Interview de Philippe Quirion (CNRS, CIRED): les énergies renouvelables et Jean-Marc Jancovici


(EDIT: J'ai ajouté les deux paragraphes en gras qui présentent l'esprit de la série d'articles quelques jours après sa parution)


Jean-Marc Jancovici est omniprésent dans le débat médiatique. Sur certains des sujets sur lesquels il intervient souvent, comme le coût nucléaire, le lien énergie-économie, les limites du PIB ... le polytechnicien se livre à ses propres théorisations et estimations. Pourtant, il existe une littérature scientifique qu'il ne cite jamais mais qui aborde des sujets similaires ou proches des siens.


Cet article est le premier d'une série, non pas de debunking, mais de mise en perspective: qu'apprend-t-on en confrontant certains des propos de Jean-Marc Jancovici à la littérature scientifique ? Vous pouvez découvrir plus sur cette série dans cet article.


Philippe Quirion est docteur en économie de l’École des Mines de Paris. Il est chercheur au CNRS en économie de l’environnement et en économie de l’énergie. Il est également membre du bureau exécutif d’un important réseau d’ONG françaises sur le changement climatique: le réseau action climat.


Je n'avais pas l'intention de discuter sur ce blog des propos de Jean-Marc Jancovici sur les énergies renouvelables, pour une excellente raison: je ne suis pas compétent pour en parler. Néanmoins, en contactant des experts pour relire mes posts sur le lien économie-énergie, Philippe Quirion m'a précisé qu'il s'agissait là de son sujet d'expertise, et nous avons commencé à en parler ensemble. J'ai beaucoup appris de ces échanges. J'ai pensé qu'il serait intéressant de vous les partager. Je les ai ainsi mis sous la forme d'une interview.


Un Empiriciste: Dans un de ses posts de blog, Jean-Marc Jancovici (JMJ) estime le coût d'une énergie française produite à 100% par des renouvelables et le compare à celui du nucléaire. Sa conclusion est nette : "si nous prenons en compte tous les couts système (...), le nucléaire reste imbattable comme mode de production d’électricité décarbonée face aux modes « décentralisés ». (...) la meilleure idée est donc… de refaire du nucléaire. ". Que reprochez-vous à cette analyse ?


Philippe Quirion: Jean-Marc Jancovici ignore complètement les publications scientifiques sur ce sujet. Elles sont pourtant très nombreuses à étudier les systèmes énergétiques basés sur des renouvelables, par exemple Brown et al. (2018).


Plutôt que de se référer à l'état de l'art, et à recourir aux complexes modélisations qui sont la norme dans la littérature scientifique, Jean-Marc Jancovici choisit de faire des règles de 3 non-pertinentes.


Dans un de mes récents articles de recherche, qui construit un modèle avec des hypothèses plus raisonnables, nous trouvons ainsi qu'à l'horizon 2050, le mix électrique optimal pour la France est en majorité renouvelable (Shirizadeh, et al. 2020). Notre estimation est pourtant très optimiste quant au coût du nouveau nucléaire. Elle suppose en effet que celui-ci sera deux fois inférieur à celui des EPR actuellement en chantier en Europe.


Certaines estimations donnent un mix optimal majoritairement nucléaire. Néanmoins, il faut vraiment être très pessimiste sur les renouvelables et très optimiste sur le nucléaire. C'est pour cette raison que ce type d'estimations optimistes pour le nucléaire ne font pas consensus. Ainsi, (EDIT) voici comment le GIEC synthétise la littérature sur les mix compatibles avec un réchauffement climatique à 1,5 degrés (traduction de l'intervieweur) (1):

"D'ici 2050, la part de l'électricité fournie par les énergies renouvelables passe de 23 % en 2015 à entre 59 et 97 % dans des trajectoires de 1,5 °C sans dépassement ou avec un dépassement limité."

Note: les trajectoires avec dépassement sont celles où la température dépasse la barre des 1.5 degrés pour un temps, avant de finalement revenir sous ce seuil.



Un Empiriciste: plus précisément, quelles hypothèses contestables fait Jean-Marc Jancovici ?


Philippe Quirion: Concernant le stockage de l'énergie, l'estimation de JMJ est délirante pour au moins quatre raisons.


Premièrement, il est absurde de séparer l'éolien et le solaire dans les calculs comme Jean-Marc Jancovici le fait. Les deux sources d'énergie sont complémentaires : on utilise plus de solaire en été et plus d'éolien en hiver. C'est particulièrement saillant lorsqu'on considère le facteur de charge par mois.


Note: le facteur de charge mesure l'intensité de l'utilisation d'une source d'énergie, c'est le rapport entre l'énergie électrique effectivement produite par une unité de production (par exemple, une centrale) et l'énergie maximale que cette unité aurait pu produire.


Sur ce graphique, on voit bien qu'en terme de capacité, la variabilité d'un mix 50 solaire, 50 éolien (la courbe noire) est bien moindre que celle du solaire et de l'éolien pris séparément (les courbes bleue et rouge) :




Deuxièmement, JMJ suppose qu'il faut stocker toute l'électricité produite par les renouvelables. ("Nous allons faire l’hypothèse (à nouveau caricaturale, mais cela permet de sentir les ordres de grandeur) que nous souhaitons récupérer tout kWh produit par une éolienne quand il y a du vent, ou tout panneau solaire quand il y a du soleil, et calculer en ordre de grandeur la puissance de stockage et la fraction de l’électricité qui doit faire l’objet d’un stockage."). C'est absurde. Il faut un modèle pour savoir quelle part de la production stocker. On ne peut pas choisir ce ratio "à la main", au doigt mouillé.


