Le défi en bref

La décarbonisation de l’économie suisse passe par une électrification massive des véhicules, des systèmes de chauffage et de l’industrie. La demande électrique, qui s'élève aujourd'hui à 58-62 TWh par an, devrait atteindre 85-95 TWh par an d'ici une ou deux générations, soit une augmentation de 50 à 60 %. Ces chiffres sont ceux de la consommation nette, celle que les clients relèvent à leur compteur. Il faut donc en produire davantage : les pertes de réseau (environ 7,5 %), les pertes de stockage et l'électricité écrêtée faute de preneur s'ajoutent, ce qui porte la capacité de production brute à installer entre 97 et 103 TWh/an selon le scénario. Il faut produire cette électricité de la manière la moins carbonée possible et satisfaire la demande à chaque instant, soit 8 760 heures par an;  le calculateur se cale sur les 43 824 heures réellement observées de 2021 à 2025.

La Suisse dispose déjà d'une production totalement décarbonée. L'hydraulique (environ 38 TWh/an) est presque arrivé à ses limites et il n'est pas possible d'augmenter les précipitations. Il est considéré comme un socle immuable dans cette étude, mais en deux parties de nature différente : le fil de l'eau, qui produit ce que la rivière entraîne, et l'accumulation, dont les lacs reportent l'eau de l'été vers l'hiver dans la limite des apports naturels. Le nucléaire (22 TWh/an) peut encore prolonger la durée de vie des centrales actuelles, mais il faudra aussi, à terme, les remplacer. La question est donc la suivante : comment couvrir la soixantaine de TWh que l'hydraulique ne fournit pas ? La demande énorme prévue pour les applications liées à l'intelligence artificielle n'est pas prise en compte dans ces chiffres, mais il est possible d'estimer l'impact d'une telle augmentation.  

Une contrainte physique est bien connue : l’électricité ne se stocke pas ; il faut donc transformer sa nature, deux fois, et ce cycle ne restitue pas à 100 % ce qui aura été engagé, mais seulement environ 80%. En hiver, les jours sont courts, l’angle d'incidence du soleil est faible et les panneaux photovoltaïques produisent 5 à 10 % de leur production estivale. Or, la demande hivernale est la plus élevée. Même si, en été, la production photovoltaïque peut être surabondante, il est inabordable de la stocker pour des mois. Ce déficit saisonnier ne peut pas être comblé de cette façon. 

Ce que les analyses montrent

Le stockage journalier est possible mais pas nécessaire  
Le stockage saisonnier serait nécessaire mais pas possible

Des centrales thermiques au gaz, ou autres sources pilotables, sont nécessaires dans chaque scénario

Selon la saison, l'heure de la journée et les conditions météorologiques, les productions photovoltaïques et éoliennes sont fournies de manière intermittente et incontrôlable. Il y a des moments récurrents ou inattendus durant lesquelles elles produisent en excès; à d'autres instants elles fonctionnent à un régime limité ou alors elles se trouvent à l'arrêt. Ces variations à court terme, quotidiennes pour la plupart, devraient être atténuées par des dispositifs de stockage et de restitution.

Mais aussi les productions en forme de ruban, peu variables à court terme, se trouvent aussi en situation d'excès de la demande, en fin de nuit. Comme il n'est pas souhaitable ni techniquement possible d'en réduire le régime, il faut ou bien mettre en réserve cet excès sous une autre forme, ou le vendre à bas prix à l'exportation. C'est pour cette raison que des stations de pompage - turbinage (STEP) avaient été construites dont la puissance de pompage est d'environ 4000 MW avec un volume de stockage de 100 GWh environ, ce qui correspond à une journée de battement. Cette solution est associée à des pertes de conversion et à des transports supplémentaires. Elle ne peut en aucun cas être considérée pour un stockage intersaison ; les lacs d'accumulation existants font déjà ce report, et le calculateur en tient compte : leurs 8 895 GWh sont remplis par la pluie et la fonte des neiges au printemps et en été, et cette réserve est consommée durant les mois d'hiver. Cependant, cela n'est pas suffisant et aucune méthode n'est connue qui multiplierait les précipitations dans les Alpes.

Un des résultat les plus surprenant des analyses que le calculateur permet de faire est que, selon les scénarios et sauf des cas d'exception de courte durée, les besoins de pompage par les STEP sont faibles et peu fréquents. Leur justification économique n'est pas non plus donnée. Néanmoins, elles sont devenues utiles pour aider à la stabilisation de la fréquence du réseau, ce qui n'entre pas dans le cadre de ce calculateur. 

