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Rapport Transgreen 1
 

Rapport Transgreen 1

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Le Plan solaire Méditerranéen a pour objectif le développement d’une production de masse d’énergies renouvelables électriques dans le pourtour méditerranéen. Cette perspective mobilisant ...

Le Plan solaire Méditerranéen a pour objectif le développement d’une production de masse d’énergies renouvelables électriques dans le pourtour méditerranéen. Cette perspective mobilisant tous les pays membres de l’Union pour la Méditerranée s’inscrit dans l’objectif de la construction d’une nouvelle solidarité en Méditerranée, de diversification des approvisionnements énergétiques de l’Europe, d’accroissement de la part des énergies renouvelables dans le bilan énergétique requis par la politique européenne de l’Energie et du Climat.
La production de l’électricité renouvelable et son transport doivent être développés simultanément. La valorisation des énergies renouvelable nécessite un réseau électrique pour les collecter, les transporter et les livrer aux zones géographiques de leur utilisation.
La production de masse des énergies renouvelables en particulier lorsqu’elles sont générées sur des sites distants des zones de consommation suscite un intérêt croissant pour le courant continu.
C’est pourquoi Transgreen se propose d’étudier la faisabilité d’un projet de transport à courant continu sur longue distance reliant les sites de production et de consommation d’énergie renouvelables envisagées dans le cadre du Plan Solaire Méditerranéen. Cette étude englobe les aspects techniques, industriels, économiques, financiers, règlementaires et institutionnels.

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    Rapport Transgreen 1 Rapport Transgreen 1 Document Transcript

    • PROJET Rapport - au Ministre dEtat, Ministre de lEcologie, de lEnergie, du Développement durable et de la Mer, - au Ministre chargé de l’Industrie, ! - au Secrétaire dEtat chargé des Affaires européennes, !! Transgreen initiative Une initiative française pour un réseau transeuropéen et transméditerranéen de transport d’électricité dans le cadre du Plan solaire méditerranéen 03 février 2010
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    • Transgreen initiativeMission confiée à Christian Stoffaës, RTERapporteur : Hervé Pouliquen, Centre d’analyse stratégique 3/28
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    • SOMMAIREINTRODUCTION .........................................................................................................7 1 TRANSGREEN : UN ENJEU STRATEGIQUE POUR LE DEVELOPPEMENT DES GRANDES TECHNOLOGIES DE PRODUCTION ET DE TRANSPORT DE L’ELECTRICITE RENOUVELABLE ....................................................................8 1.1 Le transport d’électricité, vecteur du Plan solaire méditerranéen.............................8 1.2 La technologie de transport à courant continu........................................................10 1.3 Un enjeu industriel pour l’Europe qui doit développer des projets sur son territoire pour garder l’avance technologique .......................................................................12 1.4 Vers de nouveaux marchés de l’électricité renouvelable........................................14 1.5 Ordre de grandeur des coûts économiques ...........................................................152 CADRAGE ECONOMIQUE ET PROSPECTIF ..................................................16 2.1 Contexte de l’étude : l’initiative Transgreen est une opportunité concrète pour avancer vers différents objectifs .............................................................................16 2.2 Axes de l’étude : la France doit proposer ses propres concepts ............................17 2.3 Proposition de groupe de travail .............................................................................183 MISE EN PLACE DU CONSORTIUM TRANSGREEN INITIATIVE...................19 3.1 Principe...................................................................................................................19 3.2 Estimation du budget industriel d’études pour Transgreen ....................................194 REFERENCES INTERNATIONALES ................................................................21 4.1 Une mobilisation de l’Europe du nord pour développer le marché de l’électricité et l’éolien offshore ......................................................................................................21 4.1.1 De nouvelles visions nationales pour l’Europe de l’électricité renouvelable ................... 22 4.1.2 Les études de faisabilités européennes .......................................................................... 23 4.1.3 Les projets européens ..................................................................................................... 24 4.2 Etats-Unis : les projets "Green power superhighways" ..........................................245 AXES D’ACTIONS IMMEDIATES .....................................................................26ANNEXE 1 : LETTRE DE MISSION .........................................................................27 5/28
