L’hydroélectricité, une « énergie clé » à l’épreuve du réchauffement climatique
Publié le : 22/02/2023 – 07:47Modifié le : 22/02/2023 – 10:41
Texte par :Jean-Luc MOUNIERSuivre
6 mn
Il n’y a pas eu de pluie pendant 32 jours en France depuis fin janvier, a annoncé mardi Météo-France. Et avec le réchauffement climatique, les épisodes de sécheresse sont susceptibles de devenir plus fréquents et de s’intensifier ces prochaines décennies. Un phénomène qui fait peser une menace sur la production énergétique, en particulier l’hydraulique.
« Du jamais vu durant un hiver » : voilà comment Météo-France a désigné, mercredi 22 février, la sécheresse qui sévit depuis un mois en France. « Cette situation se traduit par un assèchement des sols, déjà affaiblis par la sécheresse de l’été 2022« , précise l’institut météorologique français, qui ajoute que « l’hiver 2023 figurera parmi les 10 hivers les moins arrosés depuis 1959« .
Ces épisodes de sécheresse – qui sont une des manifestations du réchauffement climatique – ont eu des conséquences sur la production d’énergie en France en 2022, notamment sur l’hydroélectricité. « La production hydraulique a atteint son plus bas niveau (49,7 TWh) depuis 1976 en raison des conditions climatiques exceptionnellement chaudes et sèches », a relevé le gestionnaire du réseau électrique français, RTE, dans un bilan publié le 16 février.
« L’hydraulique est une énergie très dépendante de la reconstitution du manteau neigeux dans les montagnes, de la fonte des glaces ou encore du niveau des cours d’eau », explique Nicolas Goldberg, senior manager énergie pour le cabinet de conseil Colombus Consulting. « Donc si vous avez une période de sécheresse ou une absence de neige, vous ne chargez pas les barrages ».
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La France entretient une longue histoire avec l’hydroélectricité. Elle est exploitée depuis la fin du XIXe siècle, ce qui en fait la plus ancienne des énergies produites. Les sites de production hydraulique sont aussi nombreux sur le territoire français et souvent en place depuis des décennies : on dénombre au moins 427 centrales hydrauliques et 600 barrages exploités par EDF.
Parmi ces installations dépendantes de la pluviométrie – et donc directement impactées par les épisodes de sécheresse –, on retrouve les équipements au fil de l’eau, généralement installés dans des rivières ou sur certains fleuves, et les écluses. S’ajoutent à cela les centrales de lac et les stations de transfert d’énergie par pompage – des équipements de grande envergure nécessitant souvent des barrages de grande taille qui permettent de stocker de l’eau pour la redistribuer rapidement ensuite quand il y a des pics de consommation électrique.
Une énergie souple “qui marche bien” couplée au nucléaire
« L’avantage de l’hydroélectricité, c’est qu’elle est beaucoup plus facilement pilotable que d’autres énergies, et les ouvrages hydroélectriques peuvent, pour certains, faire office de stockage de l’énergie« , explique Frédéric Tuillé, responsable des études à Observ’Er – un consortium spécialisé dans le suivi du développement des énergies renouvelables dans l’UE.
L’hydraulique occupe une place de choix dans le mix énergétique français. En 2021, elle représentait 62,5 TWh, soit 12 % de la production totale d’électricité, loin devant l’éolien et le photovoltaïque. Par ailleurs, elle « n’émet pas de gaz à effet de serre, est utilisable rapidement et est aussi une énergie renouvelable très économique à long terme », explique EDF.
La souplesse de cette énergie la rend aussi intéressante dans le mix énergétique français : malgré une production historiquement basse, l’hydroélectricité a servi de roue de secours face aux pics de consommation fin 2022, alors que la production d’énergie nucléaire était elle aussi au plus bas en raison d’une maintenance d’une partie du parc nucléaire.
