La valeur de l'électricité non distribuée

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Stefan Ambec et Claude Crampes, Toulouse School of Economics.
Stefan Ambec et Claude Crampes, Toulouse School of Economics. (Crédits : DR)
Mesurer de façon simple le coût que supportent les consommateurs quand on interrompt leur alimentation électrique relève de la gageure. Explications. Par Stefan Ambec et Claude Crampes, Toulouse School of Economics.

Dans les situations de stress du réseau électrique, l'opérateur du système peut soit augmenter les injections d'énergie en appelant une centrale de production supplémentaire, soit réduire les soutirages en rationnant la demande. Le meilleur choix est celui dont le coût est le plus faible. Mais comment évaluer le coût provoqué par l'interruption de la fourniture de courant?

A la recherche du kWh perdu

Mesurer de façon simple le coût que supportent les consommateurs quand on interrompt leur alimentation électrique relève de la gageure. D'abord parce que l'électricité est un bien intermédiaire. Sa valeur dépend donc de l'usage que l'on en fait au moment où elle est coupée: cuisine, chauffage, éclairage, usage industriel, usage récréatif, etc. Selon que l'on est un patient en train de subir une opération chirurgicale ou un vacancier parti en oubliant d'éteindre les lumières de son appartement, les kWh non livrés n'ont pas le même impact sur notre bien-être. Ensuite la durée de l'interruption joue un rôle essentiel. Une dizaine de minutes de délestage ont peu d'incidence pour le service rendu par un réfrigérateur alors que son contenu est totalement perdu s'il n'est plus alimenté en électricité pendant plusieurs jours. Un autre élément constituant de ce coût est l'existence d'une notification annonçant l'interruption. On préfèrera la pénibilité de monter des escaliers si un signal annonce que l'ascenseur risque de rester coincé entre deux étages (encore que l'évaluation peut être révisée en fonction du nombre d'étages et de l'identité des autres utilisateurs de l'ascenseur). Enfin, entre en ligne de compte la possibilité ou non de recourir à une solution de remplacement, comme l'escalier dans l'exemple précédent ou les groupes électrogènes de secours dans un hôpital.

La réactivité aux signaux de rareté

Les grands consommateurs industriels d'électricité se distinguent des consommateurs résidentiels et des petites entreprises par deux caractéristiques: i) leurs contrats d'alimentation en électricité sont à prix variables et ii) ils ont des solutions de repli en cas de coupure de l'alimentation venant du réseau. En période de forte demande, les prix de gros grimpent suffisamment pour que ces électro-intensifs s'auto-rationnent et/ou basculent sur des énergies de substitution, gaz ou diésel. Ce faisant, ils révèlent à l'opérateur le prix maximum auquel ils sont prêts à payer pour un kWh livré et donc la valeur de ce kWh perdu. Ce sont les deux autres catégories, insensibles aux signaux de rareté de l'énergie disponible, en particulier les prix venant des marchés, qui posent problème à l'opérateur du système en cas de pénurie. C'est pour ces consommateurs qu'il faut disposer d'une mesure du coût du KWh non distribué (en anglais Value of Lost Load, VoLL) qui va servir d'élément de calcul à la fois à court terme pour décider du dispatching en période de pénurie d'électricité, et à long terme pour déterminer les investissement en capacité de production (en particulier pour rémunérer les capacités et se fixer des critères de sécurité d'approvisionnement).

L'exigence d'une évaluation de la VoLL figure dans un projet de règlement européen sur le marché intérieur de l'électricité.[1] Il y est écrit que, un an après l'entrée en vigueur dudit règlement, les États membres de l'UE devront fixer une estimation unique de la VoLL pour leur territoire (en €/MWh), et mettre à jour cette estimation au moins tous les cinq ans. En Grande Bretagne, c'est déjà fait: la VoLL britannique est estimée à 16.940 livres par MWh (19.240 euros /MWh).[2] Le projet de règlement européen précise aussi dans son article 9 que si les autorités nationales fixent un prix plafond pour les échanges sur le marché de gros, il ne saurait être inférieur à la VoLL. A titre de repère, rappelons que le prix du nucléaire historique (ARENH)[3] est actuellement de 42 €/MWh et que le prix plafond sur les marchés horaires du lendemain EPEXSPOT est fixé à 3 000 €/MWh.[4]

