Une dépendance exclusive aux énergies renouvelables couperait le courant des USA

Par Jonathan Tennenbaum
Paru sur Asia Times sous le titre Wind and solar reliance would black out the US


Si Biden opte pour des énergies renouvelables non fiables sans les compléter par du nucléaire, attendons-nous à une explosion des coûts de l’électricité, à des rationnements et à des coupures de courant.

Ceci est la cinquième partie de la série Au secours, Biden veut sauver la planète ! Retrouvez la première partie ici, la deuxième partie ici , la troisième ici, et pour la quatrième, c’est par ici.

Le président américain Joe Biden a fait de la lutte contre le réchauffement climatique une priorité absolue dans toutes les sphères de l’activité gouvernementale, et s’est engagé à faire en sorte que le système électrique américain soit à 100% exempt de dioxyde de carbone d’ici 2035. Il n’a toutefois pas précisé comment l’administration entendait atteindre cet objectif. Le choix de la technologie joue un rôle clé.

De nombreux défenseurs du climat – mais pas tous – militent en faveur d’un plan reposant exclusivement sur les sources d’énergie dites renouvelables, notamment l’énergie éolienne et solaire, sans recours à l’énergie nucléaire. Mais sans énergie nucléaire, l’effort écologique de Biden serait voué au désastre.

La seule alternative possible à l’énergie nucléaire à grande échelle serait d’augmenter l’énergie éolienne et solaire jusqu’à couvrir 80% ou plus de la production totale d’électricité. Les autres sources telles que l’énergie hydroélectrique, la géothermie, la biomasse (avec replantation), ne pourraient guère couvrir plus de 20 % environ de la consommation totale des États-Unis.

Une vaste infrastructure serait nécessaire pour soutenir une dépendance de ce type à l’égard de l’éolien et du solaire, qui sont des sources d’énergie intermittentes, voraces en terres et en ressources. Cela implique de restructurer l’ensemble du réseau électrique américain et de créer des quantités gigantesques de capacités de stockage d’électricité.

Si l’on prend en compte l’ampleur des ressources financières et physiques qu’il faudrait investir, il est clair que ce scénario ne sera jamais mené à terme.

Au lieu du paradis terrestre promis d’une énergie 100 % renouvelable, la refonte se terminerait inévitablement par un chaos, avec explosion des coûts de l’électricité, pannes fréquentes, rationnement de la consommation d’électricité et mesures répressives pour réduire la consommation d’énergie. De nombreuses centrales électriques continueraient très probablement à brûler des combustibles fossiles, car le pays ne pourrait pas s’en passer.

Bien avant cela, une puissante réaction politique aurait probablement balayé le Parti démocrate du pouvoir – ainsi que toute autre personne partisane du plan.

Mais, direz-vous, qu’est-ce qui est si problématique dans le scénario « 100 % renouvelable » ?

Premièrement, la production des éoliennes et des cellules solaires fluctue sur une large plage de temps, à l’échelle de quelques minutes, en fonction des conditions météorologiques. La production des panneaux solaires varie en fonction de la couverture nuageuse et de l’heure de la journée, et est nulle la nuit.

En raison des variations erratiques de la force du vent, la production moyenne d’une éolienne terrestre ne représente généralement qu’un tiers de sa capacité nominale maximale (ce chiffre est d’environ 38 % pour une éolienne offshore). Il faut environ 2000 éoliennes de 1,5 mégawatt pour produire autant d’énergie électrique moyenne qu’une centrale nucléaire standard d’un gigawatt. Contrairement aux éoliennes, les centrales nucléaires produisent un flux constant et contrôlable d’électricité.

Production d’électricité par des parcs d’éoliennes offshore et onshore, Allemagne

Pour obtenir un approvisionnement fiable basé sur l’énergie éolienne et solaire, des sources d’électricité supplémentaires sont nécessaires pour compenser les diminutions imprévisibles de leur production. Cela coûte cher. Dans la plupart des cas aujourd’hui – où les combustibles fossiles n’ont pas encore été interdits – cela se fait principalement à l’aide de turbines à gaz auxiliaires, de générateurs diesel ou – lorsque des centrales nucléaires sont disponibles – par un « suivi de charge » qui ajuste constamment la production des centrales nucléaires. Le suivi de charge peut fonctionner tant que le rapport entre le nucléaire et l’éolien plus le solaire est suffisamment élevé.

Dans le cas contraire, la seule alternative est d’importer de l’électricité d’ailleurs, en supposant qu’elle soit disponible lorsque vous en avez besoin, ou de stocker une partie de la production des sources éoliennes et solaires et de réinjecter l’électricité stockée dans le réseau lorsque leur production diminue. L’option la plus citée, pour ce faire, est l’utilisation de batteries en grand nombre.

Le deuxième problème fondamental est la faible densité de puissance de l’énergie éolienne et solaire. Mis à part les ouragans et les tornades, le vent est une forme d’énergie diffuse qui nécessite de grandes surfaces pour être « récoltée ». Il en va de même pour la lumière du soleil à la surface de la Terre.