« Le système électrique français, tel qu’il a été construit, marche sur ces deux jambes : le nucléaire et l’hydroélectrique qui produisent en continu, mais l’hydroélectricité permet de passer les pointes avec des stocks qu’on active au bon moment. C’est un couple qui marche bien », explique Nicolas Goldberg. Les installations hydrauliques peuvent être activées rapidement et fréquemment (parfois plusieurs milliers de fois par an) en fonction des besoins sur le réseau électrique français, tandis que cette manipulation est plus longue et plus compliquée avec le parc nucléaire.
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Plusieurs députés du parti Les Républicains ont d’ailleurs vanté les mérites de l’énergie hydraulique, dans une tribune publiée début février par Le Figaro. Ces parlementaires y affirment que « la reconquête de notre souveraineté énergétique passera par l’eau », tout en estimant que « la simple rénovation de nos barrages existants, dans lesquels les investissements sont en attente faute d’accord au niveau européen, permettrait à cette énergie de gagner 5 % de production supplémentaire. »
« Toutes les sources d’énergie vont être impactées par le réchauffement climatique »
Actuellement, la politique énergétique de la France est régie par les Programmations pluriannuelles de l’énergie (PPE). La dernière, adoptée en 2020 pour la période 2019-2028, fixe plusieurs objectifs pour le secteur hydraulique : augmenter le parc de l’ordre de 200 MW d’ici 2023 et de 900 à 1 200 MW d’ici 2028, ou encore optimiser la production et la flexibilité du parc hydroélectrique – notamment en installant des centrales hydroélectriques sur des barrages existants non-équipés.
On ne sait pas actuellement si ces objectifs seront tenus pour l’hydraulique, contrairement aux énergies éolienne et solaire – pour lesquelles la France ne devrait pas respecter, au rythme actuel, son objectif de production d’électricité renouvelable d’ici la fin 2023.
Quelle place est vouée à occuper l’hydroélectricité dans le mix énergétique français à l’avenir ? « Même si elle n’est pas vouée à être majoritaire, l’hydroélectricité est une énergie clé », détaille Nicolas Goldberg. « Si on fait croître un tout petit peu plus ce secteur – il y existe un petit potentiel de croissance de l’ordre de 5 GWh –, on peut intégrer encore plus de renouvelable dans le mix énergétique. »
Bien que menacée par les épisodes de sécheresse, l’hydroélectricité ne devrait donc pas disparaître de sitôt du paysage énergétique français. « Toutes les sources d’énergie vont être impactées par le réchauffement climatique », conclut Nicolas Goldberg. « Les centrales thermiques (à gaz, décarbonées ou biomasses) vont être touchées avec l’affaiblissement des ressources en eau, les régimes de vents vont évoluer, la chaleur extrême sur un panneau photovoltaïque le rend moins productif… La question c’est comment est-ce qu’on tiendra compte de ces phénomènes climatiques, mais on ne va pas ne plus investir sur des énergies renouvelables. »
L’hydroélectricité sous la pression du changement climatique
Par Luc Bronner (Livet-et-Gavet (Isère), envoyé spécial)Publié hier à 06h00, mis à jour hier à 18h31
Temps de Lecture 5 min.
Reportage
En 2022, en raison de températures élevées et de précipitations historiquement faibles, les barrages français ont produit 20 % d’électricité en moins. Un scénario qui devrait se répéter dans les années qui viennent et qui alarme ce secteur primordial.
Les roues en Inox, doublées de titane, vrombissent à 500 tours par minute. Samuel Villeneuve, le chef de l’usine électrique flambant neuve d’EDF à Gavet, sur la Romanche, en Isère, près de Grenoble, montre fièrement les deux énormes turbines installées dans une galerie creusée en profondeur dans la roche. L’eau glacée plonge de 280 mètres de hauteur, avec un débit de 41 mètres cubes par seconde, dans des conduites forcées et blindées. La pression (28 bars) entraîne la turbine et produit de l’électricité, ce miracle de la « houille blanche » qui a fait la fortune de vallées alpines depuis plus d’un siècle. A condition que l’eau continue de tomber du ciel, puis de couler, et que les sécheresses n’obligent pas les exploitants à ralentir leurs activités.
