Electricité: gérer les pointes de consommation
Claude Crampes et Thomas-Olivier Léautier
OPINION. « Souveraineté numérique : l'Europe ne peut plus se contenter de réagir aux ingérences »
Idées & Débats
Claude Crampes et Thomas-Olivier Léautier
Les afficionados des marchés de l'électricité en France (dont les auteurs de ce blog), ont remarqué un silence important durant la trêve de Noël : à l'heure où ces lignes sont écrites, le gouvernement n'a pas (encore ?) publié au Journal Officiel « l'arrêté prime », destiné à fixer la prime que devraient recevoir les opérateurs d'effacement diffus. Ce silence est une excellente nouvelle pour les consommateurs d'électricité, qui n'auront pas à subventionner l'erreur stratégique de ces opérateurs. Ce billet présente l'analyse économique des effacements de consommation d'électricité (qui consistent, en période de pointe, à réduire la consommation physique d'un site donné ou d'un groupe d'acteurs) et explique pourquoi il est souhaitable de ne pas créer une prime.
Depuis ses origines, l'industrie électrique s'est construite autour de la notion d'une « demande à satisfaire ». Dans une région donnée, celle-ci varie au cours de l'année en fonction des dates (la consommation est plus élevée le jour que la nuit, la semaine que le weekend, l'hiver que l'été), et des aléas climatiques et divers évènements (la consommation augmente en hiver si la température chute, et en été si la France est qualifiée pour la finale de la coupe du monde de football). Les économistes appellent « états du monde » les réalisations de ces différents aléas.
Le problème est que l'électricité ne se stocke pas à l'échelle où nous l'utilisons. L'électricité consommée dans un état du monde doit être produite précisément dans cet état du monde. Comme il est impossible de construire un système électrique qui permettrait de satisfaire la demande dans tous les états du monde possibles, des standards de fiabilité sont établis, et le parc de production est dimensionné pour ce standard de fiabilité. En France, le parc de production est dimensionné pour assurer une fiabilité de 99.97% : la production (nette des aléas sur les moyens de production) est supérieure à la demande pour 99.97% des états du monde[1].
Que se passe-t-il dans les 0.03% états du monde restants, par exemple si l'hiver est extraordinairement froid et plusieurs générateurs rencontrent des problèmes de production? L'opérateur de réseau doit alors procéder à des délestages tournants, c'est à dire couper une portion du réseau pendant quelques heures, puis une autre, afin de « passer la pointe ». Cette situation n'est pas théorique. Des délestages tournants sont possibles en Belgique durant l'hiver 2014/2015, et en Grande Bretagne l'hiver 2015/2016.
Ce rationnement par zone géographique est inefficace économiquement. Les consommateurs valorisent l'électricité à différents niveaux. Il est donc plus efficace que les consommateurs qui valorisent faiblement l'électricité (par exemple ils peuvent cuisiner au gaz) réduisent leur consommation, et que leurs voisins, qui eux sont prêts à payer cher (parce que totalement équipés à l'électricité) continuent de consommer.
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Une analogie illustre bien l'inefficacité du rationnement géographique. L'industrie du transport aérien présente des caractéristiques proches de l'industrie électrique : la demande varie, et un trajet en avion ne se stocke pas. Si une fin d'après-midi, la demande entre Toulouse et Paris dépasse le nombre de sièges disponibles, le rationnement géographique consisterait à imposer que les clients originaires de la Haute Garonne ne puissent pas voyager entre 17h et 18h, et que les Tarnais ne puissent pas voyager entre 18h et 19h. C'est évidemment inefficace. Certains Tarnais préfèrent voyager entre 17h et 18h, et des Toulousains entre 18h et 19h. Il faut donc leur permettre d'échanger. C'est ce qui se passe en pratique : le prix des billets est plus élevé durant la pointe du soir (17h et 19h), et la demande s'ajuste ainsi à l'offre disponible.
