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Introduction : Contexte et enjeux du développement des EnR

Les enjeux climatiques incitent à développer des énergies de sources renouvelables

La diminution des ressources énergétiques fossiles et la hausse durable de leur prix, l’augmentation considérable des besoins en énergie, les difficultés d’approvisionnement, le poids du secteur énergétique dans les émissions de CO2 et la lutte contre le changement climatique imposent d’adapter les modes de production et de consommation d’énergie.

Par ailleurs, l’accident de Fukushima et ses conséquences ont conduit à une volonté de redéfinir les mix énergétiques dans de nombreux pays et notamment en Europe (l’Allemagne sortira du nucléaire d’ici 2022, l’Italie a dit non par référendum au retour du nucléaire et la Suisse a décidé une sortie progressive d’ici 2034). Face à cette situation, il est naturel de se demander quelle sera l’alternative à ces différentes énergies.

Il semble que les énergies renouvelables soient un des éléments de réponse à cette question. Les énergies renouvelables sont des énergies écologiques car faiblement émettrices de gaz à effet de serre. La production d’électricité se fait à partir d’énergie gratuite et renouvelable. L’exploitation des énergies renouvelables permet de fournir de l’électricité aux sites isolés et d’éviter la création de nouvelles lignes. Ce sont les raisons pour lesquelles la plupart des États font des énergies renouvelables une priorité de leur politique énergétique.

Ainsi, depuis une vingtaine d’années, la réglementation dans le domaine de l’énergie connaît de profondes évolutions. Au plan international, une convention « Climat » a été signée en juillet 1992 et le protocole de Kyoto en 1997, protocole dans lequel 35 pays industrialisés se sont engagés à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre entre 2008 et 2012. En décembre 2009 a également été signé l’accord de Copenhague.

Au plan européen, depuis 2007, l’Union européenne s’est fixé des objectifs ambitieux : une réduction de 20 % des émissions de gaz à effet de serre (GES) par rapport à 1990, voir 30 % en cas d’accord international, une amélioration de 20 % de l’efficacité énergétique et une part de 20 % d’énergies renouvelables dans la consommation énergétique finale de l’UE. Afin d’atteindre ces objectifs, un paquet « Énergie-Climat » a été signé en 2008, dont l’un des textes principaux est la directive 2009/28/CE du 23 avril 2009 relative aux énergies renouvelables. Elle répartit l’effort entre les États membres en fixant des objectifs nationaux en matière d’utilisation des énergies renouvelables pour les transports, la production de chaleur et la production d’électricité, tout en mettant en avant les économies d’énergie et l’efficacité énergétique.

Carte des régions européennes de production d’énergie renouvelable

Source : OMA – The Observer

Au plan français, le gouvernement, en tant que responsable de la politique énergétique, fixe les objectifs de développement des énergies renouvelables. Il a fait de la prévention du changement climatique et de ses conséquences un des thèmes prioritaires du Grenelle de l’environnement. Ainsi, la loi Grenelle I prévoit que la part des énergies renouvelables dans la consommation finale d’énergie doit atteindre 23 % à l’horizon 2020 en métropole et 50 % dans les départements d'outre-mer. En 2008, le ministre de l’Écologie, de l’Énergie, du Développement durable et de l’Aménagement du territoire a transmis à la Commission européenne un plan national de développement des énergies renouvelables de la France. Ce plan comprend 50 mesures opérationnelles devant permettre d’atteindre les objectifs définis lors du Grenelle de l’environnement.


Source : Données 2010 – RTE cité par le SER

Le plan indique que l’atteinte de ces objectifs se traduit par une part d’énergies renouvelables dans le secteur de l’électricité de 27 %. Cette part était de 14,6 % en 2011. Les objectifs de puissance installée par filière énergies renouvelables fixés par le ministre de l’énergie dans l’arrêté du 15 décembre 2009 relatif à la Programmation pluriannuelle des investissements (PPI) pour la période 2009-2020 indiquent notamment que :

  • l’énergie radiative du soleil, en termes de puissance totale installée doit atteindre 5.400 MW au 31 décembre 2020,
  • les énergies éolienne et marine, en termes de puissance totale installée, doivent atteindre 25.000 MW au 31 décembre 2020, dont 19.000 MW à partir de l’énergie éolienne à terre et 6.000 MW à partir de l’énergie éolienne en mer et des autres énergies marines.

Pour en savoir plus :

Rapport au Parlement - Programmation pluriannuelle des investissements de production d’électricité - Période 2009-2020
Plan d’action national en faveur des énergies renouvelables - Période 2009-2020

La multiplication des installations de production d’énergie renouvelable aura des effets notoires sur le système et les réseaux électriques

Selon un rapport du Groupe intergouvernemental d’experts de l’ONU sur l’évolution du climat (GIEC), les énergies renouvelables représenteront la plus grande partie de l’offre énergétique d’ici 2050. Le rapport estime qu’il est plus probable d’assister d’ici 2050 à une vraie montée en puissance des énergies renouvelables qu’à un scénario qui privilégierait le nucléaire et le captage et stockage de CO2. De manière générale, la majorité des scénarios montre une « augmentation substantielle », de trois à vingt fois, « du déploiement des énergies renouvelables d’ici 2030, 2050 et au-delà ». Le plus ambitieux des scénarios estime que les énergies renouvelables pourraient couvrir les 3/4 des besoins.

Aujourd’hui, les nouvelles installations de production d’électricité renouvelable représentent 62 % (soit 17 GW) de la puissance de l’ensemble des nouvelles installations de production construites en Europe en 2009. Cependant, malgré ce constat, la puissance renouvelable installée en Europe reste faible par rapport à la puissance totale installée (centrales nucléaires, centrales thermiques, etc). sur le sol européen.

La multiplication de ces installations aura des impacts notoires sur le système et les réseaux électriques. En effet, une partie de la production d’origine renouvelable est intermittente et peu ou pas pilotable alors que les réseaux électriques ont été conçus à l’origine pour acheminer l’électricité produite de façon centralisée dans un seul sens, de la production vers la consommation. L’injection de cette production implique désormais un fonctionnement bidirectionnel des réseaux électriques.

Le développement des énergies renouvelables décentralisées (éolien, photovoltaïque, petite cogénération, etc.) raccordées aux réseaux électriques va, donc, profondément modifier la structure, la planification et l’exploitation du système électrique. Dans un futur proche, les réseaux auront pour rôle non seulement de distribuer l’électricité produite, mais également de mutualiser l’ensemble des productions décentralisées.

Dans le même temps, les réseaux électriques doivent toujours remplir les objectifs fondamentaux qui leur ont été assignés. Ils doivent garantir la sécurité, la stabilité, la fiabilité, l’égalité d’accès et la qualité de l’alimentation et de service. Ces installations de production sont donc un véritable défi pour les gestionnaires de réseaux.

Dans ce cadre, les Smart grids apparaissent comme l’une des solutions possibles pour intégrer les énergies renouvelables tout en répondant aux objectifs fondamentaux assignés aux réseaux. Ils permettront de gérer le système électrique de manière réactive face à des énergies réparties et non prévisibles.

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