Noir : P load, électricité consommée. Rouge : P gen, électricité générée (sans stockage). Vert : P gen, électricité générée (avec stockage). Bleu : P store, flux d’électricité acheminé vers le stockage (avec stockage).

Par rapport aux centrales nucléaires ou aux centrales à combustibles fossiles les plus modernes, l’éolien et le solaire nécessitent des centaines d’unités individuelles de plus, des centaines de fois plus de surface de terres et des dizaines de fois plus d’acier, de béton et d’autres matériaux pour produire une moyenne de puissance donnée.

La figure ci-dessous illustre ce que signifie une faible densité de puissance : une éolienne offshore GE Haliade X de 12 MW, haute de 260 mètres, comparée à la taille d’une centrale nucléaire – dans ce cas, un réacteur de génération avancée développé par la société ThorCon pour l’Indonésie.

A gauche, l’éolienne Heliade X de GE : 12 MW, 260 mètres de haut, 220 mètres d’envergure. A droite, la centrale nucléaire Thorcon représentée à l’échelle.

L’Heliade X de GE mesure deux tiers de la hauteur de l’Empire State Building, ou la moitié de la hauteur de l’ancien World Trade Center ! Mais avec une puissance nominale de 12 mégawatts, nous serons chanceux d’obtenir une production moyenne de 5 MW – soit un centième de la production de la « minuscule » centrale nucléaire à droite.

C’est la même chose pour l’utilisation des sols. Michael Shellenberger, un écologiste convaincu qui est devenu un fervent défenseur de l’énergie nucléaire, a comparé la superficie de terrain requise pour un niveau donné de production d’électricité par des centrales nucléaires, des parcs éoliens et des parcs solaires typiques dans divers pays.

Par exemple, la centrale nucléaire de Borsella, aux Pays-Bas, occupe environ 0,16 km² de terrain et produit 3,46 milliards de kilowattheures d’électricité par an, tandis que le parc éolien offshore Gemini, aux Pays-Bas, occupe 68 km² et produit 2,6 milliards de kilowattheures. La centrale nucléaire produit 570 fois plus d’énergie par unité de surface que le parc éolien – et 370 fois plus que le parc solaire Sunport Delfzijl.

En Corée du Sud, le facteur était de 625 fois pour le nucléaire par rapport à l’éolien terrestre et de 468 fois pour le nucléaire par rapport au solaire. Les chiffres sont analogues dans les neuf autres pays examinés.

Il convient également de noter que les éoliennes dégradent la qualité de vie des personnes qui ont la malchance de vivre à proximité. Ironiquement, l’environnementalisme irrationnel a provoqué une destruction du paysage naturel d’une ampleur sans précédent.

Cette situation a donné un nouveau sens au terme « retour de bâton ». En Allemagne, la résistance des populations locales a paralysé l’expansion de l’énergie éolienne. Les grands parcs solaires ne sont pas populaires non plus.

Eoliennes en Californie du Sud. Photo Wikimedia

Sans doute, les énergies éolienne et solaire sont des technologies matures, qui ont un rôle important à jouer en tant que sources d’énergie complémentaires dans des contextes spécifiques. Mais en ce qui concerne l’économie de leur utilisation à grande échelle, le lobby des intérêts commerciaux liés à l’énergie éolienne et solaire – qui est aujourd’hui beaucoup plus important que le lobby nucléaire ne l’a jamais été – a tout fait pour tromper le public.

On nous répète sans cesse que le coût de l’énergie éolienne et solaire a baissé de façon spectaculaire et qu’il s’agit déjà des sources d’énergie les moins chères.

Le bon sens et les prix de l’électricité en Californie, en Allemagne et au Danemark – qui ont tous misé sur les énergies renouvelables – racontent une toute autre histoire, tout comme de nombreuses études indépendantes. Voir par exemple l’étude détaillée de Gordon Hughes de l’Université d’Edimbourg, « Wind Power Economics – Rhetoric & Reality » (« Économie de l’éolien – la rhétorique et la réalité »).

Les coûts réels de l’éolien et du solaire sont occultés par des prix subventionnés, des crédits d’énergie renouvelable, des crédits d’impôt à la production, des remises sur les obligations vertes, de l’amortissement accéléré, des exonérations de taxes foncières et des crédits d’impôt.

Les sources de combustibles fossiles concurrentes sont « punies » par des taxes sur le carbone et la priorité accordée aux énergies renouvelables dans l’achat d’électricité par les fournisseurs de réseaux. Voir le chapitre 3 de l’excellent livre Electrifying Our World (L’Électrification de notre monde), de Robert Hargraves, cofondateur de ThorCon.

Les coûts réels des énergies éolienne et solaire comprennent également les investissements nécessaires pour les intégrer dans un système électrique national qui doit répondre de manière fiable à la demande. Un scénario 100 % énergies renouvelables implique la transformation d’un vaste système électrique qui a été conçu pour fonctionner sur la base de sources stables d’énergie fossile et (plus tard) nucléaire.