La préférence des politiques pour le rationnement des quantités plutôt que l'ajustement par les prix a plusieurs explications. L'une s'exprime en termes d'égalité. L'allocation par les prix, source d'efficacité, a mauvaise réputation en France, car elle semble contredire le principe d'égalité auquel nos concitoyens sont attachés. Allouer un bien par les prix signifie (souvent, mais pas toujours) que les plus riches de nos concitoyens y auront accès prioritairement. Pour cette raison, le rationnement par les quantités se trouve souvent privilégié, en particulier pour les services publics, ce qui peut nous donner le sentiment d'être égaux devant le rationnement. En réalité, c'est un leurre. Dans le cas d'un hiver très froid, qui peut penser que Neuilly sur Seine sera coupée avant Neuilly sur Marne? En l'absence de prix, le rationnement s'organise sur d'autres critères : le poids politique, les liens familiaux et amicaux, etc. Un des avantages de l'allocation par les prix est qu'elle est transparente.
Un deuxième argument en faveur du rationnement est la faisabilité. Cet argument ne tient plus car depuis une dizaine d'années, l'émergence de marchés de gros et les avancées des technologies de l'information rendent techniquement possible l'allocation par les prix en période de pointe. Un des grands enjeux pour les pouvoirs publics est de créer les conditions institutionnelles et contractuelles qui rendent effectivement la demande réactive au prix. C'est d'autant plus important que la montée en puissance des producteurs d'énergie intermittente (essentiellement éoliennes et panneaux photovoltaïques) rend plus volatile la production, donc augmente la valeur de la réactivité de la demande.
L'approche la plus simple est d'aligner à la marge les prix payés par les clients finaux sur les prix spots. Par exemple, un consommateur négocie avec son fournisseur un prix contractuel et un profil horaire de consommation, et toute déviation à la hausse ou à la baisse est réglée au prix spot : s'il réduit sa demande par rapport à son profil horaire, il reçoit ce prix spot sur la différence entre l'énergie souscrite et l'énergie effectivement consommée; s'il consomme plus que son profil, il paye la différence au prix spot.
Ce dispositif envoie les signaux de consommation vertueux : le consommateur reporte sa demande des périodes où le prix spot est supérieur au prix de fourniture vers les périodes où le prix spot est inférieur au prix de fourniture. Cependant, les pouvoirs publics ainsi que certaines associations de consommateurs s'opposent à cette approche, argumentant qu'elle fait porter aux consommateurs le risque d'une envolée du prix spot. Ils lui préfèrent l'effacement, une autre approche, qui permet au consommateur de bénéficier, s'il le souhaite, des prix spots élevés.
L'effacement consiste à autoriser les consommateurs à revendre sur le marché spot une partie de l'électricité qu'ils ont achetée à leur fournisseur. Considérons un consommateur qui a acheté 100 unités à un prix donné. Lorsque le prix de marché dépasse le prix du contrat, le consommateur peut décider de revendre les unités qu'il valorise en dessous du prix de marché, et recevoir ainsi le prix de marché sur ces unités. Si par exemple le consommateur décide d'utiliser 80 unités et de revendre 20 unités, il paye 100 unités à son fournisseur, et reçoit le prix de marché pour 20 unités.
L'effacement envoie les signaux de consommation vertueux en pointe. Cependant, comme nous allons le voir, sa mise en œuvre se heurte à trois difficultés : (i) confusion entre électricité achetée et électricité livrée, (ii) profitabilité des opérateurs d'effacement, et (iii) asymétrie d'information et comportement stratégique des consommateurs.
Dans l'exemple précédent, le fournisseur livre seulement 80 unités au consommateur. Il faut cependant que le consommateur paye à son fournisseur les 80 unités livrés, plus les 20 unités revendues-mais-non-livrées. Dans certains cas, les contrats entre fournisseurs et clients stipulent que le client paye seulement les volumes effectivement livrés, c'est donc à l'opérateur d'effacement de payer les 20 unités aux fournisseurs.
Cette logique pourtant simple semble avoir été initialement mal comprise, et les opérateurs d'effacements - et leurs clients - ont eu un moment la possibilité de vendre des Megawattheures qu'ils n'avaient pas achetés. Cette incongruité a été résolue lors du passage de la loi « Brottes » d'avril 2013[2]. Malheureusement, l'article 46bis de la loi de transition énergétique autorise à nouveau les effaceurs à vendre un bien qui ne leur appartient pas puisqu'ils ne l'ont pas payé[3].