Payé ou être payé

Compte tenu de ces valeurs, on conçoit que les petits consommateurs que nous sommes se sentent peu concernés par la définition de la VoLL. Pourtant, c'est peut-être à partir de nos déclarations qu'elle sera calculée. La tâche de définir la méthodologie de calcul devrait être confiée au Réseau européen des gestionnaires de réseaux de transport d'électricité (ENTSO-E) (art. 19-5 du projet de règlement), mais la définition de la VoLL elle-même est donnée dans le texte de la Commission: la VoLL est une estimation du "prix maximal de l'électricité que les clients sont prêts à payer pour éviter une coupure". Cette définition, inspiré des mécanismes de marché (prix au-delà duquel les entreprises électro-intensives renoncent au kWh distribué par le réseau pour s'auto-rationner ou activer leurs propres centrales), n'est pas la seule possible. On peut lui opposer "la compensation minimale exigée en cas de coupure".

Les deux concepts ne sont pas équivalents comme le montre la fiction suivante.

Coupé du monde

En ce dimanche 15 juillet 2018, il est bientôt 17 heures. Vous êtes installés dans votre sofa, nanti d'une bonne réserve de bières fraiches et de pizzas qui le sont moins, pour voir la France affronter en finale de la Coupe du Monde de football l'équipe de XX (chacun est libre d'inscrire ici son adversaire favori). Après 20 ans de disette, vous vous régalez à l'avance. Mais quand vous allumez votre poste de télévision (ou votre ordinateur), au lieu du stade Loujniki de Moscou, sur l'écran apparait un panneau annonçant que, compte tenu d'une demande d'électricité exceptionnelle (puisque l'évènement est exceptionnel), l'opérateur du système électrique français (RTE) est obligé d'opérer des délestages sur le réseau électrique. Grâce aux compteurs intelligents installés dans tous les foyers[5] RTE vous avise qu'il va réaliser des coupures sélectives sur la base du contrat que vous avez signé avec votre fournisseur d'électricité.

* Si votre contrat est de type A, l'alimentation de votre logement va être coupée, donc votre téléviseur va s'éteindre, et votre compte bancaire sera crédité de la somme convenue lors de la signature du contrat de fourniture.

* Si votre contrat est de type B, l'alimentation n'est pas interrompue mais votre compte va être débité de la somme que vous avez convenu de payer à la signature.

Dans le contrat de type A, il s'agit d'une compensation pour service non rendu. Dans le contrat B, c'est un supplément à payer pour maintien du service dans des circonstances exceptionnelles. Les deux sommes sont très différentes, surtout chez les consommateurs résidentiels qui demandent dix fois plus en compensation pour coupure que ce qu'ils sont prêts à payer pour maintenir le service.[6]

Cette différence entre la valeur du kWh en plus et celle du kWh en moins peut s'expliquer par "l'effet dotation" mis en lumière par Richard Thaler.[7] Dans le contrat de type A, vous êtes "propriétaire" de l'électricité et on vous demande à quel prix vous souhaitez la vendre, alors que dans le contrat de type B vous devez dire combien vous êtes prêts à payer pour l'obtenir. R. Thaler, et d'autres à sa suite, ont multiplié les expériences contrôlées qui toutes concluent à une plus forte valorisation d'un bien par ceux qui le possèdent (même s'il a été obtenu gratuitement) que par ceux qui ne le possèdent pas. En définissant la VoLL comme une disposition à payer, la Commission européenne prend clairement parti sur le contenu implicite des contrats de fourniture d'électricité: ils donnent le droit de soutirer de l'énergie, sauf si l'opérateur du système électrique en décide autrement. En d'autres termes, vous ne possédez pas ce kWh manquant en période de crise énergétique. Tout comme avoir en poche un billet d'avion ne garantit pas un siège à bord en cas de surbooking. Et n'espérez pas une compensation si la sécurité du système exige que vous ne soyez plus alimenté.

