Un exemple d’application : hypothèses d’un bilan énergétique zéro carbone des Hauts-de-France à 2050

Avant d’obtenir un résultat, deux limites ont dues être levées :

• Pôlénergie n’est pas un centre de ressources statistiques, il a donc fallu emprunter des jeux de données à une structure tierce pour l’historique énergétique régional ;
• Bien qu’en ayant la capacité technique, Pôlénergie n’a ni mandat, vocation ou intention pour dresser une prospective énergétique régionale à 2050. Pôlénergie s’est donc associé à un partenaire légitime à ce titre pour la partie future du modèle.

Sur la partie historique énergétique régional, Pôlénergie a utilisé les données de l’observatoire climat du CERDD, disposant de données fines ayant notamment servies à l’élaboration du SRADDET. Ces données ont été complétées à la marge et reconcaténées avant intégration. Ainsi, les autoconsommations et les ressources énergétiques avec un usage non énergétique (charbon pour réduction notamment) n’ont pas été oubliées, et ce grâce aux échanges avec le CERDD. Nous les remercions ici pour le temps qu’ils nous ont consacré.

Sur la partie hypothèse future, une première « base » de production / consommation a été constituée à partir des hypothèses fournies par le SRADDET. Partir du SRADDET est une bonne hypothèse de départ, consensuelle à tout le moins. Il est à rappeler que celui-ci travaille à iso-PIB régional, sans modification substantielle du cadre macro-économique : nous reviendrons sur ce point.

Le SRADDET dresse une liste d’actions créant un effet décarbonant. La quantification de l’effet est faite selon un jalon de 5 ans ; cette quantification, qu’elle soit sur le volet production d’ENR ou sur le volet économie de consommation, est ici à challenger, souvent parce que l’effet n’est pas toujours ventilé par type d’énergies. Les actions doivent donc être « déconsolidées » ou ventilées par type d’énergies et type d’usages. Le résultat obtenu est donc « dérivé » ou « traduit » du SRADDET, et ne constitue pas une reprise brute de ses éléments.

Ce travail fut poursuivi et complété en collaboration avec GRDF qui s’est porté volontaire pour contribuer à une première production de notre outil. Nous tenons ici à les en remercier chaleureusement. Nous insistons sur le fait que les résultats présentés sont le reflet de cette collaboration. D’autres hypothèses pourront être proposées par d’autres énergéticiens ou organismes et feront varier les conclusions. Nous touchons ici du doigt le fait que l’outil que nous développons n’a pas pour objet de fournir des données finales, objectives mais est un espace de dialogue, qui, en croisant les hypothèses des uns et des autres, pourra aboutir à une vision partagée. C’est dans cet effort de construction d’une vision partagée que Pôlénergie témoigne de sa neutralité.

En conséquence, les résultats obtenus à 2050 sont une combinaison unique des visions SRADDET – GRDF. Si nous pouvons attester de la factualité et du sérieux des données présentes ou fournies, elles doivent s’appréhender au regard des contraintes d’entrées (alignement sur la réduction de la consommation voulue par l’Etat) ou des choix d’arbitrages (répartition de la ressource biomasse, mise en service des EPR…), réalistes mais néanmoins engageants.

In fine, quelles conclusions ressortent de ce modèle ? Au global, les productions d’énergies permettent d’alimenter les consommations régionales, avec néanmoins des disparités par vecteur d’énergie. On peut citer :

• Une forte surproduction de chaleur locale ; le développement des pompes à chaleur étant plus rapide qu’escompté au moment de la rédaction du SRADDET. Ce point a été retravaillé en intégrant une plus grande substitution gaz, fioul, électricité vers les PAC dans le résidentiel-tertiaire-industrie ;
• Une forte sous-production d’hydrogène ; en effet, peu d’ENR produisent de l’hydrogène en direct, celui-ci étant souvent produit par électrolyse. Or, les consommations d’hydrogène seront croissantes en région, portées notamment par une substitution du charbon en sidérurgie. Ce point a été retravaillé un intégrant un plus grand fléchage de l’électricité produite vers de la production d’hydrogène.

