satisfaire les besoins du pays. Nous présentons ici quelques scénarios parmi les nombreux possibles.

En tant que groupe de recherche du Cnr et en tant qu’association scientifique Aspo nous nous sommes demandés ce qu’il faudrait « mettre en place » si l’on voulait réellement réaliser la transition énergétique. Il ne fait aucun doute que cela devrait être fait et nous savons que plus nous tarderons à le faire, pire ce sera. En fait, nous savons que si nous voulions respecter – en tant que pays – l’Accord de Paris de 2015, pour maintenir théoriquement l’augmentation de la température à moins de 1,5 °C, nous devrions agir en réduisant drastiquement les émissions.

Le GIEC s’est toujours exprimé très clairement sur ce point dans ses rapports. La formule de calcul des émissions résiduelles (celles que l’on peut encore se permettre de rester à un degré et demi d’augmentation) est, en première approximation, assez simple car elle suit, dans certaines limites, une loi linéaire : une certaine quantité d’émissions correspond à une augmentation constatée de la température moyenne mondiale. Ce n’est pas ici le lieu d’expliquer la formule et de commencer à faire les calculs : il suffit de dire que, toujours en théorie, nous avons une dizaine d’années pour rester dans les limites des dispositions de l’Accord. Peut-être quinze.

D’où l’urgence. Cependant, si la précipitation est un mauvais conseil, l’urgence est presque certainement un pire conseil. C’est pourquoi nous avons essayé de nous mettre au travail pour imaginer des scénarios énergétiques pour notre pays, qui est de latitude moyenne et qui a la chance d’être « embrassé par le soleil ». Une transition qui – pour des raisons d’urgence et de rentabilité – devrait se réaliser en exploitant autant que possible ce qui existe déjà, sans avoir à réinventer de nouvelles chaînes d’approvisionnement en vecteurs énergétiques.

Nous avons donc pris la consommation du pays d’une année « normale » (2019, avant la pandémie et avant le conflit russo-ukrainien) dans le but d’évaluer la faisabilité générale d’un système énergétique italien entièrement basé sur des sources d’énergie renouvelables. Nous avons notamment souhaité quantifier les dimensions nécessaires à l’apport des énergies photovoltaïque et éolienne, et les problématiques liées à l’intermittence de ces sources, tant à l’échelle circadienne qu’annuelle.

Dans un premier temps, nous avons imaginé convertir toute la consommation en électricité. Cette première hypothèse, faite à partir des technologies les plus efficaces disponibles aujourd’hui, permet d’obtenir la même énergie finale (chaleur, déplacement, services, industrie) en utilisant 700 TWh d’électricité par an au lieu des 1 800 TWh d’énergie primaire (celle contenue principalement dans les combustibles). fossiles) que nous utilisons aujourd’hui. En effet, nous savons que tout ce que nous brûlons – des hydrocarbures au bois – en plus d’émettre les gaz à effet de serre que nous aimerions éviter d’émettre, a des rendements moyens à faibles qui se transforment en rendements de conversion tout aussi peu flatteurs (pensez au contenu énergétique que vous versez dans le réservoir de votre voiture à chaque fois que vous faites le plein : si tout se passe bien, seulement 30 % de cette énergie est convertie en énergie utile pour le mouvement des roues et tout le reste est perdu en friction et en chaleur). Nous sommes donc partis de simplifications que nous avons jugées plausibles et « conservatrices » :

1. Le modèle est « en cuivre », c’est-à-dire qu’il ne prend pas en compte les pertes inévitables liées aux transferts d’énergie des lieux de production vers les lieux de consommation.
2. Nous imaginons une électrification complète de la consommation mais nous n’expliquons pas le bien-fondé de la manière d’y parvenir – il s’agit d’une analyse quantitative.
3. On imagine une « autarcie énergétique » complète, sans commerce extérieur, sauf dans le scénario 5.

Nous nous sommes donc, à certains égards, placés dans le pire des cas – donc, comme on dit – nous ne pouvons que nous améliorer. L’analyse a été effectuée sur l’ensemble des 8 760 heures qui composent une année civile, pour évaluer (1) la demande énergétique et (2) la couverture possible par des sources renouvelables.