Le règlement sur le marché intérieur de l'électricité figure dans le paquet énergie de novembre 2016 et, à ce jour, il est encore à l'état de projet. Quand il sera promulgué, il ne révolutionnera pas l'industrie électrique mais il devrait permettre plus de transparence et plus de cohérence dans les politiques de sécurité d'approvisionnement des Etats membres, en particulier parce que les différents opérateurs connaitront la valeur de l'énergie non distribuée dans chaque zone de contrôle. A plus long terme, on peut penser que les gestionnaires de système disposeront de VoLL différenciées et non d'une valeur unique à l'échelon national. Ils pourront alors utiliser les compteurs intelligents pour réaliser des délestages efficients en cas de crise énergétique et, contrairement à aujourd'hui, compenser les consommateurs pour les kWh non fournis une fois épuisé le stock de ceux qui acceptent de payer plus pour ne pas être coupés.

Si d'aventure un sondeur d'opinion vous demande combien vous êtes prêt à payer pour ne pas subir de coupure, demandez-vous à quelle hauteur vous voudriez être compensé en cas de délestage. Le chiffre pourrait être bien plus élevé. Il dépendra certainement de votre humeur, de la température extérieure, ... et de l'adversaire de l'équipe de France à Moscou le 15 juillet 2018 à 17h.

[1] COM(2016) 861 final/2, article 10, https://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:9b9d9035-fa9e-11e6-8a35-01aa75ed71a1.0001.02/DOC_1&format=PDF

[2] C'est la moyenne pondérée de la VoLL des consommateurs résidentiels et de celle des petits clients professionnels. Pour les détails du calcul, voir" The Value of Lost Load (VoLL) for Electricity in Great Britain", Final report for OFGEM and DECC, préparé par London Economics, juillet 2013. https://www.ofgem.gov.uk/ofgem-publications/82293/london-economics-value-lost-load-electricity-gbpdf

[3] http://www.cre.fr/documents/publications/rapports-thematiques/rapport-arenh/consulter-le-rapport

[4] https://www.epexspot.com/fr/donnees_de_marche/dayaheadfixing/courbes-agregees/auction-aggregated-curve/

[5] Cette partie de notre histoire relève de l'anticipation pour la France, contrairement à l'Italie. Mais l'Italie ne s'est pas qualifiée pour la coupe 2018. Pour connaitre l'état d'avancement du déploiement des compteurs dits intelligents en Europe, voir http://www.smartgrids-cre.fr/index.php?p=compteurs-europe.

[6] Voir https://www.ofgem.gov.uk/ofgem-publications/82293/london-economics-value-lost-load-electricity-gbpdf, Tableau 1.

[7] Pour une vue d'ensemble des travaux de R. Thaler, on se reportera au numéro d'avril 2018 de la Revue Française d'Economie (http://www.revuefrancaisedeconomie.fr/).

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Commentaires
a écrit le 20/06/2018 à 16:47 :
peut être la solution : une nouvelle norme européenne ?

personne n’est à l’abri d’une coupure
inventer une «  batterie » intermédiaire de stockage ( avec différentes capacités)qui se mettrait en route en cas de «  rupture » pendant une heure,

au- delà de une heure «  sans information du «  client » au préalable obligation de rembourser le client de 25 euros par heure , par exemple et rembourser éventuellement les autres dégâts causés par les «  coupures ».

a écrit le 19/06/2018 à 18:14 :
Comme toujours l'effet prix fera le travail, que ce soit par rapport avec la qualité, la disponibilité, ou avec la quantité. L’interconnexion et l’extension du marché devraient participer à niveler les effets d’écarts entre tarifs et entre production/consommation. La solution sera partiellement dans le réseau et la distribution, mais avant tout dans le stockage, permettant de s’exonérer de la consommation immédiate.

J'ai l'impression que l'on risque aussi et surtout d'avoir des phénomènes (ponctuels) de surplus d’électricité à gérer. Si en plus des consommateurs deviennent en partie producteurs la logique voudrait qu'ils puissent stocker et consommer ce qu'ils produisent. On n'y est pas encore et la tendance est toujours et encore aux équipements énergivores.

