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24/04/2018

Quel avenir pour l’hydro-électricité en France ?

L’augmentation de la part des énergies renouvelables dans la production d’électricité est un objectif stratégique pour la France dans le cadre de la transition énergétique. Mais si les moyens de production actuels comme la filière solaire ou éolienne occupent le devant de la scène médiatique, l’opinion oublie trop souvent que l’énergie pionnière, décentralisée et décarbonée, que fut l’électricité hydraulique dès la fin du XIXe siècle représente encore, fin 2017, 52% de la capacité de production d’électricité renouvelable installée en France.

Il faut toutefois admettre que, compte tenu du dynamisme des filières éoliennes et photovoltaïques, dont les projets se multiplient, accroissant à un rythme soutenu la capacité de production, l’hydroélectricité attire en effet beaucoup moins l’attention politique et environnementale.  

Cette désaffection pour cette industrie qui a su pendant plus d’un siècle contribuer à l’essor industriel de la France ne serait qu’injustice si elle ne dissimulait pas des risques beaucoup plus sérieux pour la production électrique.  Les enjeux du maintien et du développement de l’énergie hydraulique restent considérables pour le second producteur européen d’énergie électrique hydraulique qu’est la France. Car non seulement le parc installé représente 25,5 GW et une production annuelle moyenne de 67 TWh, mais encore il joue un rôle majeur dans la régulation de la production et de la distribution d’électricité.

Loin d’être une industrie déclinante et à faible capacité d’innovation, la production d’énergie hydraulique représente une branche majeure de la famille des énergies renouvelables.  C’est une filière essentielle à la stratégie de décarbonation de l’électricité comme à la régulation d’une production de plus en plus décentralisée et aléatoire. Dans le cadre du débat en cours sur la Programmation Pluriannuelle de l’Energie (PPE), qui doit s’achever avant la fin 2018, la place de l’hydroélectricité mérite donc d’être réévaluée.

Une contribution essentielle à la production électrique

L’hydraulique a contribué en 2017, avec une production de 48,6 TWh, à 54,6 % de la production totale d’énergie renouvelable qui s’élève au total à 88,9 TWh. Elle a couvert, en 2017, 10,1 % des besoins d’énergie électrique français, contre 5% pour la filière éolienne et 2% pour le solaire.

La production d’énergie hydraulique est, elle aussi, tributaire des conditions météorologiques et subit les variations du régime de pluviosité. Toutefois sa production est plus prédictive et elle contribue une réserve essentielle dans l’équilibrage instantané du système électrique. La mobilisation de la réserve primaire, en moins de 30 secondes, et de la réserve secondaire, en moins de quinze minutes, est une contribution essentielle des centrales hydrauliques.

La diversité des ouvrages répond à des modes de sollicitation différents et complémentaires :

  • Les centrales réservoirs disposent d’une réserve d’eau qui leur permet de répondre rapidement aux sollicitations de la demande.  La France dispose d’une centaine de centrales de lacs, pour 9 GW de puissance installée, et 17 TWh de production annuelle, et de 140 centrales d’éclusée pour 4 GW de puissance et 14 TWh de production annuelle moyenne.

 

  • Les centrales au fil de l’eau turbinent en temps réel en fonction du débit d’eau. Elles produisent de façon continue. Il y a en France environ 2000 installations au fil de l’eau de plus faible puissance : 7,7 GW de puissance installée pour une production annuelle moyenne de 37 TWh.

 

  • Les STEP - stations de transfert d’énergie par pompage - sont des installations conçues pour stocker l’énergie sous forme de réserve d’eau en altitude et la libérer lorsque la demande et les prix le permettent vers un bassin aval, où elle sera pompée pour être restockée en amont lorsque la demande d’électricité est plus faible.  Les STEP françaises ont ainsi la capacité de libérer, en moins de 10 minutes, 4000 MW. C’est un outil majeur de stabilisation du réseau qui représente une solution de puissance qui doit être développée notamment par une fiscalité incitative.  