L’année 2022 n’a pas été difficile uniquement pour le secteur nucléaire. Pour l’hydroélectrique, ce fut une annus horribilis, comme le résume la patronne d’une entreprise du secteur. Les barrages français ont produit 20 % d’électricité en moins, le plus mauvais résultat depuis 1976, année d’une sécheresse restée dans la mémoire collective. Les ouvrages édifiés dans les montagnes ont perdu 35 % de leur production à cause de réserves neigeuses désespérantes. Les centrales comme celle de Gavet, sur la Romanche, souvent installées en moyenne montagne, ont perdu 28 % de leur production d’énergie à l’échelle nationale. En cause, les températures élevées et les précipitations historiquement faibles.
Ce scénario alarme le secteur, d’autant que l’année 2023 ne se présente pas bien, avec des sols souvent secs, des nappes phréatiques peu remplies et des stocks de neige limités. « Des années comme 2022 vont revenir avec des fréquences plus élevées », note Denis Aelbrecht, président du Comité français des barrages et réservoirs (CFBR), une vieille institution du secteur. « Les études scientifiques montrent que le réchauffement pourrait provoquer des étiages plus sévères et des épisodes de précipitations plus sévères aussi », ajoute Jean-Paul Chabard, président de la Société hydrotechnique de France (SHF), une société savante depuis 1912.
Injonctions contradictoires
Les querelles de chapelle sur les avantages comparés du nucléaire, du solaire et des éoliennes éclipsent souvent l’énergie hydroélectrique, décarbonée, installée dans le paysage des montagnes et des fleuves depuis des décennies, parfois plus d’un siècle, à coups de barrages et de vallées inondées – des cimetières de biodiversité devenus des sites touristiques majeurs pour certains d’entre eux. Les enjeux sont pourtant importants. En volume d’électricité, d’abord : si l’éolien et le solaire se développent rapidement, ils sont encore loin d’avoir atteint les capacités de la production hydroélectrique. Ils présentent par ailleurs l’inconvénient d’être intermittents – en fonction du vent et du soleil – là où l’eau stockée derrière les ouvrages peut être turbinée à tout moment.
Un rôle d’équilibrage du réseau, technique mais essentiel. « L’hydraulique représente 12 % de la production globale, mais 20 % sur les périodes de pointe de consommation », souligne Emmanuelle Verger-Chabot, patronne de l’hydroélectricité pour EDF, le plus gros acteur du secteur, avec 70 % de la production. « L’hydraulique a répondu présent même dans une année compliquée comme celle de 2022, pour faire face aux pointes », ajoute-t-elle.
L’autre enjeu, dans un contexte de plus grande rareté des ressources, c’est évidemment le partage des usages de l’eau : les lacs et les cours d’eau turbinés servent aussi pour l’irrigation, le refroidissement des centrales nucléaires, les industries, le tourisme et l’alimentation en eau potable. « Le risque climatique nous montre combien c’est important de bien gérer l’eau », relève l’entourage d’Agnès Pannier-Runacher, la ministre de la transition énergétique.
De ce point de vue, l’année 2022 raconte bien les injonctions contradictoires auxquelles sont confrontés les concessionnaires de barrages. « D’un côté, il fallait stocker de l’eau en prévision d’un hiver qui s’annonçait très compliqué pour l’équilibre du réseau. De l’autre, comme nous étions en sécheresse, tout le monde nous demandait de l’eau », indique Cyrille Delprat, directeur général de la SHEM, filiale d’Engie, 56 usines et 12 barrages dans le Sud-Ouest, une lointaine descendante de l’époque où la SNCF gérait ses propres ouvrages pour produire de l’électricité.
Même constat sur le Rhône, où l’enjeu de l’adaptation au réchauffement climatique est posé : « Les prévisions de débits montrent qu’ils ne vont pas seulement baisser en moyenne, mais qu’ils vont surtout être plus différenciés selon les saisons », relève Laurence Borie-Bancel, patronne de la Compagnie nationale du Rhône (CNR), le deuxième plus gros acteur du secteur après EDF.
