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Rubrique : Les différents moyens pour produire de l’électricité |
Pour produire de l’électricité de manière industrielle, plusieurs moyens existent. Chacun possède ses avantages et ses inconvénients. En France, les centrales hydrauliques, nucléaires et thermiques à flamme assurent l’essentiel de la production. Les autres moyens, à partir des énergies renouvelables, se développent en utilisant des ressources locales (soleil, vent, biomasse, géothermie).
Les centrales hydrauliques utilisent l’énergie de l’eau des rivières, ou de la mer pour les usines marémotrices, pour produire l’électricité. Elles nécessitent la construction de barrages. Les investissements rapportés à la puissance installée sont très élevés et les durées de construction très longues dans le cas des grands barrages. En France, tous les sites possibles pour des installations de forte puissance ont déjà été équipés. L’UFE estime cependant que la modernisation de certains sites existants pourrait fournir 2 TWh supplémentaires par an.
Le potentiel de sites de moyenne puissance théoriquement équipables est estimé à 2 TWh (16 centrales de 30 MW environ), de même que le potentiel de centrales de faible puissance (500 sites de 1 MW). Les sites dits de “petite hydraulique” sont évalués à 1 TWh (principalement, 30 000 moulins pour des puissances minimum de 20 kW). Ces estimations du groupe hydraulique de l’UFE sont des potentiels techniquement équipables, sans référence à la rentabilité des projets, ni à leur acceptation.
La ressource hydraulique des barrages n’est pas la propriété du producteur, elle est cogérée par les parties prenantes (collectivités locales, industriels, associations…) au bénéfice de la collectivité. Cela restreint parfois les possibilités d’utilisation pour la production d’électricité.
Les centrales nucléaires utilisent la chaleur dégagée par la fission de l’atome pour produire de la vapeur d’eau transformée en électricité dans un groupe turboalternateur. Cette technologie permet une production très importante sur une surface très faible (2 600 MW sur le site de Flamanville, 5 400 MW sur le site de Gravelines) et nécessite des investissements lourds (3 milliards d’euros pourFlamanville 3). La construction des unités dure 5 ans, 8 ans si l’on compte les procédures administratives.
L’exploitation nucléaire requiert un personnel très qualifié.
Elle est soumise à un contrôle rigoureux à la fois de l’exploitant et de la DGSNR. Le personnel permanent est de 680 personnes pour deux unités de 1 300 MW.
Les centrales nucléaires n’émettent pas de gaz à effet de serre, produisent un très faible volume de déchets, mais 10 % d’entre eux présentent une radioactivité importante.
Les cycles combinés à gaz comportent une turbine à combustion (assez proche d’un réacteur d’avion) et une turbine à vapeur. Elles utilisent du gaz naturel comme combustible et du fioul domestique. L’énergie des gaz d’échappement de la turbine à combustion est utilisée pour produire la vapeur. À puissance identique, les installations sont un peu plus compactes que pour le nucléaire.
L’investissement est moins élevé que pour le nucléaire et les durées de construction plus faibles (2 à 3 ans, hors procédures). Le personnel permanent est d’environ 40 personnes pour une unité de 800 MW.
L’exploitation produit des gaz à effet de serre mais très peu de déchets.
Les centrales thermiques “à flamme” produisent, à partir de combustibles fossiles, de la vapeur transformée en électricité dans une turbine. En raison de leur coût, le gaz et le pétrole sont moins utilisés en Europe où le charbon ou le lignite sont très majoritaires dans ce type de centrale.
Ces combustibles étant difficiles à transporter, la centrale doit être implantée à proximité du lieu d’extraction ou d’un port. La compacité des installations est comparable à celle du nucléaire.
La durée de construction est intermédiaire entre celle du nucléaire et des cycles combinés. Le coût d’investissement est environ deux à trois fois plus élevé que celui des cycles combinés à gaz. Le personnel permanent est d’environ 80 personnes pour une centrale de 700 MW. L’exploitation produit plus de gaz à effet de serre que les cycles combinés à gaz et davantage de déchets (cendres, mâchefers et résidus de piégeage du dioxyde de soufre) : environ 500 tonnes par an et par MW pour les centrales à charbon et 220 tonnes pour les centrales à fioul lourd1. Des améliorations techniques ont été réalisées ces dernières années pour augmenter l’efficacité et diminuer l’impact environnemental des centrales à charbon (Lits Fluidisés Circulant et unités dites à “charbon propre”).
Des centrales thermiques à flamme peuvent également utiliser comme combustible des ordures ménagères, du bois, de la bagasse2 ou d’autres combustibles végétaux (biomasse). Leurs avantages et leurs inconvénients sont assez proches de ceux des centrales à charbon. Le coût de production, en général assez élevé, dépend largement du coût du combustible et, surtout, de celui de la dépollution associée. Des appels d’offres pour des unités de production utilisant ces technologies ont été lancés par le gouvernement en 2004 pour environ 250 MW. La moyenne des offres s’établit à un prix de production 2 à 3 fois plus élevé que les coûts de production d’une centrale quivalente à charbon.
Les éoliennes utilisent l’énergie du vent, gratuite, renouvelable, mais non permanente : la production moyenne est de 25 à 30 % de la capacité théorique maximum. Cette non permanence de l’énergie impose de disposer d’équipements de substitution dans le cas où le vent est trop faible. Les éoliennes nécessitent une grande surface, plusieurs centaines de fois supérieure à l’emprise des centrales nucléaires ou à vapeur pour la même puissance installée. On peut cependant utiliser une grande partie de la surface d’une ferme éolienne pour l’agriculture. L’exploitation d’une ferme éolienne ne nécessite pas de personnel permanent et sa maintenance requiert environ une dizaine de personnes pour 100 MW. Elle ne produit aucun gaz à effet de serre. Le gisement potentiel de production français est assez important, particulièrement sur les côtes bretonnes, de la Manche et de la mer du Nord ainsi que dans la vallée du Rhône et dans le Roussillon.
La puissance installée en France est d’environ 400 MW, elle devrait significativement augmenter jusqu’à environ 10 000 MW en 2010, en accord avec l’objectif gouvernemental de 21 % d’énergies renouvelables.
La géothermie (utilisation de la chaleur de la terre à grande profondeur) n’est utilisable pour la production d’électricité que dans des sites où la chaleur existe à haute température, comme en Guadeloupe, en Martinique et à La Réunion, en raison du caractère volcanique actif de ces îles.
En revanche, la géothermie utilisant de la chaleur à basse température se développe en métropole pour d’autres applications, notamment le chauffage urbain et individuel.
La production d’électricité à partir du soleil n’est pas à ce jour une solution industrielle pour la production d’électricité en grande quantité à des coûts acceptables. Cependant, les panneaux solaires photovoltaïques sont parfaitement adaptés à des sites isolés qui consomment peu de puissance.
Les prototypes des centrales solaires thermiques (l’énergie du soleil est concentrée à l’aide de miroirs et sert à produire de la vapeur) n’ont pas réussi à établir des espoirs de rentabilité, à ce jour. Il semble que l’application la plus intéressante du solaire restera durablement le chauffage de l’eau des habitations. Cette technique, différente des panneaux solaires produisant de l’électricité, utilise la chaleur du soleil pour chauffer directement l’eau.
EDF
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