Ainsi que mentionné plus haut, l'effacement est bénéfique pour la collectivité. L'activité d'opérateur d'effacement est-elle profitable ? Cela dépend de la stratégie adoptée par celui-ci. En simplifiant, il existe deux stratégies: (i) les opérateurs d'effacement industriels (e.g., smart grid energy https://www.smartgridenergy.fr), qui concentrent leurs activités sur des clients dont la consommation est importante, et (ii) les opérateurs d'effacement résidentiels ou diffus, qui se concentrent sur les ménages (e.g., Voltalis https://www.voltalis.com). L'ordre de grandeur de la consommation industrielle est le Megawatt, mille fois plus important que l'ordre de grandeur de la consommation résidentielle, le kilowatt. Donc, effacer un client résidentiel génère environ mille fois moins de revenus. Une analyse académique récente estime à 3-5 € par an la valeur pour collectivité d'effacer un consommateur résidentiel.[4]
D'un autre côté, les coûts d'acquisition et de gestion d'un client résidentiel ne sont pas mille fois plus faibles que ceux d'un client industriel. Etant données les technologies disponibles aujourd'hui, les entreprises qui ont choisi l'effacement résidentiel ont choisi la mauvaise stratégie.
C'est cette mauvaise stratégie que souhaitent récompenser le législateur et le gouvernement en accordant une prime, financée par la Contribution au Service Public de l'Electricité[5], aux opérateurs d'effacement diffus : la loi Brottes prévoit cette prime, et le gouvernement proposait de la fixer par arrêté à 30 € par Megawattheure.
Ainsi qu'expliqué précédemment, le client (ou son opérateur d'effacement) achète des Megawattheures à son fournisseur dont une partie sera vendue sur les marchés de l'énergie. Un Megawattheure effacé se substituant à un Megawattheure produit, ils ont tous deux la même valeur, exactement égale au prix de marché de l'électricité. Une éventuelle prime aux opérateurs d'effacement n'a donc aucune justification économique.
Que le législateur et le gouvernement souhaitent encourager les effacements est entièrement justifié car ils sont appelés à jouer un rôle essentiel dans l'équilibre offre-demande. Injustifiée en revanche est la décision de subventionner les opérateurs qui ont choisi la mauvaise stratégie. Les consommateurs n'ont pas à payer pour les erreurs stratégiques des entreprises.
Cette position de bon sens est celle de l'Autorité de la Concurrence, lors de son examen du décret antérieur à l'arrêté[6] en Janvier 2014, puis du Conseil Supérieur de l'Electricité, qui a adopté une motion de rejet concernant « l'arrêté prime »[7] début décembre 2014. La Commission de Régulation de l'énergie a proposé mi décembre 2014 une prime moins élevée.[8] Ce n'est pas parfaitement correct économiquement, puisque le montant de la prime devrait être rigoureusement égal à zéro, mais c'est un pas dans la bonne direction.
L'absence de publication du « décret prime » indique que le gouvernement hésite à ponctionner l'argent de tous pour le bénéfice d'un petit groupe qui a choisi une mauvaise stratégie. Une explication possible est le poids croissant de la CSPE. Comme tous les ans depuis 2009, le gouvernement n'a pas suivi l'avis de la Commission de Régulation de l'Energie[9] : la CSPE 2015 sera de 19,5 €/MWh au lieu des 25,93 €/MWh nécessaires pour couvrir l'intégralité des charges. C'est peut-être à cette simple contrainte financière que nous devons d'échapper, pour l'instant en tout cas, à la « prime effacement ».
La discussion précédente a laissé de côté un aspect pourtant essentiel des effacements : la détermination de la quantité-qui-aurait-été-consommée-mais-ne-l'a-pas-été. Dans l'exemple précédent, nous supposons que le consommateur achète 100 unités, en utilise 80 et en revend 20. Comme il réalise un profit sur chaque unité revendue, il est incité à dire qu'il aurait souhaité consommer 120 unités, donc à acheter 120 unités et revendre ainsi 40 unités.