L’exploitation de l’énergie hydraulique s’insère dans une approche systémique qui intègre de nombreux facteurs qui dépassent la seule production d’énergie. En effet, l’usage agricole et récréatif des réserves d’eau, la pisciculture, la navigation sont des usages concurrents et complémentaires qui imposent une gestion de bassin cohérente au service de l’aménagement du territoire. L’exemple de la gestion du Rhône, confié à la Compagnie Nationale du Rhône depuis 1933, a su démontrer la nécessité d’une politique cohérente de bassin et ses bénéfices pour toutes les parties prenantes. L’exploitant doit intégrer l’ensemble de ces paramètres dans la gestion de son potentiel de production ce qui créée des contraintes sérieuses, comme, par exemple, le respect d’un débit réservé.   

Les perspectives de développement

L’électricité hydraulique est le résultat de la force motrice de l’eau. Si l’on pense spontanément aux torrents et rivières qui furent à l’origine de la houille blanche, les besoins en électricité verte ont relancé l’innovation et redonné vie à des idées anciennes.

Le développement de l’industrie de l’hydroélectricité emprunte deux voies complémentaires : l’optimisation des installations anciennes et l’implantation de nouvelles capacités de production innovantes. On estime le potentiel nouveau actuellement accessible à 11,7 TWh, soit une augmentation de 16% de la production hydraulique. Cet accroissement de la contribution hydroélectrique correspond à un potentiel de création de 10 000 emplois nouveaux d’ici 2030 qui s’ajouteraient aux 20 000 personnes travaillant actuellement pour la filière.

 

  • L’optimisation du parc :

EDF conduit actuellement un projet emblématique de renouveau de l’industrie hydroélectrique, le projet Romanche-Gavet. La Romanche, au sud-est de Grenoble, au pied du massif de Belledonne, est un des sites pionniers de l’hydroélectricité en France qui a été industrialisé depuis grâce aux premières installations de production d’électricité hydraulique. De cet essor industriel, initié par des entrepreneurs privés, subsistent de nombreuses installations en friche et six centrales encore opérationnelles opérées par EDF avec 5 barrages et 7,5 km de conduites forcées. Cet ensemble hétérogène et peu avenant dans une vallée à potentiel touristique va être remplacé par une seule installation souterraine, une seule prise d’eau en amont alimentant une galerie d’amenée de 9,3 km de long. Discrète et autorisant la réhabilitation du cours de la rivière et de ses berges, cette nouvelle installation qui sera opérationnelle en 2019 va de plus augmenter la capacité de production de 38% pour atteindre 560 millions de KWh par an. EDF est concessionnaire de cette installation pour 60 ans. Il est clair, à la lumière de cette opération, que la modernisation des installations, souvent très anciennes, représente un enjeu majeur d’accroissement de la capacité installée.

 

  • Les voies d’innovation :

Les hydroliennes, turbines immergées qui utilisent le courant, font l’objet de nombreuses expérimentations. On pense aux hydroliennes exploitant l’énergie des courants marins pour lesquels de groupe français Naval Group a développé des solutions en cours de test et qui sont particulièrement pertinentes pour la production d’énergie insulaire. Un projet entre EDF et Naval group est en cours d’études pour le Raz Blanchard au large du Cotentin pour une puissance de 14 MW. Ces projets s’inscrivent dans une réflexion de long terme, dont l’usine marémotrice de la Rance a été un des jalons majeurs, mais se sont heurtés à des problèmes multiples de mise au point en milieu difficile et de maintenance qui ont obéré leurs coûts.

Des hydroliennes fluviales sont également testées, comme sur le Rhône en amont du barrage de Génissiat ou sur la Garonne. De nombreuses start-up s’attaquent à ce domaine qui peut transformer la production d’énergie, notamment pour les pays émergents. Ainsi EEl Energy propose une hydrolienne à membrane, en test depuis 2015.

Il est aussi possible de turbiner l’eau potable et les eaux usées, comme à Rodez où l’usine municipale de production d’eau potable est équipée d’une turbine produisant 320 000 kWh/an ou à Annonay.

Par ailleurs, ces installations bénéficient des progrès en matière de matériaux, de monitoring et de maintenance qu’apportent les innovations techniques et l’internet des objets. Il est certain que ces innovations étendront le champ de l’usage de l’énergie hydraulique en facilitant l’insertion de nouvelles solutions, notamment de faible puissance.

Toutefois le développement de l’hydroélectricité, fortement capitalistique, se heurte à un problème de rentabilité. La production hydroélectrique subit en effet une fiscalité locale forte qui représente le tiers de ses coûts.