Suite à ce travail d’affinage, la modélisation obtenue est dite « bouclée » : la totalité des consommations prévues en 2050 pourront être alimentées via les productions régionales, au global, par secteur et par vecteur.

Côté consommation, on note une diminution de moitié des consommations régionales, passant d’environ 200 TWh à 102 TWh. Cet effort, détaillé dans le SRADDET, se répartit entre efficacité énergétique, aménagement du territoire (env. 68 TWh) et sobriété (32 TWh). Il s’agit bien là des chiffres résultant du SRADDET, en gardant à l’esprit que celui-ci travaille sur une base iso, sans ré-industrialisation.

L’évolution des vecteurs à la consommation est marquée par une diminution massive des vecteurs « charbon, dérivés et assimilés » et « combustibles et carburant liquides », le vecteur « méthane » diminuant lui de moitié. Cette évolution est cohérente avec l’objectif de sortie des énergies fossiles, le vecteur méthane se maintenant via l’émergence de la méthanisation, pyrogazéification, gazéification hydrothermale. Dans le même temps, la production électrique augmente en région, permettant le maintien de vecteur électrique en usage final, mais également l’émergence du vecteur hydrogène et une partie du vecteur chaleur locale (électricité pour PAC), s’apparentant à de la consommation électrique indirecte. Il sera nécessaire par ailleurs de traiter le sujet de la ressource en eau qui joue un rôle significatif dans la production des EnR, électricité et H2.

En 2050, le mix d’énergie consommée en région est donc marqué par une prédominance électrique (32% en direct, 48% direct + indirect), complétée par le vecteur gaz (28%) et la chaleur locale (PAC, solaire thermique, chaleur fatale, 18%, dont 4% d’électricité pour PAC).

Côté production, on note une productible total brut en 2050 de 122 TWh, avec 13 TWh de pertes (pertes en ligne électriques et conversion H2 principalement), soit une production utile de 109 TWh. Cela représente un quasi doublement de la production régionale utile, en passant de 55 TWh à 109 TWh.

Cette croissance est d’abord marquée par les ENR électriques : PV, éolien offshore, repowering éolien onshore, EPR, alimentant le vecteur électrique, hydrogène et une partie de la chaleur locale (besoin électrique des PAC). On note également une émergence massive des ENR « biométhane », qui assurent la moitié de la croissance de la production entre 2020 et 2050, via la méthanisation, la pyrogazéification, et la gazéification hydrothermale. Les ENR thermiques (solaire thermique, PAC) se développent également. Les biocarburants restent stables, le bois énergie également (la diminution sur le graphe est due à un usage du bois pour produire du biocharbon : besoin incompressible de réduction pour certaines industries). Bien évidemment, la correspondance de chaque ENR avec son réel potentiel (intrants, foncier,…) n’est pas étudiée ici mais se doit d’être à son tour challengée.

Au global, la région Hauts-de-France se retrouve légèrement excédentaire en énergie ; +7 TWh, dont 3.5 TWh en production de méthane, le reste étant réparti sur les autres vecteurs. L’équilibre annuel production-consommation est obtenu en 2048.

Comme nous l’avons dit, plus que le résultat final, ce sont les questions que suscite la méthode qui semblent intéressantes. La mise en adéquation des productions avec les consommations permet ainsi de mettre à jour un certain nombre de points à discuter.

Ainsi, si l’autonomie énergétique régionale semble possible, les marges de manœuvre pour l’atteindre sont faibles : 7 TWh, cela demeure environ 3% des consommations régionales actuelles. Cet équilibre est donc à considérer à l’aune des sensibilités qui y sont associées.