C'est une période intéressante de mutation, autant que le fut l’arrivée de la micro-informatique, du client-serveur et des réseaux. Quand on voit la rapidité d’évolution, plus personne ne se pose les questions de ce que va coûter un accès Transpac et si la bande passante sera suffisante. La profusion de l'offre et l’évolution technologique ont dépassé les prévisions et restrictions. Il n'y a aucune raison que cela se passe autrement dans l’énergie.
Réponse de le 20/06/2018 à 16:11 :
"Il n'y a aucune raison que cela se passe autrement dans l’énergie."

Au contraire, il n'y a aucune raison que cela se passe comme ça dans l'énergie :

Ce qui a révolutionné les technologies de l'information, c'est la miniaturisation.

Miniaturisation qui a permis l'explosion des capacités de calcul des micro-processeurs, les débits de transfert de données, et les capacités de stockage de l'information via les disques durs.

Il n'y a aucun phénomène de ce type à l’œuvre pour l'énergie, pour laquelle la production se fait via des machines et des flux physiques qui n'ont réduit en rien (au contraire).

La décentralisation de la production, partiellement à l’œuvre en ce moment, tend même à faire appel à des ressources (sols, minerais, machines) plus importantes que par rapport à la production centralisée non fossile.

Cela a un coût. Cela nécessite des capacités industrielles toujours aussi (si ce n'est plus) importantes, et donc des capacités d'investissement toujours (certainement plus) importantes.

L'augmentation des capacités d’interconnexion est un phénomène autre, qui tient plus de l'optimisation de l'utilisation du parc de production européen que d'une révolution.
a écrit le 19/06/2018 à 13:33 :
Un article en apparence purement technique, mais qui est au fond profondément politique :

- Si on vous paie pour l'électricité que vous ne consommez pas en situation tendue, on part du principe que le réseau et, derrière, le parc de production, vous doivent un service. On part du principe que c'est à lui d'adapter sa production à votre consommation et, au pire, de vous rémunérer s'il n'y arrive pas.

- Si on vous demande de payer pour l'électricité que vous consommez en situation tendue, on part du principe que c'est à vous de ne pas déstabiliser le réseau et le parc de production par votre consommation erratique. On part du principe que c'est un peu à vous de vous adapter à lui et, au pire, de le payer si vous n'y arrivez pas.

Bref, dans un cas le système électrique est un outil et vous alimenter est le but, tandis que dans l'autre c'est un peu l'inverse.

Mais surtout, ça a des conséquences :

Comme le disent les auteurs, dans le premier cas le VoLL est nettement plus faible que dans le second. Et ça n'est pas anodin puisque ce VoLL dimensionne le critère de défaillance que chaque État donne à son gestionnaire de réseau, càd pour combien d'heures de coupure par an de la clientèle le gestionnaire de réseau doit dimensionner son système.

Plus ce VoLL est élevé, et plus on dit ainsi à RTE que l'électricité est un bien précieux qu'il doit fournir même à un coût élevé.

Plus ce VoLL est faible, et plus on dit à RTE qu'il ne doit pas trop se fatiguer et qu'il peut couper les clients en cas de problème.

Donc entre autres, ce VoLL conditionne... la proportion d'ENR intermittentes qu'on peut placer dans notre mix. Puisque plus la proportion d'ENR intermittentes augmente, plus ça coûte cher de faire matcher des productions et des consommations qui ne s'effectuent pas au même moment.

Bref, tout cela nous confirme qu'on est bien dans le cadre d'un débat politique où on n'arrive pas à se mettre d'accord sur ce qui constitue la fin et ce qui constitue le moyen.
Réponse de le 19/06/2018 à 15:38 :
C est pas que les eoliennes. Si vous avez un pic de conso, vous pouvez pas faire demarrer une centrale nucleaire comme ca (ou meme simplement la faire produire plus). Pour absorber les pic, il y a que l hydrolique (mais il faut que le barrage soit remplit avant) ou les centrales charbon/gaz

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