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Introduction : le Japon, pays pionnier des Smart grids

Brève présentation de la situation énergétique japonaise

Le Japon est un archipel montagneux de plus de 6 000 îles, isolé sur le plan électrique car il n’est interconnecté à aucun des pays voisins. Il ne dispose d’aucune ressource énergétique propre, excepté certaines ressources géothermiques, mais qui restent difficilement exploitables dans la mesure où la majorité d’entre elles se trouvent dans des parcs nationaux protégés.

Par ailleurs, le pays compte plus de 127 millions d’habitants, est très industrialisé et avec un niveau de vie élevé (PIB en parité de pouvoir d’achat : 36 266 dollars par habitant en 2012), ce qui implique une très forte consommation d’énergie et donc d’électricité.

Afin de satisfaire cette demande, le Japon importe de grosses quantités d’énergies fossiles (charbon, gaz et pétrole) pour alimenter ses centrales de production thermiques. Le Japon importe ainsi plus de 90 % de son énergie.

Les spécificités de l’infrastructure électrique japonaise

Le système électrique japonais est divisé en dix grandes régions, chacune gérée par une grande entreprise régionale qui possède le monopole en termes de production, distribution et fourniture d’électricité. Parmi ces entreprises, la compagnie Tokyo Electric Power (TEPCO) est la plus importante, avec 27 % de la capacité de production au Japon. Peuvent également être citées Kansai Electric Power Company (KEPCO), dont le périmètre de comprend les villes de Kobe, Kyoto et Osaka, et Chubu Electric Power qui sont les 2e et 3e plus gros producteurs.


Source : Geni.org

Depuis la fin du XIXe siècle, le système électrique japonais fonctionne avec deux fréquences différentes : 50 Hz (au nord) et 60 Hz (au sud-ouest), ce qui rend plus difficile la gestion du système électrique entre le Nord et le Sud de l’archipel, notamment parce que le Japon dispose de peu de convertisseurs 50/60 Hz qui permettraient d’alimenter le nord de l’archipel avec l’électricité produite dans le Sud.

Le système électrique japonais

Source : PV Magazine

Les réseaux de transport, la capacité installée et la capacité des interconnexions du système électrique japonais

Graphique : Harald Schütt/Solarpraxis AG

L’évolution du mix énergétique japonais et ses conséquences

L’arrêt du nucléaire a eu pour conséquence une augmentation du déficit de la balance commerciale et des prix de l’électricité

En 2011, l’accident de Fukushima, puis l’arrêt des 54 réacteurs nucléaires du pays et la faible diminution de la demande en électricité après cet événement (- 6 %) ont renforcé la situation de dépendance énergétique du Japon. Le pays a alors dû compenser la baisse de la production d’électricité nucléaire par l’importation d’hydrocarbures (la production d’origine nucléaire représentait 26 % de la production totale d’électricité en 2010). Ainsi, afin de sécuriser la production d’électricité, entre 2010 et 2013, la production d’électricité à partir de combustibles fossiles a augmenté de 28,4 %.

Les centrales à charbon et fioul fournissent désormais près de 90 % de l’électricité consommée.

Cette forte importation d’énergies d’origine fossile représente plus de 3 700 milliards de yens (26 milliards d’euros) chaque année et a par conséquent accru le déficit commercial du Japon (97 milliards d’euros en 2014, contre 24 milliards d’euros en 2011). Ces importations ont également un impact sur les factures d’électricité des ménages (+ 20 à 30 %) et des entreprises (+ 30 %), ce qui représente une hausse de 15 à 20 % depuis l’accident de Fukushima.

Les réseaux de transport, la capacité installée et la capacité des interconnexions du système électrique japonais

L’accident de Fukushima a également eu pour conséquence une augmentation des émissions de CO2

En plus de l’augmentation du déficit de la balance commerciale, la production d’électricité d’origine thermique a eu pour effet d’augmenter les émissions de CO2. Depuis l’arrêt des centrales nucléaires, les émissions de CO2 ont augmenté de 10 %, conduisant le Japon à abandonner les objectifs qu’il s’était fixés dans le cadre du Protocole de Kyoto. En 2014, le bilan carbone du pays était de plus de 1,408 milliards de tonnes d’équivalent CO2.

Le Japon s’est cependant formellement engagé à réduire ses émissions de gaz à effet de serre de 26 % d’ici à 2030 par rapport au niveau de 2013, soit d’environ 25,4 % par rapport à 2005. Une diminution qui correspondrait à un niveau d’émissions d’environ 1,04 milliards de tonnes d’équivalent CO2 en 2030.

Le développement des EnR ne sera pas suffisant

En réponse à cette nouvelle donne énergétique, en avril 2014, le gouvernement japonais a adopté le Strategic Energy Plan comme fondement de la politique énergétique japonaise. Cette politique énergétique met la priorité sur la sécurité d’approvisionnement, la réduction des coûts, l’environnement et l’efficacité énergétique. Dans ce cadre, le Plan prévoit notamment d’accroître la production d’électricité d’origine renouvelable (EnR) et de porter à 10 % de l’énergie primaire la part des énergies renouvelables d’ici à 2020. La part des énergies de source renouvelable dans le mix électrique japonais serait alors de 22 à 24 % en 2030.

