La décarbonisation, mais à quel prix?

La sûreté de l’approvisionnement en agents énergétiques durables est tout à fait possible. Mais elle a un prix. Lequel? En Allemagne, une étude a été commandée par des entreprises de premier plan afin d’esquisser un futur système énergétique et de connaître les coûts de différentes options de décarbonisation. En Suisse aussi, il existe des scénarios à ce sujet.

Installation de biogaz en Allemagne, capable de fournir de l’énergie à l’échelle régionale et à bas prix. Source : iStock

La nécessité de réduire les émissions de CO₂ est incontestée. Mais la question des moyens, des technologies et, surtout, des coûts, reste quant à elle en suspens. Il ne suffira pas de procéder à des changements dans certains secteurs: tout le système énergétique est concerné. Car même si la décarbonisation est réalisée par le biais de l’électromobilité ou de l’utilisation de carburants durables tels que le biogaz, le BioGNL et les e-fuels, comme dans le secteur des transports, cela ne suffit pas. La réduction des émissions doit être globale, tout comme la réflexion sur le système énergétique.

Afin d’assurer à l’avenir les tâches d’approvisionnement, qui varient considérablement selon le segment et la région, avec des coûts optimaux et sans recourir à des sources d’énergie fossiles, il faudra miser sur un large éventail de technologies et d’agents énergétiques. En outre, le nouveau système énergétique devra être beaucoup plus efficace que le système actuel, beaucoup moins dépendant des importations et, en raison de sa grande diversification, plus stable face à l’évolution des conditions techniques, économiques et politiques.

Quelle source d’énergie veut-on utiliser à l’avenir et en quelle quantité, afin de générer le moins possible d’émissions de CO₂, mais aussi de maintenir les coûts pour la population dans des limites raisonnables. Source : BP

Mais comment se présentera ce futur système énergétique? Pour répondre à ces questions de manière ouverte, des entreprises leaders des secteurs allemands de l’énergie et de l’industrie automobile ont décidé de mener une étude avec la société de conseil Wecom, en adoptant une approche intersectorielle novatrice. Le résultat, désormais disponible, fournit pour la première fois des conclusions pour un système énergétique complètement optimisé et rentable pour l’Allemagne, avec des différenciations régionales précises. Le système énergétique le plus rentable, 100 % renouvelable, viable et sûr dans son approvisionnement, a été entièrement déterminé par optimisation mathématique, sans que les entreprises participantes aient fixé des objectifs de résultat.

À quoi ressemblera le système énergétique du futur ? Source : Shell

La capacité optimale par région a été calculée pour plus de 150 technologies de toute la chaîne de création de valeur énergétique, sans qu’il soit nécessaire d’effectuer des prévisions quant à leur utilisation (ou non). Les résultats permettent maintenant d’effectuer une comparaison rationnelle, basée sur des faits. Les scénarios optimisés variaient parfois très fortement au niveau des coûts économiques ou des besoins concrets de capacité. La structure fondamentale du système énergétique allemand est toutefois semblable, à de nombreux stades de la chaîne de création de valeur énergétique, dans tous les scénarios et offre ainsi une orientation stable pour les étapes de mise en œuvre dans les prochaines années.

Et ce n’est pas tout: outre les réservoirs d’air comprimé et les batteries en seconde vie, cette flexibilisation du système électrique passe essentiellement par le réseau de gaz. Environ 30 à 40 % du courant primaire sera utilisé pour l’électrolyse. Les centrales à gaz, qui utilisent des réservoirs de gaz, seront développées et deviendront compatibles avec l’hydrogène. En plus de l’hydrogène local, le biogaz sera également produit en grande partie en Allemagne, selon les affirmations des experts, afin de parvenir à un système énergétique rentable.

Selon l’étude, dans le domaine du transport de personnes, l’accent ne devrait pas seulement être mis sur l’électromobilité, mais aussi sur des voitures comme la Seat Leon, qui fonctionne au GNC et dont le réservoir contient du biogaz. Source : CNG-Mobility.ch

En ce qui concerne le transport de personnes, les véhicules à batterie et à combustion, en particulier ceux qui fonctionnent au GNC et au biogaz ou au méthane renouvelable, sont rentables et sur un pied d’égalité en matière d’émissions. Une combinaison de technologies est donc possible. Dans le transport de marchandises, les véhicules équipés d’un moteur à pile à combustible à l’hydrogène sont également compétitifs. Selon l’étude, un scénario ouvert aux technologies verrait 34 % des voitures particulières être dotée d’une motorisation électrique par batterie. 55 % des voitures devraient par ailleurs rouler au méthane renouvelable comprimé. En ce qui concerne les véhicules utilitaires, le mix énergétique optimal du point de vue économique ne prévoit que 9 % de camions électriques. En revanche, 82 % des camions devraient être alimentés par des piles à combustible à l’hydrogène, du biogaz, du BioGNL ou du méthane renouvelable.

Dans le domaine du transport de marchandises et de poids lourds, l’étude préconise également une approche ouverte à la technologie pour une décarbonisation à moindre coût. Source : CNG-Mobility.ch

L’optimisation ouverte aux technologies est donc très loin des tendances actuelles, mais présente des économies potentielles considérables pour l’économie nationale. En effet, autoriser les moteurs à combustion fonctionnant aux carburants durables permettrait d’économiser jusqu’à 11 milliards d’euros de coûts totaux par an! (pd/jas, 27 octobre 2022)

Toute l’étude avec tous les détails sur un système énergétique durable à un coût minime

Le système énergétique suisse: PSI connaît les détails grâce à six millions d’équations

En Suisse aussi, des recherches sont menées depuis des années pour mettre au point un système énergétique idéal et le moins coûteux possible. Evangelos Panos a conçu le modèle du système énergétique STEM avec Kannan Ramachan et une équipe de chercheurs du PSI. Ce modèle comporte six millions d’équations et six millions de variables, qui décrivent les aspects les plus divers du système énergétique suisse. Changer une variable, par exemple le prix d’émission d’une tonne de CO₂ ou le développement du photovoltaïque, entraîne la modification d’une dizaine d’autres variables, parfois de manière imprévue. Les chercheurs du PSI ont calculé trois scénarios pour un système énergétique suisse aux horizons 2030 et 2050: un scénario zéro net de base (CLI), un scénario qui prévoit une réduction au minimum des importations d’énergie (SECUR) et un dernier qui envisage un déploiement différé des énergies renouvelables (ANTI). Vous trouverez tous les détails ici.