Troisièmement, si je comprends bien le billet de blog de Jean-Marc Jancovici, il n'actualise pas. (Note: L'actualisation est une technique comptable permettant de comparer des investissements de durées différentes). Or, l'actualisation pénalise les technologies à longue durée de vie et temps de construction long comme le nucléaire.

Quatrièmement, l'article de Jean-Marc Jancovici ne mentionne que les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) pour stocker de l'énergie. Il existe d'autres technologies, et il est justement intéressant de les combiner. Certaines ont un coût par unité d'énergie faible comme le power-to-gas, un procédé qui permet de transformer l’énergie électrique en énergie chimique. D'autres un coût par unité de puissance faible et un meilleur rendement (batteries). C'est pour cela que dans nos simulations, nous combinons trois moyens de stockage différents:




Outre les questions de stockage, bien d'autres hypothèses que JMJ fait sont en marge avec les données et la littérature. Dans le désordre,


- les estimations de coût (euro par KW installé) sont en marge des celles des instituts spécialisés. JMJ surestime le coût de l'éolien, mais aussi du nucléaire.



-JMJ sous-estime les durées de vie de l'éolien. Dans presque tous les cas, il les fixe à 20 ou 25 ans. Toutefois, le RTE (le gestionnaire du Réseau de Transport d’Electricité français) les estime à 30 ans pour le solaire et l'éolien. C'est aussi l'estimation des développeurs américains (Wiser et al. , 2019, voir le graphique ci-dessous).





- JMJ sous-estime aussi les facteurs de charge des éoliennes onshore (terrestre) et le solaire. Dans son scénario central, il fixe le facteur de charge à 20% pour l'éolien onshore. Dans tous ses scénarios, il suppose un facteur de charge à 13% pour le solaire. Les chiffres de 2020 sont déjà supérieurs à ses hypothèses. (voir le tableau ci-dessous). D'autre part, il faut considérer la dynamique. Les facteurs de charge ont crû et continueront de croître à l'avenir.




Calcul de Philippe Quirion (EDIT:) à partir d’un modèle de régression linéaire estimé avec des données RTE sur la période 2012-2020.

Un Empiriciste: Que penser de l’argument de JMJ selon lequel le coût de l’éolien/solaire va monter suite à la raréfaction des matières premières et non descendre comme dans les projections que vous m’avez partagées ? Est-elle pertinente ? Est-elle seule en mesure d’expliquer l’écart entre les estimations que vous m’avez fournies et celles de JMJ ?

Philippe Quirion: C'est sa ritournelle du peak-oil ! On peut aussi supposer que si la voiture électrique se généralise alors le prix du pétrole devrait baisser puisque les gisements à faible coût suffiront à satisfaire la demande. C'est ce que GM, VW et Ford annoncent, mais pas Toyota ; l'avenir n'est pas écrit !


De manière plus générale, si quelqu'un savait avec certitude comment le prix du pétrole va évoluer, il serait riche -et il ne le dirait pas à tout le monde ! Pour les métaux critiques, l'argument se défend. Néanmoins, on utilise de moins en moins de matière par unité. D'autre part, il y a beaucoup de substituabilité entre matériaux. Les cours des métaux ont un impact à court terme sur éolien et PV, mais la tendance est à la baisse et il n'y a pas de raison de penser qu'elle va s'inverser.


Découvrez le deuxième article de la série.

EDIT:

(1) « By 2050, the share of electricity supplied by renewables increases from 23% in 2015 to 59–97% across 1.5°C pathways with no or limited overshoot. » Traduction de l’intervieweur. Rapport consultable au https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/05/SR15_Chapter2_Low_Res.pdf (citation p.134).



Sources:

Brown, T. W., Bischof-Niemz, T., Blok, K., Breyer, C., Lund, H., & Mathiesen, B. V. (2018). Response to ‘Burden of proof: A comprehensive review of the feasibility of 100% renewable-electricity systems’. Renewable and sustainable energy reviews, 92, 834-847


GIEC : Rapport spécial 1.5°C, p. 134. EDIT: consultable au https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/05/SR15_Chapter2_Low_Res.pdf


Jakob, M., Ward, H., & Steckel, J. C. (2021). Sharing responsibility for trade-related emissions based on economic benefits. Global Environmental Change, 66, 102207.


Shirizadeh, B., & Quirion, P. (2020). Low-carbon options for the French power sector: What role for renewables, nuclear energy and carbon capture and storage?. Energy Economics, 105004.


How Sensitive are Optimal Fully Renewable Power Systems to Technology Cost Uncertainty? B Shirizadeh, Q Perrier, P Quirion The Energy Journal 43


Wiser, R. H., & Bolinger, M. (2019). Benchmarking Anticipated Wind Project Lifetimes: Results from a Survey of US Wind Industry Professionals. Lawrence Berkeley National Lab.(LBNL), Berkeley, CA (United States).