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    • INTRODUCTIONLe développement des énergies renouvelables dans les pays du sud et de l’est de laMéditerranée constitue une des priorités phares de L’UNION POUR LA MEDITERRANEE. Il s’agitde contribuer à la lutte contre le changement climatique, de mettre en place une véritablestratégie de co-développement, et de contribuer au développement stratégique des grandestechnologies de production et de transport de l’électricité renouvelable.Dans ce contexte, le PLAN SOLAIRE MEDITERRANEEN, lancé le 22 novembre 2008 à Paris, viseà construire, à l’horizon 2020, 20 GW de capacités additionnelles de production d’électricitébas carbone, et notamment solaire, dans les pays du pourtour méditerranéen. L’essentiellede l’électricité produite sera consommée sur le marché local. Afin d’assurer la rentabilité desprojets, une partie de la production serait exportée vers l’Union européenne.Le projet DESERTEC basé sur la création d’un bureau d’études essentiellement allemandesdevrait, d’ici 3 ans, réaliser un master plan centré sur la production d’électricité pour atteindreà l’horizon 2050, l’équivalent de 15% des besoins d’électricité européens en réalisant de trèsgrands projets (au dessus de 1 GW).Pour valoriser la production d’électricité, il faut également envisager une dynamiqueconcernant son transport. L’acheminement de l’électricité verte produite et collectée pourêtre transportée vers l’Europe nécessite la réalisation d’importants investissements dans lesinfrastructures et les interconnexions (pour le moment seul le lien entre le Maroc etl’Espagne est utilisable). L’usage du courant continu est une option qui commence à êtresérieusement envisagée comme une solution d’avenir à généraliser pour le transport desénergies renouvelables depuis les fermes éoliennes de grande taille et les centrales solairesjusqu’aux centres de consommations qui en sont souvent éloignés.L’initiative TRANSGREEN s’impose pour la France car, d’une part son industrie figure parmi lesleaders mondiaux dans les technologies et l’exploitation des grands réseaux électriques et,d’autre part elle a l’ambition de se développer sur les marchés d’avenir de l’électricitéd’origine renouvelable.Au travers de la création d’un consortium industriel, TRANSGREEN INITIATIVE a pour objetd’étudier la faisabilité de la construction et de l’exploitation d’un réseau de transport àcourant continu à haute tension transeuropéen et transméditerranéen pour la collecte et letransport à grande distance des énergies renouvelables, en premier lieu l’énergie solaire duPLAN SOLAIRE MEDITERRANNEEN. Les questions soulevées concernent des champs multiples,techniques, économiques, financiers, juridiques et administratifs. 7/28
    • 1 Transgreen : un enjeu stratégique pour le développement des grandes technologies de production et de transport de l’électricité renouvelable1.1 Le transport d’électricité, vecteur du Plan solaire méditerranéenLe XXIème siècle va connaître une grande transition énergétique vers l’économiedé carbonée. Alors que le bilan énergétique mondial est actuellement encore largementdominé par le pétrole et le gaz et par le charbon, les hydrocarbures épuisent vite leursgisements les plus accessibles, le charbon pollue gravement.Toutes les études prospectives confirment que les besoins énergétiques considérables dontva avoir besoin la planète dans les prochaines décennies, nécessitent le recours à toutes lessources d’énergie.L’électricité constitue un vecteur d’énergie d’une grande qualité, d’usage souple et nonpolluant. La production d’électricité a une croissance tendancielle supérieure à celle desautres énergies, de l’ordre de 2,5 %/an dans le monde alors que les énergies fossilesprogressent autour de 1 à 1,5 %. Les énergies renouvelables, éolien, solaire, produisent del’électricité. Les progrès en matière d’efficacité énergétique sont souvent obtenus ensubstituant des procédés thermiques (pétrole, gaz) par des procédés électriques. L’électricitéest donc un levier important d’action pour exploiter l’immense gisement d’économiesd’énergies.Alors que le XXIème siècle verra la disparition de l’utilisation massive des hydrocarbures, dupétrole, du gaz, ce siècle devrait être celui d’importantes substitutions vers l’électricité.Cette vision va nécessiter une mobilisation des électriciens sur le futur rôle del’électricité, cest-à-dire les nouveaux moyens pour produire l’électricité dé carbonéeet la transporter au travers des continents.L’axe stratégique est celui du vecteur électricité et du développement de ses modes deproduction, de stockage, de transport et de ses applications finales (dans les secteursindustrie, transport, bâtiment).Les politiques énergétiques auront besoin de ce vecteur énergétique, - d’une part au plan européen pour atteindre les objectifs de la politique énergétique européenne du paquet énergie climat à 2020 : - 20 % de GES, une part de 20 % d’énergies renouvelables dans la consommation finale, 20 % d’économies d’énergie. - d’autre part au plan méditerranéen pour promouvoir le développement économique des pays de la rive sud au travers d’investissements dans de grandes infrastructures de production et de transport d’électricité, ainsi que dans le développement de nombreux usages.Il est important que l’industrie, les compagnies d’électricité et les constructeurs de matérielsse mobilisent autour de projets d’avenir à fort contenu de Recherche développement pourmontrer concrètement les opportunités des technologies électriques et développer lesmarchés.Les projets à grande échelle sont l’occasion de réunir les différentes parties prenantesautour d’objectifs ambitieux technologiques, industriels et sociétaux. Ils permettent de 8/28
    • construire l’ensemble des solutions nécessaire à la diffusion des technologies. Ilsconstitueraient des vitrines uniques et hautement visibles pour le développement des filièresà l’international.L’électricité produite à partir des énergies renouvelables aura une part significative du mixélectrique à l’horizon 2030 – 2050. Un marché très important est en gestation, en faceduquel il faut présenter une offre cohérente associant, d’une part de nouveaux réseaux detransport à courant continu très haute tension, et d’autre part des champs d’éoliennes de trèsgrandes puissances déployés offshore et une nouvelle génération de centrales solaires dansles espaces désertiques hautement ensoleillés.A ce titre, le Plan solaire méditerranéen constitue un pilier essentiel de la transition versl’économie dé carbonée. Il est une opportunité unique de réunir les chercheurs, lesindustriels et le politique autour de projets à fortes perspectives. Ce sont les investisseurs etles industriels qui donneront corps et crédit au PSM.Transgreen, transméditerranéen et transeuropéen est une initiative clé qui apportera lesbénéfices des grands réseaux : - Elle amorcera les projets de centrales solaires qui bénéficieront d’un débouché sur les différents marchés de l’électricité permettant la rentabilité des investissements ; - Elle permettra la création d’un marché du Sud de l’électricité et plus spécifiquement d’un marché nouveau des renouvelables ; suivant l’exemple des pionniers du Nord qui créèrent Nord pool il y a 20 ans et qui désormais se mobilisent sur des plans de développement massif de l’éolien offshore. - Elle donnera l’opportunité de relancer les industries électrotechniques des pays européens directement concernés, la France, l’Italie et l’Espagne sur des projets hautement technologiques pour rattraper un retard partiel sur les entreprises allemandes et suédoises et rester dans la course des nouveaux marchés internationaux. - Elle pourra contribuer à soulager le système électrique européen qui voit ses marges de sécurité se réduire avec l’augmentation régulière des consommations d’électricité.Les objectifs du PSM à 2020 sont de produire 20 GW d’électricité solaire sur le pourtourméditerranéen. Une partie de la production sera distribuée pour la consommation locale(15 GW). L’autre partie sera destinée à l’exportation (5 GW). Ce partage devrait permettre debénéficier du niveau des tarifs de rachat européen pour contribuer à la rentabilité des projets.A long terme, Le PSM vise un objectif de 100 GW, cest-à-dire environ 15% de la capacité deproduction électricité de l’UE, ou l’équivalent de la production éolienne offshore.Transgreen initiative a donc pour objet : - d’étudier la faisabilité d’un réseau de transmission transeuropéen et transméditerranéen à grande distance des énergies renouvelables du Plan Solaire Méditerranéen (PSM); - de préparer un schéma directeur (Master Plan) pour les investisseurs, les constructeurs et les exploitants, de lignes de transports marchandes transeuropéennes et transméditerranéennes.La figure 1 présente un scénario de principe de Transgreen. 9/28
    • Figure 1 : Scénario du projet Transgreen Etats-membres de l’Union européenne (2009) TRANSGREEN Union pour la méditerranée, pays concernés en premier lieu par le PSM Centrales du PSM Tronçons existants : IFA 2000, SACOI Tronçon en projet : Inelfe Champs du Nord PSM Lignes de transport pour le PSM Lignes de transport utiles au PSM Distribution locale (Source CAS)1.2 La technologie de transport à courant continua) Les lignes de transport haute tension à courant continu (TCCHT) ont de nombreux avantages sur les lignes en alternatif : des pertes réduites sur longues distances, une emprise au sol 5 fois plus faible, des facilités d’enfouissement en sous-marin et sur sites sensibles, des radiations électromagnétiques moindres, une meilleure capacité à tenir les surcharges.b) Les stations de conversion continu - alternatif sont nécessaires pour se raccorder au système de transport en alternatif ; elles pénalisent le recours au continu pour de faibles distances (figure 2), compte tenu des coûts des convertisseurs qui utilisent des composants semi-conducteurs de forte puissance encore onéreux. La technologie classique de convertisseurs à commutation par le réseau (thyristors) présente l’avantage de pertes réduites (2,5%) dues à la commutation naturelle des composants. En revanche, les commutations sont sensibles aux défauts du réseau alternatif, les filtres sont encombrants et parfois difficiles à régler. Cette technologie convient bien pour de très fortes puissances. Les nouvelles technologies de semi conducteurs (IGBT, GTO) permettent de construire des convertisseurs à commutations commandées (onduleur de tension1), capable de1 Technlogie VSC : Voltage source converter 10/28
    • contrôler indépendamment la puissance active et la puissance réactive ; ils ont moins encombrants, moins sensibles aux perturbations du réseau. Les pertes de commutations sont plus élevées (4%) d’autant plus que la fréquence de commutation augmente, ce qui limite cette technologie aujourd’hui à la moyenne puissance. Siemens et ABB sont en avance au plan industriel sur ces technologies. Toutefois, des progrès sont possibles dans le champ des techniques de commutation douce. La France a des équipes de recherche en électronique de puissance qui permettraient de revenir à niveau. Cette question de la maîtrise des performances et des coûts des convertisseurs est stratégique pour les systèmes futurs de transport à courant continu haute tension.c) La technologie du transport à courant continu trouve tout son intérêt lorsqu’il faut enfouir les lignes ou franchir des bras de mer. La figure 3 illustre les avantages en terme d’efficacité et de coût des câbles sous-marins en continu. Figure 2 : Répartition des coûts entre l’alternatif et le continu Figure 3 : Efficacité et investissement comparés des câbles continus et alternatifs (Source ABB) 11/28
    • La technologie du continu nécessite donc de nouveaux efforts de R&D et desdémonstrateurs pour surmonter les défis suivants :Stations de conversion - montée en ultra haute tension (supérieur à 1000 kV) qui demande une grande maîtrise de l’isolation de tous les équipements (transformateurs, valves, …) ; - montée en forte puissance (supérieur à 1000 MW) ; - optimisation de pertes des convertisseurs de puissance à commutation forcée ; - réduction des coûts dans les nouvelles conditions très forte puissance et ultra haute tension, en particulier pour les stations de conversion.Réseaux - maîtrise des défauts par des disjoncteurs de protection en continu forte puissance et haute tension ; - passage de liaisons point à point à des réseaux maillés.Câbles - réduction des coûts par les câbles synthétiques.1.3 Un enjeu industriel pour l’Europe qui doit développer des projets sur sonterritoire pour garder l’avance technologiqueLa capacité totale des installations en continu atteint 70.000 MW répartis dans plus de 90projets dans le monde d’environ 100 MW à 3000 MW. Les réseaux dénommés encore« supergrids » se multiplient rapidement en Chine, en Inde, en Afrique du Sud, au Brésil ;des perspectives s’ouvrent aux Etats-Unis et en Europe avec les renouvelables et lesbesoins de renforcement des grands réseaux dans le cadre des programmes « smartgrids ».Trois entreprises européennes se partagent le marché : ABB, Siemens et Alstom (aprèsreprise d’Areva T&D). La France n’est pas au premier rang technologique. Les industrielsallemands (ABB, Siemens), champions du continu poussent de tels projets (cf. l’initiative DII,Désertec industrial initiative) s’estimant plus avancés techniquement et plus compétitifs. MaisAlstom et Areva T&D ne sont pas distancés, en témoigne par exemple le projet remportérécemment au Brésil. Ils peuvent rester à niveau et s’armer pour le marché à venir enparticipant à son amorçage dans le cadre d’un grand projet européen coopératif.Les trois principaux constructeurs mondiaux ABB, Siemens, Alstom T&D sont à un niveautechnologique équivalent et font désormais des propositions entre 600 et 800 kV, hormis uneavance d’ABB et de Siemens sur l’électronique de puissance.En matière de câbles, Prysnian et Nexans dominent le marché mondial.La France a des atouts importants sur l’ingénierie, le fonctionnement des réseaux, et sur lescâbles. Pour rester dans les leaders et participer au développement des marchés, elle doitremette l’accent sur l’électronique de puissance. IFA 2000 construite au début des années80 est un succès français (30 ans d’exploitation sans problèmes), basé à l’origine sur latechnologie des convertisseurs à thyristors de Cegelec (entreprise intégrée depuis avecGec-Alstom dans Areva T&D). 12/28
    • L’Europe, qui détient encore une avance industrielle doit maintenir sa position ; les Etats-Unis ont quasi abandonné le secteur ; les Japonais et les coréens sont encore présents.L’avenir de nos industries se construira : - en augmentant l’effort de R&D pour maintenir une avance technologique ; - en développant la production intérieure renouvelable européenne; les projets éoliens du Nord tirent aujourd’hui le marché ; - en se redéployant sur l’étranger proche au Sud au travers du Plan solaire méditerranéen.Transgreen est une opportunité pour des projets de liaisons permettant à la France dedéployer ses points forts et de combler son point faible français.Transgreen s’inscrit dans le marché émergent de la production d’électricitérenouvelableLe marché mondial est potentiellement très important avec le développement des énergiesrenouvelables dans la production d’électricité.La production d’électricité dont le mix mondial est présenté dans la figure 4, comporte unepart d’origine renouvelable qui provient aujourd’hui principalement de l’hydraulique, dont lapart est voisine du nucléaire. L’enjeu des prochaines décennies concerne la substitution dela production à partir des sources fossiles (67%). La France pionnière, a déjà effectué cettetransformation avec le nucléaire. Figure 4 : Sources de la production d’électricité au plan mondial (Source REN 21)Pour de nombreux pays, il s’agira d’équilibrer la substitution à la production d’électricité àbase de fossiles par le nucléaire, les énergies renouvelables et la captation/stockage du CO2(l’avancement de cette dernière filière n’étant toutefois encore qu’au stade de quelquesprototypes et probablement peu compétitive avant 2020 voire 2030). A cet horizon, lesprojections économiques de l’Allemagne considèrent d’ailleurs que des filières éoliennes etsolaires de production d’électricité seront parfaitement compétitives.Le marché mondial des énergies renouvelables, en particulier, celui de la productiond’électricité va croître rapidement. 13/28
    • Les « supergrids » s’inscrivent dans l’enjeu plus général des « smart grids »La coordination avec le réseau synchrone existant et la distribution s’inscrivent dans leconcept général des « smart grids », dispositifs de pilotage de systèmes complexes avec uncontrôle-commande numérique sophistiqué visant à améliorer la sécurité du systèmeélectrique et l’efficacité énergétique par le recours généralisé aux technologies del’information à tous les stades, de la production jusqu’à l’utilisation finale de l’électricité.1.4 Vers de nouveaux marchés de l’électricité renouvelableLe développement de la production de masse des renouvelables et l’établissement d’unmarché et d’un commerce extérieur européen des renouvelables pourraient tirer bénéficed’un réseau de collecte connectant les différents sites de production : grands projets deparcs d’éoliennes offshore programmés en Mer du Nord allemande et britannique ;perspectives sur la Manche, le Littoral Atlantique ; projets de centrales solaires thermiquesen Afrique du Nord, au Sahara et au Proche - Orient inscrits dans le Plan SolaireMéditerranéen ; etc.Le rythme de croissance des renouvelables a été très élevé ces dernières années (20%) ; ilmarque le pas dans le contexte de la crise financière mais et le développement desrenouvelables est inscrit dans les engagements du Plan Energie Climat et de Copenhague.Selon des prévisions ambitieuses, les productions éolienne et solaire concentrées pourraientreprésenter 10 à 15% de la capacité installée en Europe à l’horizon 2020, pour faire face auxengagements du Plan Energie Climat, à la croissance des besoins en électricité et auremplacement des nombreuses centrales arrivant en fin de vie à partir de 2015.Pour l’instant le Nord de l’Europe a pris de l’avance dans la production de renouvelables surgrands sites et de nouvelles interconnexions à courant continu (7,5 GW existant, 5 GWplanifiés ou en construction d’ici 2013, 10,5 GW à l’étude à l’horizon 2020, basés sur un fortdéveloppement de l’éolien offshore). Les idées et les projets sont développés pour laBaltique et la Mer du Nord dans la perspective de créer un marché d’échanges de l’électricitérenouvelable entre la Finlande, les Pays-Bas, l’Allemagne et l’Angleterre entraînant lesindustriels et les compagnies d’électricité, les régulateurs et les gouvernements.La France doit reprendre l’offensive. Des marchés importants s’ouvrent dans le monde entiersur lesquels l’industrie européenne et française doit affirmer sa compétitivité. Etant à l’originedu Plan Solaire Méditerranéen (PSM), qui a incité l’Allemagne à rejoindre l’Union pour laMéditerranée, elle doit s’inscrire dans le mouvement général par une initiative marquéerépliquant efficacement à l’offensive Désertec.Le réseau français de transport d’électricité alternatif est optimisé pour le parc des sitesnucléaires. L’exploitation du potentiel renouvelable tournée vers les besoins européens etméditerranéens appelle une autre voie. Pour autant, la France ne doit pas manquer lanouvelle génération du grand éolien offshore dont les scénarios optimistes situent lepotentiel européen entre 30 et 40 GW dès 2020 et 150 GW en 2030, d’abord au voisinagedes côtes ensuite sur plateformes au large. Les grands sites programmés de renouvelablessont localisés en Mer du Nord ou dans le bassin méditerranéen.Mais la situation géographique centrale nord-sud de la France rend le territoire nationalincontournable, comme pour tous les grands réseaux de transport. La centralisationadministrative, le monopole électrique, l’expérience colbertiste de grands projets 14/28
    • mobilisateurs, hier tant critiqués en Europe, lui donnent ici l’avantage dans un contexte deretour de la politique industrielle et de la régulation d’Etat.Transgreen pourrait développer une vision pour le Sud de l’Europe en coopération avec leMaghreb très ensoleillé et ainsi contribuer à un schéma pan européen équilibré, dont laFrance par sa position géographique et son potentiel éolien on et offshore devrait êtrel’acteur clé.Transgreen donnera une haute visibilité à l’engagement européen pour les renouvelables etpour les engagements français et européen de Copenhague. C’est un projet transeuropéenfortement intégrateur alors que les réseaux nationaux historiques font montre de réticencesaux concentrations et de frilosité sur les projets communs. La démonopolisation des réseauxde transport favorisera les initiatives innovantes et la pénétration des technologiesnumériques, enjeu des « smart grids ». L’ambition commune PSM lancée par la France peutjouer un rôle fédérateur pour dépasser les approches nationalistes et conservatrices.1.5 Ordre de grandeur des coûts économiquesConsidérons pour fixer les idées, un système de liaisons à courant continu de 2000 kmd’une capacité de 5 GW selon d’une part un schéma de 4 lignes transméditerranéennes etd’autre part un schéma de lignes longues pour acheminer l’électricité vers des grandscentres de consommation au Nord.!Ces deux schémas évalués dans les tableaux 1 et 2 montrent qu’en ordre de grandeur, lapartie transport transméditerranéenne (8Mrds €) est d’un coût nettement plus élevé que celledes lignes européennes (1,6 Mrds €), compte tenu principalement des tronçons sous-marins. Tableau 1 : Coût estimatif d’un schéma de transport transméditerranéenCas de 4 lignes de 500 km sous-marin et 50 km aérien, en méditerranée Puissance Coût unitaire CaractéristiquesSous-ensembles (€/ kW et 1000 km) (km ou MW) (GW) Coûts (M€)Lignes aériennes 70 50 5 70 Nombre de lignes 4Câbles sous marins 700 500 5 7 000 Nombre de câbles 4Stations de conversion 60 1000 5 300 Nombre de station 8 Sur dimensionnement 2 600Total 7 970 (Source CAS) 15/28
    • Tableau 2 : Coût estimatif d’un schéma de transport transeuropéenCas de 2 lignes longues de transmission en Europe Puissance Coût unitaire CaractéristiquesSous-ensembles (€/ kW et 1000 km) (km ou MW) (GW) Coûts (M€)Lignes aériennes 70 1000 5 700 Nombre de lignes 2Câbles sous marins 700 0 5 0 Nombre de câbles 0Stations de conversion 60 1000 5 300 Nombre de station 4 Sur dimensionnement 2 600Total 1 600 (Source CAS)2 Cadrage économique et prospectifEn préalable à l’étude de faisabilité qui rentrera dans les précisions techniques etfinancières, il importe d’effectuer un cadrage économique, réglementaire et industriel.!Un groupe de travail prendrait en charge cette étude en réunissant les différentes partiesprenantes au CAS, pour le compte du MEEDDM, du MAE/Affaires européennes et duMINEFI/Industrie.Avec les principaux experts, le groupe de travail mènera une étude prospective englobantles aspects techniques, industriels, économiques, financiers, réglementaires etinstitutionnels. Il devra bien entendu avancer en synergie avec les études en cours. Dansses différentes dimensions, l’étude devra aller au delà des travaux initiaux du PSM etpréparer le passage du sujet au stade industriel.2.1 Contexte de l’étude : l’initiative Transgreen est une opportunité concrète pour avancer vers différents objectifsLa France a l’ambition de prendre position dans l’électricité renouvelable et ledéveloppement des technologies et marchés correspondant en France, en Europe et àl’international.!L’étude devra considérer les éléments suivants : ! ! Une présence de l’industrie française dans le Plan solaire méditerranéen ; ! L’existence d’un Consortium industriel complémentaire de Désertec Industrial Initiative : le développement de centrales solaires sur la rive sud de la méditerranée ne peut se concevoir qu’en liaison avec des projets de transmission et la 16/28
    • commercialisation sur le territoire européen, au-delà des réseaux de distribution locaux ; ! La participation de l’industrie française à la construction d’infrastructures européennes des énergies renouvelables et à la définition de régimes réglementaires des lignes marchandes ; A partir des liaisons transméditerranéennes et du plan homologue des mers du Nord, on peut concevoir la constitution d’un vaste réseau transeuropéen. On observe la naissance d’un nouveau paradigme : compléter et sécuriser le réseau synchrone alternatif traditionnel par les « supergrids » continus ; ! Les technologies électriques des filières vertes : La conception des centrales renouvelables de nouvelle génération, solaire à concentration et éolien offshore est un enjeu majeur pour prendre pied dans les marchés futurs de l’électricité dé carbonée (cf. emprunt national, axe Développement durable / énergies renouvelables et dé carbonées). Mais les centrales ne se déploieront pas sans des réseaux efficaces et optimisés ; ainsi, il faut ajouter l’enjeu conjoint des grands réseaux dédiés au transport de l’électricité renouvelable ; ! La formation d’un marché de l’électricité renouvelable avec des opérateurs qui prendront des parts dans la commercialisation de l’électricité verte en Europe et au grand international face à la concurrence étrangère ; La définition d’un éventuel marché européen d’échanges de certificats d’énergies renouvelables (instruments, place de marché) ; ! Les Mécanismes de développement propres (MDP) utiles pour atteindre les objectifs de réduction des gaz à effet de serre à 2020 (au travers du PSM).!!2.2 Axes de l’étude : la France doit proposer ses propres concepts2.2.1 Infrastructures : ! Définir selon différents critères, le tracé optimal à 2020 d’un premier tronçon de transport haute tension ; en fonction des grandes zones de production renouvelables, des lieux de consommation, des contraintes du réseau alternatif actuel. ! Evaluer/comparer les options alternatives : - continu – alternatif ; - distance moyenne, franchissement de détroits / lignes à grande distance important l’électricité dans les zones à forte densité démographique (Rhénanie, Benelux, Lombardie, …) ; - construction de nouvelles lignes / renforcement des réseaux existants. ! Esquisser un schéma prospectif d’une topologie de réseau plus complet à l’horizon 2050. 17/28
    • 2.2.2 Technologies : ! Identifier les verrous technologiques à lever sur les dix à vingt prochaines années, les courbes d’apprentissage et les coûts dans un roadmap technologies et produits ;! ! Approfondir la dimension électronique de puissance.!2.2.3 Marchés de l’électricité verte : ! Analyser les caractéristiques des marchés futurs (clients) de l’électricité verte en Europe ; parts de marchés en local (15 GW) et à l’export vers l’Europe (5GW). ! Identifier les conditions et les prix de cette électricité permettant la rentabilité des investissements d’infrastructures. Rôle des tarifs de rachat.2.2.4 Instruments spécifiques pour donner de la flexibilité aux échanges d’électricité verteentre Etats : ! Examiner les possibilités de s’appuyer sur ces instruments pour contribuer au financement des infrastructures et répondre à moindre coût aux objectifs renouvelables nationaux à 2020 ; liens avec la fiscalité carbone (utilisation du revenu des enchères) ; ! Analyser le régime européen et international des concessions transnationales de transport d’électricité, le cadre réglementaire et juridique européen de lignes à courant continu.2.2.5 Synthèse des investissements : ! Présenter des scénarios ; ! Etudier les variations en fonction du taux d’actualisation, …!!2.3 Proposition de groupe de travail!Président : Christian StoffaësRapporteurs : Hervé Pouliquen (CAS), Richard Lavergne (MEEDDM)Membres : - Ministère de l’écologie, de l’énergie, du développement durable et de la mer : CGDD, DGEC, STEEGB - Ministère de l’économie, de l’industrie et de l’emploi : CGIET, IGF - Ministère des affaires étrangères et européennes - Ministère de la Recherche - UPM 18/28
    • - CRE, ADEME - Industriels : MEDEF, EDF, RTE, GDF SUEZ, VEOLIA, ALSTOM T&D, SCHNEIDER, NEXANS, PRYSNIAN, St GOBAIN - Banques : CDC, HSBC, BNP, SG - UFE, SER, Observ’er, RAC - Pôles de compétitivité : Tennerdis - Universités/Laboratoires : économie, Paris Dauphine, Institut d’économie industrielle (IDEI), ESE, LARSEN (Cired – Ecole Polytechnique), Université de Rennes ; LEEI Toulouse.!!3 Mise en place du consortium Transgreen Initiative3.1 PrincipeDans un premier temps, il s’agit de mobiliser les acteurs scientifiques, industriels,gestionnaires de réseaux autour d’une étude de faisabilité lourde : Transgreen doit être lepôle fédérateur des ambitions européennes pour l’électricité durable ; les projets relèventdes initiatives industrielles ; la collecte, du service public européen sous des formes departenariats public-privé et internationaux.Les partenaires sont européens et un à deux pays pilotes sur la rive sud méditerranéenne :l’Allemagne en premier lieu, très intéressée mais concurrente ; mais aussi l’Italie, l’Espagne,etc. Un partenariat public-privé permettra de constituer un Consortium d’industriels et degestionnaires de réseaux pour la réalisation et l’exploitation du projet Transgreen.Le Consortium aura également pour mission d’engager une initiative européenne dans lecadre du Plan Energie Climat, de l’UPM, des engagements de Copenhague pour proposerun texte communautaire requérant les Etats membres d’instituer des régimes de concessionde transport à courant continu, constituant l’amorce d’un régime de concessioncommunautaire qui s’inscrira aussi dans le cadre de la politique des grands réseauxtranseuropéens et de la sécurité d’approvisionnement énergétique.3.2 Estimation du budget industriel d’études pour TransgreenLe Consortium doit se doter des moyens nécessaires à la réalisation des études defaisabilité de premiers tronçons qui pourraient être réalisés d’ici à une dizaine d’années.L’implication des actionnaires de Transgreen pourra se concrétiser par des apports enindustrie (main d’œuvre) et des contributions financières au budget des moyens defonctionnement.Le tableau 1 propose une simulation du budget ventilé selon les axes d’étude, s’élevant à5 M€/an, comprenant la main d’œuvre et les frais de fonctionnement.Répartie sur une douze d’actionnaires (huit en France, quatre à l’étranger), EN MOYENNE, lacontribution financière annuelle s’élèverait à 200 000 € et une mise à disposition d’unepersonne et demi se consacrant aux études dans ses différents champs. 19/28
    • Un apport public vers les partenaires français pourrait émaner de l’emprunt national pour lesoutien aux technologies et aux études en préparation de l’avenir. La contribution financièrepourrait ainsi être ramenée à 100 000 € / an pour chacun des dix actionnaires. Les fondspublics contribueraient ainsi à 25% du projet selon des modalités à préciser.!Les partenaires français : EDF, RTE, Alstom T&D, Prysnian, Nexans, GDF Suez, Véolia,CEA2.Les partenaires étrangers : Désertec, Enel, Terna, Red eletrica, Tableau 3 : Simulation du budget annuel du Consortium Moyens de Mise à disposition de fonctionnement : compétences par les logistique, achats, industriels actionnaires : calculs, apport en industrie déplacement, frais (personne / an) généraux critères 1 études des options de tracés, réseaux maillés,Ingénieurs production/consommation 2 exploitation 1 technologies, verrous, roadmap 2 calcul des investissements, coûts, 2Economistes prix, marchés 1 études dimpacts, acceptabilité, intégration dans les sites 1 régimes déchanges transeuropéen etJuristes transméditerranéen, régimes des concessions 2 tarifs de rachat, contrats 1 lien avec ETS, MDP 0,5Direction, coordination,stratégie, finance 3 Coût unitaire chargé, en moyenne 150 000€/an 16,5Sous-total par an 2 475 000,00 € 2 475 000 € dont subventions 50%, notamment grand empruntBudget total par an 4 950 000,00 €Contribution moyenne 1,4 103 125 €par actionnaire (incluant la(pour 12 membres) subvention) 20/28
    • 4 Références internationalesLes liaisons à courant continu sont en plein développement accompagnant ledéveloppement des énergies renouvelables.Les négociations internationales du climat, les engagements de Copenhague vont conduireà de multiples projets concrets et à des avancées technologiques dans le monde.Une offensive technologique est engagée de la part des Etats-Unis, au travers du PlanObama sur les renouvelables et les « smart grids » ; les projets apparaissent en Chine etdans les grands émergents.!En Europe :Les nouvelles visions à 2030 – 2050 d’un grand marché européen de l’électricitérenouvelable se concrétisent en 2009 et en 2010 par le lancement des premières études defaisabilité.Les pays du Nord sont en avance dans le développement de très puissants champs éolienset s’organisent pour préparer les interconnections continues et les règles d’un nouveaumarché de l’électricité verte.A cet horizon, les grandes champs renouvelables éoliens et solaires pourraient fournir aumoins 20% à 40% de l’électricité consommée en Europe totalisant une somme de projets de150 à 300 GW.4.1 Une mobilisation de l’Europe du nord pour développer le marché de l’électricité et l’éolien offshorePour l’instant le Nord de l’Europe a pris de l’avance vers un scénario qui ressemblerait auMaster Plan à 2030 de l’EWEA (figure 5) illustrant les liaisons inter pays et entre les siteséoliens.! Figure 5 : Ligne existantes et scénario à 2030 de développement des réseaux des Mers du Nord (Source EWEA) 21/28
    • 4.1.1 De nouvelles visions nationales pour l’Europe de l’électricité renouvelableSUPERGRID :Le développeur irlandais de projet Mainstream Renewable Power a élaboré le projet de créerun super réseau électrique reliant entre eux les parcs éoliens offshore du Royaume-Uni,dAllemagne, des Pays-Bas et des États baltes (figure 6).Lampleur des travaux nécessitera la construction de deux nouveaux ports au Royaume-Unipour gérer le nombre de turbines et autres structures qui devront être envoyées vers lesparcs éoliens. Le potentiel existe pour faire de ces deux ports des pôles dexcellence enmatière de R & D et de fabrication.Le porteur du projet a demandé le soutien de l’UE et de la BEI pour une flotte de naviresusines (6 Mrds€).Il déclare aussi : "Il faudra sans doute pour que cela se réalise que lU.E. se dote dunopérateur offshore spécifique. Cette vaste entreprise de longue haleine exige un cadreeuropéen. Mais elle nécessite aussi le génie du secteur privé à innover, à prendre desrisques, et à fournir les solutions techniques à moindre coût ". Figure 6 : Projet SupergridGB :La Grande Bretagne vient d’annoncer les résultats d’un appel doffres pour la construction aucours des 12 prochaines années, de neuf fermes éoliennes offshore dune puissance de32 GW et principalement situées dans la mer du Nord. Ce programme permettra de porteren 2020 à 25% la part renouvelable dans la production d’électricité du pays.PSM :Les options pour les liaisons à courant continu entre le Maghreb et l’Europe, complément àMedring synchrone sont présentées dans la figure 7. 22/28
    • Figure 7 : Cinq options pour les liaisons à courant continu entre le Maghreb etl’Europe! Figure 8 : Medring synchrone! (Source : Réalités industrielles – Annales des Mines – nov. 2009)!4.1.2 Les études de faisabilités européennesRPS Group2 vient de se voir attribuer lappel doffres pour une étude de faisabilité afindétablir un réseau offshore en mer dIrlande, reliant les côtes irlandaise et écossaise.Le gouvernement de la République dIrlande travaille main dans la main avec seshomologues dIrlande du Nord et dÉcosse pour ce projet qui vise à raccorder lélectricitéproduite par les éoliennes offshore et les énergies marines. L’étude est partiellementfinancée par le programme européen Interreg3.!2 Groupe international anglais de conseil en énergie et infrastructures (bureaux : GB, Irlande, Pays- Bas, Australie et Asie, Canada, Etats-Unis)3 Depuis 1990, ce sont la France et la Grande Bretagne qui sassocient dans ce programme, à la mise en place de projets régionaux au bénéfice mutuel. A ce titre, les projets doivent avoir une portée cohérente et durable sur la population. En lien avec le fonds européen FEDER. 23/28
    • Le bureau d’étude Désertec constitué fin octobre 2009 a lancé une étude de faisabilitépour élaborer des plans dinvestissement réalisables au cours des trois prochainesannées.Touchant lensemble de lespace euro méditerranéen, ce projet dinfrastructure ambitionne, àlhorizon 2050, de fournir 15% des besoins en électricité de lEurope.!Les secteurs énergétiques des neuf pays vont concevoir ensemble un plan de travailpour relier les parcs déoliennes des différentes mers du Nord de lEurope.Les premiers raccordements devraient intervenir à partir de 2015, tandis quun plan completsera présenté par les ministres concernés à lautomne. La déclaration commune visant àdévelopper un vaste réseau déoliennes offshore dans la région "des mers du Nord", a étésignée début décembre 2009 en marge dune réunion des ministres de lEnergie par laBelgique, les Pays-Bas, la Suède, le Danemark, lAllemagne, le Luxembourg, la France, leRoyaume-Uni et lIrlande.4.1.3 Les projets européensOffshoreGridCe projet développe la topologie et les techniques d’un réseau offshore dans le Nord del’Europe et conjointement un cadre régulatoire qui tient compte des questions économiques,politiques et réglementaires.Le projet associe les acteurs politiques, l’industrie et les gestionnaires de réseaux.Sont concernées, les pays riverains de la Baltique, de la Mer du Nord, de la Mer d’Irlande.WindspeedLe projet élabore la feuille de route du déploiement de l’éolien offshore en Mer du Nord ; il seconcentre sur les questions de coordination politique et conditions réglementaires.Windspeed apportera des éléments d’aide à la décision, précisera le potentiel techniqueoffshore de la région et le potentiel économique résultant notamment de nouvelles règles demarché concernant les renouvelables.Plan de relance européen sur l’énergieDans le cadre de lenveloppe de près de 4 Mrds€ que lUnion européenne a réservée en mai2009 à des projets énergétiques destinés à soutenir la relance économique, la Commissiona accordé 1 Mrds€ à six projets de capture et de stockage du carbone (CCS) et 565 M€ àneuf projets déoliennes en mer.4.2 Etats-Unis : les projets "Green power superhighways"Les Etats-Unis entendent rattraper leur retard dans le développement énergétique durable etdans les infrastructures électriques et retrouver un leadership mondial dans les technologiesdu développement durable, notamment par le dynamisme de la Silicon Valley.Lancé en 2008, le programme Joint Coordinated System Plan (JCSP) développe un conceptde réseau de transport régional connecté au système existant et reliant de grandes zones deproduction à base de renouvelables (figure 9). JCSP implique la majorité des grandsopérateurs du réseau interconnecté Est. Le scénario 20% d’éolien, envisage 230 GW decapacités éoliennes d’ici 2024 (contre 60 GW dans le scénario de référence) et 15 000 milesde nouvelles lignes très haute tension dont les trois quarts en "ultra" haute tension (EHV) 24/28
    • réparti pour moitié entre l’alternatif sous 765 kV et le continu sous 800 kV, soit environ deuxfois les niveaux de tension actuels (400 kV). Le projet atteindrait 1050 Mrds$ dont 80 Mrds$pour le seul réseau. L’analyse se poursuite après la constitution d’un nouveau groupe EITAG(Eastern Interconnection Transmission Assessment Group).Les initiatives politiques aux Etats-Unis devraient permettre d’amorcer la réalisation de ceconcept : le volet énergie du Plan de relance de l’administration Obama prévoit d’investir 150Mrds$ sur les 10 prochaines années pour permettre aux scientifiques, aux ingénieurs et auxindustriels de développer les énergies alternatives et les infrastructures correspondantes. 20Mrds$ seront consacrés à l’ébauche d’un nouveau réseau électrique. Par ailleurs, le DOE aannoncé un dispositif massif de soutien aux projets de production éoliens et solaires.Sur le plan réglementaire, la FERC a récemment (19/02/2009) accordé une réservation de lamoitié des capacités de nouvelles lignes de transport aux producteurs d’éolien afin defavoriser leur financement.Ex. projets 2014 : 500 kV DC : Wyoming - Nevada (1100 miles, 3 GW) et Montana – Nevada (1000 miles, 3 GW).!! Figure 9 : Scénario du JCSP!!! Lignes en continu 800 kV Longue distance (noir) Courte distance (gris) 25/28
    • 5 Axes d’actions immédiatesLigne directrice des propositionsLes propositions d’action s’ordonnent autour de la mise en place et du lancement despremières actions du Consortium Transgreen Initiative : Proposition 1 : Budget industriel d’études de Transgreen Initiative Réunir au travers du Consortium Transgreen Initiative un budget d’étude sur la période 2010-2012 de 5 M€ / an (main-d’œuvre et frais de fonctionnement) pour fédérer les compétences sur les réseaux du futur de l’électricité renouvelable (R&D technologique, marketing, ingénierie financière). Solliciter le soutien de l’emprunt national dans le cadre de l’axe Développement durable / Energies dé carbonées à hauteur de 25% soit environ 1,25 M€ / an. Proposition 2 : Recherche développement et Démonstrateurs Lancer un programme national de R&D couvrant les technologies des réseaux et des centrales de Transgreen/ PSM pour faire l’apprentissage des technologies, en coordination avec le Ministère de la Recherche ; Anticiper le développement de l’ingénierie et de l’industrie des grands réseaux ultra haute tension. Proposition 3 : Premier projet pilote du PSM avec le Maroc, premier pays à avoir lancé un plan cohérent au travers d’une nouvelle agence Proposer un plan d’exportation vers l’Europe ; Travailler avec le CEA sur la partie production (centrale solaire) impliqué sur ce sujet dans l’axe Développement durable / Energies dé carbonées de l’emprunt national. Proposition 4 : Promotion internationale Désertec a un lobby communautaire important ; les projets du Nord ont 3 ans d’avance : lancer le plan médias, lobbying communautaire, lobbying Afrique du Nord – Moyen Orient, pour faire connaître le projet Transgreen Initiative ; Etablir des collaborations européennes avec les pays limitrophes de la France pour le co- développement de Transgreen Initiative.! 26/28
    • ANNEXE 1 : LETTRE DE MISSION 27/28
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