Le choix réel est entre nucléaire et gaz naturel

Les seules technologies capables de produire de l'électricité de manière fiable, jour et nuit, été comme hiver, sont l'hydraulique, le nucléaire et les centrales à gaz ou à la biomasse. Le géothermique est souvent cité mais reste anecdotique. L’énergie hydraulique suisse est précieuse, mais elle est déjà pleinement exploitée. Dans tout scénario sans nucléaire, et même avec lui dans une moindre mesure, le gaz devient indispensable comme source d'énergie complémentaire, surtout en hiver. Cela implique des émissions de CO₂ : de 28 g/kWh dans le  scénario le plus nucléaire à 126 g/kWh avec les renouvelables seules, et jusqu'à 222 g/kWh si le gaz doit tout faire. Constatation est faite que toute capacité de renouvelables intermittentes exige des capacités complémentaires de gaz ou sources similaires. Une dépendance géopolitique aux producteurs de gaz s'y ajoute en raison de la faible capacité de stockage de ce combustible.

Des réacteurs nucléaires pilotables (comme il y en a en France) ou des grappes de petit réacteurs pourraient aussi être considérés ; cela n'entre pas non plus dans le cadre de ce calculateur. 

Les importations depuis nos voisins ne sont pas garanties, quelles que soient les relations institutionnelles avec l'Union européenne.

En hiver, l'irradiation solaire est pratiquement nulle en Europe. En janvier, un épisode anticyclonique froid, aussi appelé Dunkelflaute (brouillard obscur), touche simultanément l'Allemagne, la France, l'Autriche et la Suisse : le vent est très faible, le soleil est absent et la demande est maximale. Dans ce cas où tout le voisinage est également en déficit, compter sur les importations est un pari géopolitique, pas une hypothèse technique crédible.

L'analyse économique doit mettre en miroir des situations comparables

Des études des mérites séparés de chaque technologie sont trompeuses car jamais les comparaisons ne sont valables et les interactions au sein d'un mix technologique ne sont pas considérées. C'est pourquoi le calculateur a pour but d'effectuer des comparaisons  entre entre scénarios et non entre technologies. A ce jour, aucun simulateur de ce genre n'est disponible avec accès public.

Un des méthodes favorites d'estimation de coûts de l'électricité est le coût actualisé de l’énergie LCOE (Levelized Cost Of Energy). Non seulement cela est un calcul isolé mais ce terme est trompeur car il calcule en effet non pas un coût mais un prix plancher qui satisferait les exigences de rentabilité des fonds propres engagés par le propriétaire. Cela doit supposer une structure du capital entre fonds propres et étrangers pour calculer un taux d'intérêt moyen (weighted average cost of capital, WACC). Ce calculateur n'entre pas dans de telles considérations de rentabilité qui peuvent être biaisées à l'envi. Le bon indicateur pour comparer des scénarios est le coût du mix, jamais un de ses composants isolé, puisqu’ils interagissent tous au sein de ce mix. 

Comparer les coûts exige d’inclure l’intégralité des investissements (capital expenditures, CAPEX) et des dépenses : frais financiers avec l'amortissement des investissements, opérations, carburants, stockage et sources de secours hivernales. Cette analyse doit se dérouler sur le cycle de vie de l'élément ayant la plus grande longévité, et donc tenir compte des réinvestissements nécessaires pour les autres, donc 60 ans ou plus pour le nucléaire ou l'hydraulique. Un calcul de valeur actuelle nette (VAN, NPV en anglais) des investissement est aussi fait.

Rien n'est à prouver, tout est à comparer. Le mode interactif de ce calculateur fait parler des chiffres de manière transparente, Chacune et chacun, si vraiment intéressé, peut faire varier les nombreux paramètres qui entrent en jeu pour se faire une idée de la sensibilité du résultat à ses propres hypothèses.

Fondé sur une étude effectuée en 2022 (Onglet Étude MR-2022 ), ce calculateur a été développé avec l'assistance du modèle de langage Claude Sonnet et Opus.

L'auteur de cette étude n'a jamais été que consommateur d'électricité. Il n'a donc aucun conflit d'intérêt à propos de l'approvisionnement en énergie et de l'électrification du pays. Il est aussi dénué de tout affect idéologique qui lui ferait interdire ou favoriser quelque solution faisable et abordable que ce soit.