Un champ de panneaux solaires dans le Devon, en Angleterre. Photo Wikipedia

Lors de la conférence Windpower 2019, Dan Shreve, responsable de l’analyse mondiale chez Wood Mackenzie Power and Renewables, a déclaré que pour atteindre une énergie 100 % renouvelable, il faudrait doubler la longueur des lignes de transmission électrique à haute tension aux États-Unis.

Cela signifie mettre en place plus de 320 000 kilomètres de nouvelles lignes de transmission. En outre, les États-Unis auraient besoin d’énormes quantités de capacités supplémentaires de stockage d’électricité. Combien d’électricité faudrait-il stocker dans des batteries et d’autres systèmes de stockage pour s’assurer que les lumières ne s’éteignent pas lorsqu’il fait nuit et que le vent tombe ?
Il s’agit d’une question complexe, mais il est utile de citer quelques estimations brutes.

Willem Post, ancien ingénieur et auteur de nombreux articles sur les questions énergétiques, aborde cette question : « D’après les données météorologiques, les États-Unis connaissent des baisses de régime éolienne et solaire de plusieurs jours sur au moins 25 % de leur territoire. Elles se produisent à des moments aléatoires, tout au long de l’année. Une baisse est définie à 15% de la production normale d’électricité pour cette période de l’année. »

En estimant la quantité d’électricité qui devrait être fournie par des systèmes de stockage pour compenser la production éolienne et solaire manquante pendant une baisse d’une journée, il arrive à 67 milliards de kilowattheures.

À titre de comparaison, la batterie d’une voiture électrique Tesla modèle S peut stocker environ 85 kilowattheures. En divisant selon son estimation, on obtient l’équivalent de 788 millions de batteries Tesla S entièrement chargées.

Une batterie Tesla Model S – longue, fine et plate – occupe la base du châssis. Photo : Wikimedia Commons

Elon Musk, le fondateur de Tesla, a promis que les coûts de stockage des batteries seraient ramenés à 100 dollars par kilowattheure, soit une amélioration de 30 % par rapport à aujourd’hui. Le prix à débourser serait alors de 6,7 billions de dollars (6,7 mille milliards de dollars) pour le premier jeu complet de batteries. Espérons qu’elles ne devront pas être remplacées trop souvent.

Les résultats d’une étude beaucoup plus élaborée ont été publiés l’année dernière dans la revue d’ingénierie Bridge. Les auteurs ont utilisé les données relatives à la charge électrique horaire et aux conditions météorologiques dans les sept États américains de la Nouvelle-Angleterre en 2018, en mettant à l’échelle les capacités éoliennes et solaires pour qu’elles correspondent à la consommation énergétique annuelle. L’étude prend en compte l’ensemble du régime de fonctionnement du système de sources et de stockage, qui présente de fortes variations saisonnières.

Les auteurs estiment à 14 milliards de kilowattheures la capacité de stockage de l’électricité qui serait nécessaire pour assurer un approvisionnement fiable de la Nouvelle-Angleterre dans un scénario « 100 % éolien et solaire ». Si l’on transpose cette estimation à l’ensemble des États-Unis – dont la consommation d’électricité est 35 fois supérieure – on obtient le chiffre terrifiant de 490 milliards de kilowattheures.

Dans l’hypothèse d’un stockage de toutes les batteries au prix optimiste de 100 dollars par kWh, le prix à payer serait de 49 mille milliards de dollars !

La quantité réelle de capacité de stockage requise serait vraisemblablement bien inférieure à ce que cette extrapolation suggère. Entre autres choses, le climat et les conditions météorologiques diffèrent grandement d’une région à l’autre des États-Unis.
En outre, la construction de 320 000 kilomètres de nouvelles lignes de transmission, comme indiqué plus haut, permettrait d’acheminer constamment l’électricité dans tout le pays, en fonction de la météo et de l’heure de la journée.

Mais quel que soit le coût des millions ou des milliards de batteries, la perspective même qu’une nation fonde toute sa sécurité énergétique sur des sources d’énergie intermittentes, dépendantes du temps et des saisons, devrait effrayer toute personne saine d’esprit.

Entre-temps, certains militants du climat comme David McDermott Hughes ont imaginé une solution beaucoup plus rapide et moins chère : abandonner l’objectif traditionnel de fournir un approvisionnement énergétique fiable pour répondre aux demandes de la société. Au lieu de cela, exigez de la population qu’elle adapte sa consommation à l’offre disponible.

Selon cette suggestion, la population américaine devrait simplement accepter les rationnements et les coupures de courant, comme c’est malheureusement encore le cas dans les pays sous-développés. Ce serait le prix à payer pour éviter l’apocalypse climatique.

Attention : lisez ceci avant que les lumières ne s’éteignent.

Jonathan Tennenbaum a obtenu son doctorat en mathématiques à l’université de Californie en 1973, à l’âge de 22 ans. Également physicien, linguiste et pianiste, c’est un ancien rédacteur en chef du magazine FUSION. Il vit à Berlin et voyage fréquemment en Asie et ailleurs. Il est consultant en économie, science et technologie.

Traduction Corinne Autey-Roussel
Illustration Julie McMurry / Pixabay

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