Cet exemple n'est pas théorique. Aux Etats Unis, les gestionnaires du stade de Baltimore ont allumé les projecteurs en plein jour afin d'augmenter artificiellement leur consommation de référence, donc leur volume d'effacements.
Deux cas de figure sont possibles. Premièrement, le fournisseur connaît la consommation de référence de son client, i.e. peut démontrer en cas de litige qu'étant donné l'état du monde (jour de la semaine et de l'année, conditions climatiques, etc.), le consommateur aurait consommé 100 et non pas 120. Dans ce cas, pas de problème.
Deuxième possibilité, le fournisseur ne peut pas démontrer en cas de litige que la consommation de référence est 100. Il existe donc une asymétrie d'information entre le consommateur (qui connaît sa consommation de référence) et le fournisseur, qu'il faut prendre en compte dans le contrat de fourniture.
La rédaction du contrat est alors plus compliquée et doit utiliser les principes développés par Jean-Jacques Laffont et Jean Tirole pour inciter les agents à révéler leur information privée. [10] Le contrat de fourniture « compatible effacement » doit être différent du contrat standard.[11] Premièrement, le consommateur (qui souhaite s'effacer) doit payer une prime qui croit avec la consommation de référence déclarée, pour limiter ses incitations à surévaluer sa consommation de référence. Deuxièmement, comme la prime est coûteuse à payer, il faut modifier les autres paramètres du contrat, de façon à inciter certains consommateurs à adopter les contrats « compatibles effacement ».
Ce billet aborde un enjeu nouveau et important pour l'industrie électrique : rendre la demande d'électricité réactive au signal de rareté que constitue le prix de marché. Dans cette perspective, les pouvoirs publics doivent se cantonner à l'encadrement institutionnel des solutions techniques efficientes, ce qui signifie ne pas subventionner une filière coûteuse pour la collectivité. L'exemple de l'emballement des subventions aux énergies renouvelables vient à l'esprit. Accroître la part des énergies renouvelables dans le mix de production électrique afin de réduire les émissions de CO2 est aussi un enjeu nouveau et important. Les pouvoirs publics européens ont cherché à atteindre cet objectif en distribuant des subventions mal calibrées. Le résultat est une augmentation massive du prix payé par les consommateurs, l'augmentation des émissions de CO2 par Megawattheure produit en Europe, et l'enrichissement de quelques développeurs d'éoliennes.
Post scriptum :
Bernard Maris avait quitté Toulouse pour Paris depuis de nombreuses années. Mais il nous a laissé le souvenir d'un esprit généreux et imaginatif. Grâce à lui et ses amis de Charlie Hebdo, nous savons que le pouvoir est au bout du crayon.
Merci Bernard.
Plus d'informations sur le blog de TSE
[1] Soit 8 757 heures sur les 8 760 que compte une année. Cette méthode de dimensionnement est classique. Par exemple les digues sont construites pour résister à une crue trentenaire ou centenaire.
[2] article 14 ; voirhttps://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000027310001&dateTexte&categorieLien=id,.
[3] Nous avons commenté l'article 46bis dans un blog précédent https://debate.tse-fr.eu/column/les-economistes-au-parlement
[4] T.-O. Léautier, Is mandating « smart meters » smart ?, The Energy Journal, 35(4), 135-158
[5] Le lecteur soucieux de connaitre tous les détails de la CSPE, lira avec profit IED (2014) « CSPE, imposition innommée à réformer de toute urgence », https://fr.slideshare.net/FondationIFRAP/document-rapport-ied-cspe-version-260214
[7] https://www.lesechos.fr/industrie-services/energie-environnement/0204004250006-electricite-vifs-debats-sur-la-valeur-de-l-effacement-1073271.php
[9] « Délibération de la Commission de régulation de l'énergie du 15 octobre 2014 portant proposition relative aux charges de service public de l'électricité et à la contribution unitaire pour 2015 » https://www.cre.fr/content/download/12458/153348/version/1/file/141015CSPE.pdf
[10] Présentés dans notre billet précédent.
[11] N. Astier et T.-O. Léautier, Demand response: smart market designs for smart consumers, Document de travail, Toulouse School of Economics, décembre 2014.
Claude Crampes et Thomas-Olivier Léautier
