Vingt-cinq pour cent de l’électricité du monde proviennent désormais de petites unités de production à faibles émissions de CO2.
Dans un article qui fit la couverture du magazine “The Economist”, il y a 14 ans [1], Vijay Vaitheeswaran inventait le terme générique de micro-électricité. Par là il désignait les moyens de produire de d’électricité avec des petites unités modulaires, capables d’être fabriquées en série, faciles à déployer, et donc rapidement évolutives – en fait l’opposé de ces usines-cathédrales qui coûtent des milliards de dollars et mettent une décennie à sortir de terre. Le terme micro-électricité désigne à la fois l’électricité renouvelable autre que celle des grands barrages hydroélectriques, et la cogénération d’électricité et de chaleur dans les usines ou les bâtiments.
Au-delà de sa compétitivité en terme de coût et de sa facilité de déploiement, quel est l’intérêt de la micro-électricité ? Premièrement, comme il est expliqué ci-dessous, son fonctionnement libère peu ou pas de carbone [2]. Deuxièmement, la micro-électricité permet à des individus, des communautés, des propriétaires d’immeubles, des petits industriels, de générer leur propre électricité, en s’affranchissant de leur dépendance à l’égard des grands opérateurs centralisés, inefficaces et polluants.
Ceci démocratise les choix énergétiques, favorise la concurrence et accélère l’innovation et la diffusion des savoir-faire ; ce qui contribue encore à en accélérer le déploiement, car ces technologies “vernaculaires” accessibles à de nombreux petits acteurs du marché, ont en fin de compte tendance à se développer plus rapidement que quelques grandes unités nécessitant des organisations spécialisées, des labyrinthes d’autorisations administratives, une logistique complexe, et donc beaucoup de temps.
Grâce à Bloomberg New Energy Finance, et grâce au réseau mondial d’experts REN21.net, on peut suivre les investissements dans les énergies renouvelables, les nouvelles capacités de production électrique et dans la mesure du possible la production électrique renouvelable elle-même.
À partir de 2005, le Rocky Mountain Institute (RMI) a mis en place une base de données des capacités micro-électriques, la Micropower database, dont la dernière mise à jour (juillet 2014), inclut des chiffres de ventes d’équipements de cogénération.
Mais le chiffre le plus intéressant de cette mise à jour est celui-ci : près de 25 % de la production électrique mondiale vient des installations micro-électriques (Fig. 1).
Micro-électricité et changement climatique
Si on met de côté un petit sous-ensemble d’installations [3] qui brûlent une biomasse issue de pratiques agricoles non durable – épuisant le carbone organique des sols -, le fonctionnement des unités modernes de production d’électricité renouvelable ne donne pratiquement pas lieu à émissions de CO2. Des 3 à 5% d’unités de cogénération alimentées par de la biomasse, la plupart concerne l’industrie du bois, qui y trouve sa source principale d’électricité et de calories.
La cogénération dans les raffineries brûle souvent des résidus combustibles qui autrement seraient brûlés dans les torchères. De manière générale la cogénération industrielle exploite des déchets qui autrement seraient jetés. Quand bien même un apport complémentaire de combustible est nécessaire à une unité de cogénération, le bilan reste bien meilleur que lorsqu’on produit électricité et chaleur de façon séparée. Si la cogénération produit aussi du froid et d’autres services, elle peut convertir jusqu’à 93% du pouvoir calorifique [du combustile] en travail utile, tant dans l’industrie que dans les bâtiments. Et en plus, le gaz naturel, qui alimente la plupart des unités de cogénération produit moitié moins d’émissions que le charbon des centrales électriques qu’il remplace [4]
Le fonctionnement des grands barrages hydroélectriques et des réacteurs nucléaires se fait également sans émission. Et donc en 2013, presque la moitié de l’électricité produite dans le monde est peu ou pas carbonée : 8,4% par des renouvelables modernes petit hydroélectrique inclus [5], 10,2 % par le nucléaire (qui sera dépassé par les renouvelables modernes en 2015), 15,5% par la cogénération [6], et 13,5 % par les les grands barrages.
L’autre moitié vient de centrales thermiques qui brûlent essentiellement du charbon. Ces dernières coûtent plus cher à construire, et sont souvent plus chères rien qu’en coût de fonctionnement, que leur concurrentes. Aussi on en commande de moins en moins, leur production est à la baisse, et dans quelques décennies, elle seront remplacées au profit de sources micro-électriques moins onéreuses ou de solutions d’efficacité énergétique.
Les gagnants et les perdants
Loin d’admettre que leurs outils de production sont en train de se faire tailler des croupières, beaucoup des partisans du nucléaire ou du charbon ne reconnaissent même pas la micro-électricité comme un concurrent important – alors qu’elle grignote leurs marchés et détruisent leur business. En 2009, un spécialiste de la planification stratégique d’un grand opérateur nucléaire me disait que la micro-électricité était insignifiante – il n’avait en effet rien trouvé de significatif dans les bases de données des grands fournisseurs d’électricité et ne faisait pas la différence avec les modes de production conventionnels.
Et même avec des parts de marchés minimes, la micro-électricité peut avoir des effets majeurs. En Allemagne, les 4,7 % de production électrique d’origine photovoltaïque ont détruit les modèles économiques des grands fournisseurs d’électricité établis et volatilisé 500 milliards d’euros de leur capitalisation boursière.