Cependant, malgré la volonté politique et la mise en place de mesures incitatives (tarifs d’achat avantageux de la production d’électricité renouvelable), les énergies de source renouvelable peinent à se développer : elles ne représentent en effet que 13 % de la production d’électricité du pays, d’autant que le potentiel hydroélectrique est déjà exploité à son maximum et que les ressources géothermiques ou éoliennes sont plus difficilement exploitables pour des raisons environnementales (protection de parcs naturels, difficulté de construction des éoliennes offshores en raison de la topographie des côtes japonaises, etc.).

Le gouvernement a décidé de remettre en route certains réacteurs

Face à ces difficultés économiques et environnementales et au lent développement des énergies renouvelables, le gouvernement japonais a pris la décision en 2015 de remettre en route certains réacteurs nucléaires. Selon le gouvernement japonais, l’énergie nucléaire resterait l’énergie la moins chère au Japon (en 2030, 10,3 yens par kilowattheure, contre 13,6 à 21,5 yens pour l’éolien terrestre, de 30,3 à 34,7 yens pour l’éolien offshore, de 12,7 à 15,6 yens pour le solaire à grande échelle, de 16,8 yens pour la géothermie, de 12,9 yens pour l’électricité produite à partir du charbon, et de 13,4 yens pour celle produite à partir du gaz naturel liquéfié).

Pour le gouvernement, l’objectif est d’avoir 20 à 22 % d’électricité nucléaire dans son mix en 2030 afin de réduire les importations de pétrole et de gaz naturel liquéfié, de diminuer les prix de l’électricité pour les consommateurs et d’accompagner progressivement le développement des énergies renouvelables, tout en évitant le recours massif aux combustibles fossiles, en accord avec les nouveaux objectifs de réduction des émissions adoptés par le gouvernement.

La réponse du Japon à l’accident de Fukushima : les Smart communities

L’addition des facteurs « évolution du contexte énergétique » et « investissements importants en R&D » (le Japon fait partie des premiers pays de l’OCDE en termes de dépenses en recherche-développement par habitant : 20 % du budget mondial de R&D pour 2 % de la population mondiale) représente l’équation parfaite pour le développement des Smart grids.

Le Japon fait partie des premiers pays au monde à avoir misé sur les Smart grids et peut être considéré comme le leader mondial en matière de démonstrateurs de recherche et de développement des Smart grids. Depuis 2010, le Ministère de l’économie, du commerce et de l’industrie (METI), via son agence de soutien aux projets innovants liés à l’environnement (NEDO), finance et développe de nombreux projets locaux, déjà devenus des références à l’échelle mondiale. En plus des 4 projets de Smart cities développés au Japon(Yokohama Smart City Project, Toyota City Low-carbon Society Verification Project, Kita-Kyushu Smart Community Project, Keihanna Eco City the Next-generation Energy and Social Systems), les autorités japonaises ont lancé des projets à l’international avec l’aide des industriels nationaux : aux États-Unis, en Espagne, en Malaisie et en France. Ils portent tout autant sur la pénétration de production d’énergie renouvelable décentralisée sur les réseaux de distribution que sur l’émergence des micro-réseaux (micro-grids), le développement des véhicules électriques et la maîtrise de la consommation d’énergie des ménages.

À l’expression « projet Smart grids », les Japonais substituent volontiers celle de « Smart communities », faisant référence à la pleine intégration des utilisateurs finaux dans la démarche. Le Strategic Energy Plan d’avril 2014 définit la « Smart community » comme « une communauté de taille variable à laquelle différents types de consommateurs participent et qui crée un nouveau système social. Ce système social, en utilisant un nouveau système de distribution d’énergie, incluant des énergies renouvelables et de la cogénération, gère de façon complète la fourniture et la consommation de l’énergie décentralisée grâce à un système de gestion de l’énergie utilisant les technologies de l’information, une batterie de stockage et d’autres technologies afin d’optimiser l’utilisation de l’énergie. Il incorpore des services d’aide à la vie de tous les jours, incluant la fourniture de soins aux personnes âgées ».

Les projets de Smart communities ont ainsi pour objectif de favoriser les modifications de comportement en s’adaptant à la réalité quotidienne des citoyens et de dégager de bonnes pratiques à généraliser. En effet, le Japon a fait le pari d’optimiser les bénéfices attendus du développement de ces réseaux intelligents en insistant sur le rôle joué par le comportement des consommateurs finaux.

Le Japon a bien saisi l’un des enjeux fondamentaux du développement des Smart grids qui est de remettre le consommateur final au centre de l’utilisation de l’énergie en lui fournissant et lui permettant de s’approprier les outils techniques pour gérer de lui-même sa consommation.


Source : METI

Pour en savoir plus :

Cahier Global Chance, L’énergie au Japon après Fukushima 2010 – 2013, Bernard Laponche, 15 octobre 2014

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