La réglementation de la production : le régime de concession

Les cours d’eau appartenant au domaine public, la gestion de l’eau est soumise à un régime de droit public. L’hydroélectricité est réglementée par l’Etat depuis une loi de 1919 qui fait une distinction entre le régime de l’autorisation pour les centrales d’une puissance inférieure à 4,5 MW et le régime de concessions au-dessus de 4,5 MW.  Les centrales de plus de 4,5 MW appartiennent à l’Etat et sont exploitées par un concessionnaire pour son compte. Aujourd’hui deux acteurs se partagent la production, effectuée par les grandes centrales, EDF avec 75 % du parc, 436 centrales et 622 barrages, et ENGIE qui produit 25% de l’hydroélectricité française avec CNR et la SHEM, Société hydroélectrique du Midi. 90% de la puissance hydroélectrique installée est soumise au régime des concessions, accordées pour la plupart pour 75 ans.

Plusieurs opérateurs étrangers pourraient se montrer  intéressés, comme Statkraft, le norvégien, Verbund, l’autrichien, Alpiq ou BKW, suisses, Vattenfall, l’allemand, Iberdrola l’espagnol et Enel l’italien, sans toutefois que des opportunités existent dans leurs pays respectifs pour les opérateurs français.

Le débat sur le renouvellement des concessions dure depuis de longues années. Initiée lors du Grenelle de l’environnement en 2008, une première série de discussions s’étant soldée en 2012 par le désir de la ministre Delphine Batho d’éviter la libéralisation des concessions, poussée en revanche par la Commission européenne. Le débat est technique, le rapport des députés Marie-Noëlle Battistel et Eric Straumann, en octobre 2013, montrant que « les barrages ne sont pas des biens comme les autres », le découpage par lots des concessions risque de nuire à la cohérence de la gestion par bassin d’une ressource multi-usages, l’eau.

Le dossier est actuellement relancé par le gouvernement pour répondre aux demandes de la Commission européenne qui a mis, en octobre 2015, la France en demeure de lancer la concurrence. Si les concessions, remontant parfois à l’après-guerre doivent être renouvelées par la mise en concurrence, comme le stipule la loi de transition énergétique d’août 2015, un accord est difficile à trouver avec la Commission dans un dossier où les oppositions politiques et syndicales sont fortes. Les discussions en cours autour d’une proposition du gouvernement inquiètent les concessionnaires actuels qui estiment inéluctable la dégradation de leurs positions en France sans compensation possible immédiate dans d’autres pays européens. Après dix ans d’attente, le renouvellement des concessions concerne d’ores et déjà 20% de la puissance installée. C’est dire que la résolution de ce sujet complexe risque de créer quelques remous.

La problématique de la distribution : les S3REnR

L’électricité ne se stockant pas, il faut que la distribution soit en mesure de faire face aux exigences de la demande et lissent la contribution des différents moyens de production. Si la France a toujours su gérer la répartition de sa production centralisée, maîtrisée et prédictive, grâce à l’expérience de RTE et Enedis, elle doit faire face à l’augmentation continue de la production d’énergie renouvelable, décentralisée, alternative et aléatoire. Ce sont en effet 360 000 installations qu’il faut raccorder avec plus de 20 000 installations nouvelles par an. Ceci représente une mission d’une complexité nouvelle dont les Schémas Régionaux de Raccordement aux Réseaux des Énergies Renouvelables (S3REnR) ont reçu la responsabilité de s’acquitter dans le cadre de la loi NOTRe de 2015 qui a rendu obligatoire l’élaboration par les régions de Schémas régionaux d’aménagement de développement durable et d’égalité des territoires qui doivent être adoptés d’ici 2019.

Une perspective mondiale

Avec 16 % de la production électrique mondiale, l’hydroélectricité constitue la troisième source de production électrique mondiale, derrière le charbon (40 %) et le gaz (19 %).
Chaque année, dans le monde, environ 3 000 TWh d’électricité sont produits à partir de l’énergie hydraulique. L’hydroélectricité représente près de 20 % des capacités électriques mondiales avec 715 000 MW). C’est donc un marché mondial considérable où le savoir-faire français peut être valorisé grâce à une filière industrielle experte et compétitive.

 

Jean-Pierre Corniou

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