Simulation d’un modèle énergétique à l’échelle de l’Allemagne, entièrement basé sur les énergies renouvelables

Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer pour les systèmes énergétiques solaires (ISE) à Fribourg-en-Brisgau (Bade-Wurtemberg) ont mené une étude reposant sur la simulation du fonctionnement heure par heure et sur une année entière d’un système énergétique allemand complet fonctionnant entièrement à partir d’énergies renouvelables. Leur conclusion est la suivante : un système énergétique basé entièrement sur des énergies renouvelables conduit, après une transformation réussie du secteur, à des coûts totaux annuels qui ne sont pas supérieurs à ceux d’aujourd’hui.

 
La modélisation du système considéré, conçu pour une réalisation à l’horizon 2050, inclut des considérations à la fois techniques et économiques. Sa nouveauté tient à deux caractéristiques : d’une part, elle inclut une observation complète des secteurs électrique et de chauffage, dont une diminution de la consommation grâce à la rénovation énergétique des bâtiments. D’autre part, elle effectue une optimisation systématique permettant de trouver l’optimum économique national parmi toutes les combinaisons possibles de technologies et de mesures d’efficacité, ce qui représente plusieurs millions de cas simulés.

 
Le scénario 100% renouvelables utilisé, basé sur une alimentation autarcique en énergie et sur des potentiels techniques considérés comme réalistes, comprend, en termes de puissance installée :
– 170 GW d’éolien terrestre
– 85 GW d’éolien en mer
– 200 GW de photovoltaïque
– 130 GW de solaire thermique
– de nombreuses capacités de stockage de chaleur permettant de diminuer la part de la biomasse (50 TWh/an) dans la production de chaleur et d’électricité. Ainsi, la majeure partie de la biomasse sera consacrée aux transports et aux procédés industriels.
– 70 GW de centrales dites Power-to-Gas, prévues pour transformer l’électricité d’origine renouvelable en gaz lors des périodes de production excédentaires par rapport à la demande
– 95 GW de centrales à gaz utilisées en « back-up », lorsque la production d’origine renouvelable n’est pas suffisante, et optionnellement couplées à des systèmes de récupération de la chaleur pour réinjection dans les réseaux de chaleur.

 
Par ailleurs, la rénovation thermique des bâtiments apparaît comme un facteur décisif de la réussite de l’Energiewende, le tournant énergétique allemand : sans une baisse d’au moins 50% de la consommation de chauffage par rapport à aujourd’hui, les énergies solaire et éolienne seront insuffisantes pour fournir une alimentation électrique sûre.

 
Néanmoins, la couverture totale des besoins énergétiques par les énergies renouvelables est un scénario extrême. En effet, du fait de l’interconnexion des réseaux au niveau européen, une part d’énergies fossiles est à prendre en compte. Des calculs ont donc également été menés, qui prennent en compte les importations et exportations d’électricité ainsi que d’énergies fossiles, ce qui diminue de façon significative la puissance installée en énergies renouvelables. Ainsi, le Power-to-Gas ne devient nécessaire que lorsque la part des renouvelables dans l’alimentation en électricité et chaleur dépasse les 70%.

 

 

Pour en savoir plus, contacts :

Dr. Hans-Martin Henning, directeur adjoint de l’ISE, chef du département d’installations thermiques et de technique du bâtiment – tél. : +49 761 4588-5134, fax. : +49 761 4588-9000 – email : hans-martin.henning@ise.fraunhofer.de

 

Sources :

« Wärmesektor spielt entscheidende Rolle bei der Energiewende », dépêche idw, communiqué de presse de l’Institut Fraunhofer ISE – 12/11/2012 – http://idw-online.de/pages/en/news506429

 

Rédacteurs :

Hélène Benveniste, helene.benveniste@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr