Pour une autre Europe de l'énergie

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Claude Crampes et Thomas-Olivier Léautier, Toulouse School of Economics (TSE)
Claude Crampes et Thomas-Olivier Léautier, Toulouse School of Economics (TSE) (Crédits : DR)
Pour réaliser l'Europe de l'électricité, Bruxelles table sur la construction de nouvelles infrastructures, fixant un objectif chiffré. Ce n'est pas l'approche la plus efficace: il faut faire porter l'effort sur la coordination dans l'exploitation des réseaux existants, en créant un opérateur commun. par Claude Crampes et Thomas-Olivier Léautier, TSE

La Commission européenne vient de publier sa stratégie pour le renforcement de l'Europe de l'énergie. De nombreux points y sont abordés, en particulier l'approfondissement du marché commun de l'électricité. L'objectif est évidemment très important pour nos concitoyens. Cependant, l'approche proposée, qui repose sur un objectif chiffré de construction de nouvelles infrastructures de transport d'électricité entre États membres, semble difficile à mettre en œuvre. Ce billet défend une approche différente : il faut faire porter l'effort sur la coordination dans l'exploitation des réseaux existants.


L'impératif : augmenter les échanges
entre pays

L'approfondissement du marché commun de l'électricité, c'est d'abord l'augmentation des échanges transfrontaliers au sein de l'Union. Il s'agit non seulement d'un objectif politique, mais aussi d'un impératif technico-économique.

Les pays européens divergent progressivement dans leurs choix de "politiques électriques". Par exemple, quand l'Allemagne fait le pari des renouvelables en fixant l'objectif ambitieux de 80% de production électrique d'origine renouvelable en 2050, la France continue d'accorder le premier rôle au nucléaire, et la Grande-Bretagne semble se diriger vers un parc équilibré nucléaire/renouvelables. C'est précisément cette divergence de politiques nationales qui donne de la valeur aux échanges transfrontaliers.

Des échanges franco-allemands mutuellement favorables

Prenons l'exemple de l'interface France-Allemagne : à terme, l'Allemagne produira une partie très importante de son électricité à partir de renouvelables. Lorsque le soleil brillera et le vent soufflera, l'Allemagne aura une production excédentaire d'électricité à coût marginal nul, et l'exportera vers la France. En revanche, les nuits d'hiver sans vent, l'Allemagne importera de l'électricité de France. Les parcs de production étant très différents dans chaque pays, pouvoir échanger se révèle mutuellement favorable.

En revanche, considérons le cas (hypothétique) de deux pays utilisant exactement les mêmes technologies de production. Puisque, à toute heure, les kilowattheures sont produits selon la même technologie des deux côtés de la frontière, il n'y a pas de raison de remplacer un kilowattheure "nucléaire", ou "charbon" ou "gaz" produit dans un pays par un kilowattheure produit avec la même technologie dans l'autre pays. Dans une telle configuration, l'échange n'est pas profitable et les interconnexions ne servent qu'à apporter une sécurité en cas de défaillance d'unités de production ou de forte augmentation de la demande dans l'un des pays.

L'interdépendance croissante
des politiques énergétiques

Les exemples précédents illustrent l'importance économique des échanges, laquelle augmente avec la diversité des parcs de production - donc des dotations en ressources primaires et des politiques énergétiques - des pays de l'Union. La Commission a donc raison de vouloir améliorer les échanges aux frontières.

L'augmentation des échanges accroît aussi l'interdépendance des politiques énergétiques entre États membres. Par exemple, la Grande-Bretagne a décidé de mettre en œuvre des "contrats pour différence" pour encourager l'investissement dans certains types de technologies de production, notamment le nucléaire et les renouvelables.

Ces contrats offrent aux producteurs qui en bénéficient un complément de rémunération égal à un prix fixé à l'avance, moins le prix de marché. Les producteurs sont ainsi assurés de recevoir une rémunération fixée à l'avance, quel que soit le prix de marché.

Si les échanges entre l'Allemagne et l'Angleterre augmentent de façon importante, l'énergie produite par les renouvelables allemands à coût marginal nul fera baisser le prix de marché de l'électricité en Angleterre. Les contrats pour différence deviendront ainsi plus coûteux pour les usagers britanniques, ce qui incitera les pouvoirs publics à en limiter le volume.

L'interdépendance des politiques énergétiques est graphiquement et clairement illustrée sur la figure suivante, extraite des travaux de Karsten Neuhoff et d'autres (présentés plus bas). L'étude calcule les prix de gros de l'électricité pour des centaines de points sur le réseau de transport européen.

La carte du haut représente ces prix si le vent ne souffle pas, celle du bas si le vent souffle. Sans vent, les prix s'établissent autour de 80 euros/MWh sur l'ensemble de la plaque européenne. Si le vent souffle au maximum sur les éoliennes allemandes, le prix de gros en Allemagne décroit autour de 20 euros/MWh. Cette électricité peu chère étant exportée, le prix en France et en Espagne tombe autour de 30 euros/MWh.

Electricité échanges

Le critère de 10% d'interconnexion est-il pertinent ?


Afin d'augmenter les échanges entre États membres, la Commission propose un objectif chiffré: la capacité de transit entre chaque pays membre et ses voisins doit être supérieure à 10% de la capacité de production installée dans ce pays avant 2020, et ce chiffre sera probablement porté à 15% avant 2030. Cet objectif a l'avantage de la simplicité et de la clarté.

Il est fort probable que de nouvelles interconnexions seront nécessaires. En effet, les lignes de transport d'électricité entre pays ont été construites pour améliorer la sécurité d'approvisionnement: si un pays se retrouve en déficit de production suite à un accident, il peut importer de l'énergie produite dans les pays voisins. Le réseau européen présente aujourd'hui une densité relativement élevée, mais il n'a pas été conçu pour faciliter les échanges commerciaux.

La Commission considère à juste titre que les infrastructures sont sous-dimensionnées, et le seront encore plus lorsque, progressivement, les parcs de production divergeront.

En revanche, l'objectif de 10% n'a pas de justification économique. Les exemples précédents montrent que toutes les interconnexions n'ont pas la même valeur. Plutôt que d'imposer un critère uniforme de 10%, il serait plus efficace de se concentrer sur les interconnexions à haute valeur. Pour les identifier, il faut comparer les bénéfices générés par une interconnexion à son coût d'installation et d'exploitation.

 Quelles sont les interconnexions
à haute valeur?


Les ingénieurs-économistes du Massachussetts Institute of Technology (MIT) ont donné une solution à ce problème dès le début des années 1980. Puisque les interconnexions (et, plus généralement, les lignes de transport) permettent d'échanger des kilowattheures entre deux pays ou régions, la valeur économique de ces échanges est donnée par la différence de prix entre les deux extrémités de la ligne.

Prenons l'exemple de l'interconnexion France-Espagne, récemment inaugurée. Son coût est de 800 millions d'euros, et sa capacité effective de 1.400 MW. En supposant un taux d'actualisation de 10%, l'annuité correspondant à la construction est de 80 millions d'euros, soit un coût d'environ 60.000 euros par MW et par an. En divisant par le nombre d'heures dans l'année, l'interconnexion des deux pays revient à environ 6,5 euros/MWh. Dès lors, l'interconnexion est justifiée économiquement si, et seulement si, la différence de prix entre le marché espagnol et le marché français est supérieure à 6.5 euros/MWh en moyenne sur toutes les heures de l'année.

 Connecter des pays aux dotations énergétiques différentes


Plus la capacité d'une ligne est grande, ou plus nombreuses sont les lignes entre deux pays, plus les échanges d'énergie sont importants, et plus la différence de prix entre les deux extrémités de la ligne se réduit. La capacité "optimale" d'interconnexion est définie par un critère à la marge : il faut que le coût d'un accroissement de la capacité soit égal à la différence des prix de l'énergie aux deux extrémités de la ligne.

Plutôt que de fixer un critère quantitatif uniforme, il est donc préférable de se concentrer sur les interconnexions à haute valeur ajoutée, c'est-à-dire reliant des États membres dont les dotations énergétiques sont suffisamment différentes. Par exemple, interconnecter les éoliennes allemandes avec les réservoirs hydrauliques scandinaves permettrait de stocker l'énergie éolienne excédentaire produite en Allemagne dans les barrages scandinaves, puis de déstocker lorsque le vent ne souffle pas.

Des logiciels plutôt que des pylônes

La Commission met l'accent sur la construction de nouvelles lignes. Toutefois, il est aujourd'hui bien plus long et difficile de construire de nouvelles infrastructures, en particulier des lignes de transport, que dans les années 1970 et 1980. Les plans ambitieux d'expansion du réseau se heurtent à la réaction de communautés qui ne veulent pas voir leur horizon traversé par des lignes.

Dans certains cas, la construction est simplement impossible. Dans d'autres, il est possible d'enterrer les lignes. Le surcoût est alors démesuré. Par exemple, pour la ligne France-Espagne (déjà mentionnée plus haut), le coût de la ligne enterrée est 8 fois supérieur à une ligne aérienne. Dans de nombreux cas, soit les interconnexions ne seront pas construites, soit leur coût sera tellement élevé qu'il dépassera les bénéfices que l'on peut en attendre. La ligne sera alors soit non-économique, soit réduite en taille.

Plutôt que de mettre l'accent sur les infrastructures dont la construction est incertaine, il serait préférable d'axer le renforcement du marché commun sur la coordination entre opérateurs de réseau.

Aujourd'hui, chaque pays de l'Union possède son "gestionnaire de réseau de transport" (GRT) qui a la responsabilité de "maintenir les lumières allumées" à l'intérieur des frontières nationales: il contrôle en temps réel les flux sur le réseau, et décide des délestages le cas échéant. En France, le GRT est RTE (Réseau de transport d'électricité); en Belgique, c'est Elia; tandis que quatre GRT se partagent le territoire allemand.

Une quinzaine d'acteurs décidant individuellement: le règne de l'inefficacité

Chaque GRT décide de ses actions suivant ses propres règles technico-économiques de gestion du réseau, et en prenant comme données les actions des autres GRT. Sur la plaque européenne, nous avons donc une quinzaine d'acteurs décidant individuellement, sans internaliser l'impact de leurs décisions sur leurs voisins. On comprend aisément que cette situation est inefficace.

La solution la plus simple est la fusion des activités d'opération de réseau au sein d'une structure commune: c'est l'Independent System Operator (ISO) ou Regional Transmission Operator (RTO). Dans une telle configuration, les GRT nationaux conserveraient leurs actifs, les tarifs d'accès aux réseaux de transport seraient déterminés au niveau de chaque État, mais il existerait un centre opérationnel unique du réseau.

Ce modèle a été mis en place aux États-Unis dès la fin des années 1960 : après la grande panne de 1965, plusieurs États du nord-est ont décidé de créer des "Tight Power Pools", qui centralisent l'opération des réseaux de transport couvrant plusieurs États et plusieurs compagnies. Lorsque l'industrie électrique a été restructurée à la fin des années 1990, ces "pools" sont devenus des ISO puis des RTO, en charge du marché.

La Grande-Bretagne a aussi adopté le modèle ISO: lorsque le marché écossais a été rattaché aux marchés anglais et gallois en 2005, le réseau de transport écossais est demeuré la propriété des électriciens écossais, mais sa gestion a été confiée à National Grid, le GRT anglais.

Une coordination qui permet
de réduire les prix

Plusieurs études académiques ont évalué les gains pour la collectivité générés par une coordination forte dans la gestion des systèmes électriques. Erin Mansur et Matthew White ont examiné la fusion entre PJM, un ISO des États-Unis, et l'ISO voisin. Ils estiment que les échanges ont augmenté de 42% suite à la fusion.

Plus récemment, Karsten Neuhoff et ses collègues ont simulé l'impact de la coordination entre GRT européens, pour différents scenarii de pénétration des renouvelables. Ils estiment que la coordination permet de:

  • 1. accroître les échanges aux frontières (en MW) jusqu'à 34%;
  • 2. réduire les coûts d'exploitation dans une fourchette de 0,8 à 2 milliards d'euros annuellement (soit entre 1,1 et 3,3% des coûts), en fonction de la pénétration des renouvelables, et
  • 3. réduire le prix moyen dans 60% à 75% des pays considérés.

Dans les deux études mentionnées, ces gains significatifs sont réalisés sans installer un seul pylône !

La timidité de la commission européenne

La Commission mentionne l'impératif de plus forte coordination, mais ne va pas jusqu'à recommander la création (à terme) d'un ISO européen. Pourquoi cette timidité, alors que les gains potentiels pour la collectivité sont aussi importants ?

La réponse est que certains GRT ne voient pas d'un bon œil l'émergence d'un ISO européen, qui les priverait d'une partie de leurs responsabilités. De même, certains États membres brandissent la souveraineté nationale pour conserver leur centre de "dispatch national". Si une panne survenait et qu'il fallait délester des clients, un ISO européen basé par exemple à Bruxelles ne privilégierait-il pas les consommateurs belges au détriment des français ?

En fait, l'ISO européen délesterait en respectant un code établi et public, et non pas en fonction des humeurs ou préférences personnelles de ses employés. De plus, la création de l'ISO réduirait de façon importante la probabilité d'une panne, en assurant la coordination de tous les moyens de production et de transmission disponibles.

La Commission européenne a correctement identifié l'importance et l'urgence d'augmenter les échanges entre pays membres. Plutôt que d'annoncer des objectifs dont l'efficacité économique est douteuse et la faisabilité incertaine, une vraie ambition européenne aurait consisté à mettre sur les rails le chantier de l'ISO européen. La tâche est politiquement difficile, mais le rôle des instances européennes est précisément de convaincre les États membres de bâtir des compromis qui bénéficient à l'ensemble de la collectivité.

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Plus d'informations sur le blog de TSE

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>> Lire (documentation de référence):  Paquet "Union de l'énergie" (Cadre stratégique pour une Union de l'énergie résiliente, dotée d'une politique clairvoyante en matière de changement climatique) Commission européenne, Bruxelles, 25.02.2015

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Commentaires
a écrit le 19/03/2015 à 23:10 :
L'idée de créer un gestionnaire de réseau commun à l'Europe, qui gère les moyens de production des états membres en fonction de l'intérêt général peut sembler généreux et séduisant.
Mais d'une part, notre pays qui bénéficie de nucléaire et d'hydraulique en quantités suffisantes, n'a aucun besoin de "partager" sa rente avec ses voisins, au risque d'y perdre.
On pourrait néanmoins prendre de la hauteur en se considérant comme citoyen européen, et estimer au contraire qu'il faut viser l'intérêt au niveau de la CE.
Chiche...
Mais pourquoi ne pas commencer par les bases, c'est à dire créer édicter des règles communes en matière sociale (SMIC, cotisations, retraites.... uniformes en Europe), fiscale, éducative ?
C'est quand même curieux que les Allemands poussent à créer une Europe de l'énergie, mais ne veulent pas d'une Europe sociale par ex.
Seraient-ils égoïstes ?
Et notre gouvernement, qui semble prêt à donner son accord à cette Europe de l'énergie après avoir renoncé, malgré des engagements de son président, à donner la priorité à une Europe sociale, est-il à ce point naïf ou impuissant ?
a écrit le 19/03/2015 à 22:56 :
Claude Crampes et Thomas-Olivier Léautier se trompent sur toute la ligne : la France a beaucoup moins besoin que ses voisins d'interconnexions inter frontalières, et encore moins d'un opérateur européen.
Des interconnexions peuvent nous être utiles en situation hypothétique de défaillance de notre propre réseau, mais nous allons payer chèrement 50% de chacune de ces liaisons (c'est ce qui vient de se passer avec l'Espagne) alors que c'est surtout nos voisins qui en tireront profit..
Explications : prenons le cas de l'Allemagne
Nos moyens de production (nucléaire et hydraulique) sont pilotables, c'est à dire qu'ils s'ajustent à la demande. Etant dimensionnés pour les besoins nationaux (et même un peu plus), nous n'avons pas besoin d'importer sauf situation exceptionnelle
Les moyens allemands sont en grande partie intermittents (éolien et solaire), ce pays a donc un besoin impérieux de nous acheter de l'électricité en période de météo défavorable, situation très fréquente. Dans le cas contraire, par ex par vent violent, même si les surplus d'électricité éolienne nous sont vendus à faible coût, ils obligent à baisser la puissance de nos centrales nucléaires, car une Directive impose de donner la priorité aux énergies dites Vertes. Dans ces conditions, les centrales deviennent moins rentables, et malgré le faible coût d'achat de l'énergie éolienne, notre pays pâtit de la situation.
Pourquoi cette évidence n'est-elle pas dénoncée, et pourquoi notre pays dépense des sommes importantes dans ces interconnexions ?
La raison est simple : parce que nos politiques manquent cruellement de compétences technico-économiques en matière d'énergie électrique, et laissent à leurs alliés Verts le leadership dans ce domaine Or, ceux-ci sont nés antinucléaires, et tout ce qui peut nuire à EDF et à son outil de production les satisfait. L'ennui, c'est que cela nuit d'abord aux consommateurs d'électricité, c'est à dire à peu près tous les citoyens et toutes les entreprises de notre pays.
a écrit le 19/03/2015 à 9:22 :
Pour le bien public, il faut intensifier les capacités d’échange et non verrouiller le marché.
En économie de marché c’est le meilleur rapport qualité prix qui l’emporte. Puisque le secteur nucléaire est si performant, on devrait rapidement vendre de l’énergie à tous nos voisins. Mais il faut se méfier des promesses et même en faisant abstraction de la prise de risque (majeur), il ne faut pas oublier que l’on en est resté à un modèle unique conçu il y a un demi-siècle, dans un autre contexte. Les enjeux technologiques et financiers sont déjà ailleurs et malgré la méthode Coué, dans un monde rationnel, c’est à l’offre de s’adapter aux besoins et non l’inverse, sauf si c’est open bar.
On peut comprendre les blocages actuels de la filière nucléaire, mise devant ses responsabilités de maitrise de la sécurité et de maitrise des coûts, y compris de manière rétroactive. Mais il faut aussi comprendre les besoins des populations.
a écrit le 18/03/2015 à 19:56 :
l interconnection des lignes electrique des pays d europe reste un grand proge europeen d avenir cela s appelle le partage: pour evite le gaspillage car on ne sait pas encore stoke l energie , les economies viendrons quan on n auras plus a contruire des centrales nuclaire chere et dangereusse et que l on fermeras les centrales a charbon tres polluentes pour notre epoque, a grand rique de changement climatique???
a écrit le 18/03/2015 à 18:20 :
Encore une décision "européenne" au bénéfice exclusif de l'Allemagne. La lubie allemande de multiplier les sources d'électricité intermittentes, plutôt même intempestives imposera au reste du continent de dépenser des fortunes pour en éponger les débordements. Si l'électricité renouvelable allemande a un prix si bas c'est qu'elle apparait quand personne n'en veut. Parfois le prix est même négatif, celui d'un déchet dont on se débarrasse en payant.
a écrit le 18/03/2015 à 16:51 :
Si un seul pays gros consommateur passait à la géothermie, ce château de cartes s'écroulerait-il ?
a écrit le 18/03/2015 à 15:13 :
Comme la monnaie (qui hélas ne l'est plus), l'énergie est indépendance nationale. On produit chez nous, on consomme chez nous et on fait avec ce qu'on a, sans avoir besoin d'aller quémander quelques watts à l'extérieur. Mailler les réseaux transfrontalièrement n'apportera des bénéfices qu'aux opérateurs énergéticiens, dans le cadre de la litanie:" Sur les dos de consommateurs, cochons de payeurs, pour les plus grands bénéfices des actionnaires". Vu le coût des infrastructures et des pertes en ligne, ça va saigner.
Produire au plus près, réduire les consommations, c'est aussi une autre voie... mais moins rentable.

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