Cette analyse de sensibilité – l’étude n’a pas pour vocation d’être un « plan énergétique » même si nous espérons qu’elle pourra être prise en compte dans une démarche conduisant à une décarbonation complète – a conduit à 5 scénarios + 2 scénarios complémentaires, dans lesquels, de temps à autre, Avec le temps, nous avons « ajouté quelque chose » pour comprendre comment et où nous pouvons proposer des stratégies pour améliorer la couverture des besoins énergétiques. Les scénarios sont brièvement indiqués ci-dessous.

1. Capacité FER (énergies renouvelables) à 100% du besoin total de 700 TWh/an (abréviation : 100% FER)
2. Le cumul pour l’intermittence circadienne est ajouté (abréviation : 100%FERacc6h)
3. Modulation de consommation (abréviation : 100%FER+acc6h+M)
4. Surdimensionnement de capacité de production (abréviation : 150%FER+acc6h+M)
5. Échange avec les pays voisins (zone 150%RES+acc6h+M+1)
6. Comme scénario précédent, mais avec accumulation saisonnière
7. Comme scénario précédent, mais avec une consommation réduite de moitié.

Comme nous l’avons mentionné, le véritable problème réside dans la grande différence de disponibilité d’énergie produite à partir de sources renouvelables entre les saisons printemps-été et automne-hiver. Les résultats obtenus dans les six premiers scénarios présentés indiquent clairement que :

• considérant le mix énergétique le plus plausible aujourd’hui (hydroélectrique + géothermie stable ; forte prévalence du photovoltaïque par rapport à l’éolien), la production estivale est surabondante et la production hivernale insuffisante ;
• le déséquilibre entre production estivale excédentaire et déficit hivernal pourrait être fortement atténué par un mix de production différent, qui verrait la contribution de l’éolien dépasser celle du photovoltaïque (dans un ratio de 60/40) ; ce mix est difficile à imaginer aujourd’hui, car en Italie, avec les technologies disponibles aujourd’hui, la disponibilité des ressources éoliennes est bien inférieure à la disponibilité des ressources photovoltaïques ; Avec les technologies actuelles, il est difficile d’émettre l’hypothèse d’une contribution de l’énergie éolienne supérieure à 160 TWh/an et c’est pourquoi cette limite supérieure a été adoptée dans les scénarios. Un scénario différent ne serait possible que dans le cas d’une maturation technique et économique de l’énergie éolienne offshore flottante, maturation qui est actuellement souhaitable mais certainement peu probable à court terme ;
• il est essentiel de couvrir les besoins énergétiques hivernaux, aux volumes et aux profils de demande actuels ;
• le déséquilibre saisonnier entre la courbe de production (avec le mix indiqué) et la courbe de consommation (supposée identique à l’actuelle), ne peut être résolu même avec le recours très important et cumulé de trois technologies : le surdimensionnement du parc installé (+ 150% ), stockage de courte durée (480 GWh), stockage saisonnier avec technologies P2G (power to gas de 30 TWh) ;
• Le septième scénario montre qu’il est possible de surmonter la crise hivernale à condition que non seulement le segment de la production, mais également celui de la demande, soient impliqués dans la transition énergétique. Le dernier scénario analysé, celui où la consommation est divisée par deux, voit la question critique de la couverture des besoins hivernaux résolue, mais ne précise pas en détail comment cette réduction de moitié est réalisée.

La stratégie pour parvenir à un véritable projet de transition demande encore beaucoup de travail. Nous avons une deuxième partie du travail en préparation qui prend en compte un éventuel changement de la demande, afin qu’elle puisse mieux s’adapter au profil de production renouvelable, en minimisant les déficits observés dans les scénarios de ce travail.

Du côté de la production, il sera plutôt possible d’envisager le développement des volets électriques et thermiques de la source géothermique qui, comme nous l’avons précisé à plusieurs reprises, présente des perspectives plus prometteuses que la source hydroélectrique, mais qui prudentiellement, dans cette étude, nous sommes restés constants aux valeurs actuelles. Les échanges énergétiques internationaux pourraient être pris en compte, au moins au sein de l’espace européen, y compris dans les directions Nord-Sud en plus des directions Est-Ouest envisagées dans le scénario 5.

Le studio, que nous avons baptisé du sigle « Scetur », Scénarios d’électricité entièrement renouvelabletéléchargeable gratuitement à cette adresse.