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Le premier problème de l’hydroélectricité n’est pas sa rentabilité. Le temps passé, et l’eau qui a coulé sous les ponts, en a fait une activité profitable. Les 19 ouvrages de la CNR sur le Rhône, depuis le lac Léman, ont ainsi permis aux deux principaux actionnaires, Engie (49,97 %) et la Caisse des dépôts (33,2 %), de toucher 1,23 milliard d’euros de dividendes, en cumul, sur les seize dernières années, pour un montant d’acquisition initial de 750 millions d’euros.
Cycle quasi fermé
« Depuis de nombreuses années, la CNR produit en dessous de 26 euros par mégawattheure et dégage, malgré les fluctuations des prix de marché et des débits du Rhône, une rente supérieure à 15 euros par mégawattheure »,soulignait la Cour des comptes en 2022. La concession, qui remonte à 1934, a été prolongée jusqu’en 2041.
Bien que rentable, l’activité hydroélectrique ne dispose pas d’un potentiel de développement aussi important que les autres énergies renouvelables. L’optimisation de sites existants est néanmoins possible, comme pour la centrale de Gavet, sur la Romanche. « Les travaux de modernisation ont permis d’accroître la production électrique de 40 % », se réjouit Samuel Villeneuve, en faisant visiter la caverne usine creusée dans la terre, aussi grande que la nef de Notre-Dame de Paris. Sur le Rhône, la CNR prévoit 500 millions d’euros d’investissements d’ici à 2041, dont un projet d’usine au fil de l’eau, près de l’embouchure de l’Ain, qui deviendrait ainsi le vingtième ouvrage sur un des fleuves les plus équipés du monde.
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L’avenir de l’hydroélectrique, surtout dans un contexte de réduction des ressources en eau, ce sont les stations dites de « transfert d’énergie par pompage » (STEP), qui fonctionnent avec deux bassins, l’un en amont, l’autre en aval. En fonction des besoins – et du prix de l’électricité –, l’eau est turbinée pour produire de l’énergie (au moment des pics de consommation), ou pompée pour recharger la retenue supérieure (au moment des creux). A la différence des autres ouvrages, les STEP ont aussi bien fonctionné en 2022 que les années précédentes, car elles utilisent l’eau en cycle presque fermé. Les stations de pompage vont être d’autant plus utiles qu’elles permettent de compenser le caractère intermittent de l’éolien et du solaire. Elles représentent aujourd’hui une puissance de près de 5 gigawatts, et le gouvernement voudrait ajouter 3 gigawatts de plus. Des appels d’offres devraient être lancés pour 2024, selon nos informations.
Mais le développement de ces capacités de stockage suppose de régler un problème juridique et politique majeur. Depuis longtemps, la Commission européenne suspecte la France de ne pas respecter le droit de la concurrence concernant les barrages et leurs concessions par l’Etat. Le dossier fait s’étrangler les parlementaires de droite et de gauche, qui ont en mémoire les mobilisations locales contre la « privatisation » de « leurs » barrages. « Il est hors de question que ce patrimoine national soit bradé et qu’on le rétrocède à des Qataris, des Chinois ou des Allemands », s’agace par exemple Francis Dubois, député (Les Républicans) de Corrèze.
Des dizaines d’ouvrages se trouvent dans une zone grise juridique, leur concession, ancienne, n’ayant pas été renouvelée faute de mise en concurrence. Elles continuent toutefois de fonctionner, mais les exploitants refusent d’investir sans garantie sur leur avenir. La Cour des comptes a tancé le gouvernement en publiant un référé sur le sujet en février pour dénoncer les conséquences négatives de ce blocage. L’Etat assure chercher des solutions. La renationalisation en cours d’EDF devrait aider – un peu. Il faut toutefois convaincre Bruxelles que les solutions trouvées ne constituent pas un obstacle au droit de la concurrence, cette boussole dans la construction européenne, qu’il vente, qu’il pleuve ou qu’il arrête de pleuvoir.
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