La production nucléaire baisse de 16 à 10%.
Cependant, à la fin de 2013, la croissance des renouvelables modernes et des centrales de cogénération a été telle que le nucléaire, déjà en perte de vitesse, est éclipsé d’un facteur 3,34 en puissance installée et 2,35 en production d’électricité (Fig.1).
Les renouvelables modernes seuls, c’est-à-dire tous les renouvelables moins le gros hydroélectrique, ont dépassé le nucléaire en terme de puissance mondiale installée en 2013 et devraient le dépasser en terme de production annuelle en 2015 (Fig 2.). Ce renversement des rôles s’accélère, du fait de l’économie des renouvelables, et de leur extraordinaire facilité de déploiement.
Mais il est encore plus significatif de regarder, non les centrales électriques construites dans le passé, mais celles qui font l’objet des investissements d’aujourd’hui ; elles nous renseignent sur le futur. En 2013 les renouvelables ont ajouté au réseau électrique mondial plus de capacités de production que le nucléaire et les combustibles fossiles réunis. Alors que les commandes augmentent pour les renouvelables et se réduisent pour les centrales thermiques, Bloomberg New Energy Finance prévoit qu’en 2030, on installera 7,4 fois plus de capacités de production renouvelables que thermiques, sans même compter la cogénération (Fig.3).
majoritairement renouvelables (gros hydraulique inclus) comparées au thermique (fossile + nucléaire). Selon BNEF cette tendance s’accentuera rapidement en faveur des renouvelables.
Plus vite que la téléphonie mobile
Comme pour les téléphones mobiles ou les ordinateurs personnels, la course profite aux plus rapides, mais le développement du photovoltaïque est encore plus rapide que celui des téléphones mobiles. Ceux qui défendent l’idée que les renouvelables ne peuvent pas vraiment changer les choses sans avancée notable en matière de stockage de l’électricité doivent se préparer à un réveil brutal.
Le géant bancaire UBS qualifie les grosses centrales nucléaires ou au charbon, bien balourdes et bien onéreuses, de « dinosaures du système énergétique de demain : trop grosses, trop peu flexibles, même pas adaptées à servir de solutions de secours ou d’appoint à long terme ». Ces technologies d’un autre âge sont moins menacées par les obligations réglementaires que par une nuée de concurrents agiles, qui ne sont même pas reconnus comme tels. Quel triste épitaphe : “dévorés par des fourmis invisibles”.
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Note de traduction :
Le terme de micro-électricité tel que défini dans cet article est peu usité en français. D’abord peu convaincus de sa pertinence pour traduire le terme original micropower, nous le trouvons désormais irremplaçable car il contient les dimensions technologique, économique et sociale d’un même phénomène.
Il suggère le parallèle avec les micro-ordinateurs, dont les tenants de la grosse informatique, à la fin des années 70, se moquaient avec arrogance, réfutant l’idée qu’il pourraient rivaliser un jour avec leurs très sérieux “mainframes” pilotés par des armées d’ingénieurs en blouse blanche, mais réfutant surtout l’idée qu’un jour, tout le monde en aurait un dans sa poche.
En vingt-cinq ans, les gros ordinateurs ont été balayés par les micro-ordinateurs qui de “micro” sont devenus ordinateurs tout court, puis smartphones, tablettes, et autres objets de notre quotidien.
Notes :
[1] The dawn of micropower. The Economist 03/08/2000
[2] Les émissions de CO2 liées à la production des matériaux et à la construction des équipements de production électrique sont distincts, relativement petits, et largement en rapport avec leurs coûts relatifs, donc ils ne sont pas examinés ici. Les nouveaux barrages hydroélectriques qui submergent de grandes régions peuvent également libérer de grandes quantités de méthane provenant de la décomposition de la végétation.
[3] Les exportations américaines de plaquettes de bois, principalement destinées à la centrale à charbon de Drax au Royaume-Uni, soulèvent de telles préoccupations mais elles ne sont pas comptabilisées dans la base de données du RMI, parce qu’il s’agit d’une centrale thermique de grande puissance, produisant uniquement de l’électricité et non une petite centrale de cogénération.
[4] Toutefois cette comparaison ne tient pas compte de l’inconnu des fuites de méthane des filières gaz et charbon, de l’exportation de charbon qui est ensuite brûlé à l’étranger, et des effet du déplacement de certaines capacités de production sans émissions vers des solutions de cogénération.
[5] L’estimation de 2013 faite par le RMI dépasse les 6% indiqués par les experts de REN21.net. C’est parce que le RMI inclut 191 GW de petite hydroélectricité (<50 MW), chiffre basé sur les données de capacité de Bloomberg New Energy Finance (BNEF), tandis que REN21.net exclut toutes les centrales hydroélectriques.
[6] Par Prudence les grandes installations industrielles sont exclues. La base de données du RMI comprend toutes les installations jusqu’à 30 MWe (mégawatts électrique) mais n’inclut qu’une fraction décroissante des installations au-dessus de 30 MWe, jusqu’à ne tenir compte que de 5% des intallations à partir de 120 MWe. On pourra se reporter au document méthodologique associé à la Micropower database du RMI.