Côté consommation, on peut citer la réindustrialisation en cours en région, postérieure à la rédaction du SRADDET. L’ordre de grandeur énergétique d’une gigafactory, évidement variable, semble se situer autour de 500 GWh – 1,5 TWh d’énergie. La question de la ressource énergétique allouée à cette réindustrialisation est donc structurante. Au même titre, une augmentation de la démographie régionale, que soutiendra de facto la réindustrialisation, occasionnera des augmentations de consommations également structurantes. Rappelons que, par construction, la partie énergie des SRADDET régionaux n’intègre pas d’externalités socio-économiques. L’arrivée des gigafactories va de pair avec les investissements sur les réseaux électriques qui assureront l’acheminement de l’électricité depuis toute l’Europe.

Enfin, le point le plus questionnant concerne la sobriété énergétique : elle conduit à une réduction des consommations de 32 TWh en 2050, soit l’équivalent de la production de la centrale nucléaire de Gravelines. Le SRADDET ne précise pas les secteurs affectés par cette sobriété, ce qui nous a amené à la répartir proportionnellement par secteur, ce qui est hautement discutable. Autant, l’effet de l’efficacité énergétique est estimable à partir d’un historique de réduction et par l’avancée des technologies, autant l’impact des mesures de sobriété et leur acceptation sociale, ne peut être prévisible de manière confiante.

Côté production, le maintien de la centrale historique de Gravelines à 2050 (les 6 réacteurs de Gravelines ont été mis en service entre 1981 et 1985) et l’ajout de 2 EPR jouent un rôle clé. Notre hypothèse de travail a été de considérer un maintien à 2050 de 4 tranches sur les 6 historiques et une ouverture des EPR en 2040, sur un dimensionnement type Flamanville. C’est de toute évidence une hypothèse de travail. Une fermeture accélérée des tranches historiques et/ou un retard sur le chantier des EPR pourrait être hautement préjudiciable. Le scénario inverse pourrait logiquement être très bénéfique pour soutenir la consommation régionale.

On peut également citer la question de l’usage biomasse-énergie, qui représente, en 2050, 45 TWh brut (sur 122) tout vecteur confondu. En dehors de l’arbitrage entre vecteur (bois énergie, carburants liquides, méthane…), il faut noter la question des volumes (artificialisation) et des grands usages biomasse : biodiversité, stockage carbone, alimentaire, matière (chimie verte, construction biosourcée…) et énergétique. Ce point est donc également structurant.

Ainsi, en fonction des évolutions réelles de ces paramètres, la région pourrait être excédentaire en énergie, et par là dynamiser son économie, ou au contraire être déficitaire. Dans ce cas, que faire ? Développer plus avant l’éolien à terre, en faisant fi des questions d’acceptabilité ? Notre scénario table sur un accroissement de puissance de 50% par mât éolien via le « repowering » sans déploiement de nouveaux mâts. Ou accepter d’importer de l’énergie ? Dans ce cas, auprès de qui ? Zones densément peuplées et industrialisées, globalement plates et peu favorables au nucléaire, le Benelux et l’Allemagne de l’ouest ont toutes les chances d’être importatrices nettes. L’Ile-de-France présente le même constat. Prises en tenaille, les ressources existantes et futures (nucléaire, éolien offshore) du Grand Est et de la Normandie seront-elles suffisantes ? Dans le cas de ressources limitées, la façade maritime des Hauts-de-France permettrait-elle d’importer les besoins restants ? Ces ressources pourraient elle être décarbonées ? Dans le cas de ressources fossiles, la nécessaire captation carbone associée aura-t-elle assez d’exutoires pour stocker le CO2 ?

En filigrane, ce sont ces enjeux majeurs que soulève cette première modélisation.
La poursuite de la transition énergétique régionale comprendra un certain nombre d’arbitrages, qu’il faudra nécessairement trancher pour ne pas les subir. C’est la vertu cardinale de notre outil : cerner ces points dans les grandes masses, pour les mettre en débat auprès des décideurs le plus en amont possible.

Pour conclure, en suspendant ici le débat sur les questions formulées ci-dessus, un premier bilan énergétique à 2050 peut être proposé, sous la condition de lui donner un caractère très provisoire et d’en faire là encore un sujet de débat.