Futurs Energétiques 2050 : quels chemins pour atteindre la neutralité carbone en 2050 ?

Après deux ans de travail et de concertation, le gestionnaire du réseau de transport d’électricité, RTE, vient de publier les principaux enseignements de son étude prospective « Futurs Energétiques 2050 ». Les différents chapitres du rapport complet sont mis en ligne sur le site de RTE.

Ce document vise à réfléchir à la transformation de notre système électrique pour atteindre les engagements climatiques du pacte vert européen qui impose une réduction des émissions de gaz à effet de serre nettes de 55 % d’ici 2030 par rapport à 1990 jusqu’à la neutralité carbone complète en 2050.

Une première phase de l’étude s’est déroulée en 2019 et 2020. Elle a permis de définir 3 hypothèses d’évolution de la consommation d’électricité et 6 scénarios possibles de mix de production électrique pour 2050 :

- 3 scénarios prévoyant à terme un système 100 % énergies renouvelables et une sortie du nucléaire en 2050 ou en 2060 ;

- 3 scénarios « énergies renouvelables + nucléaire ».

Afin d'éclairer le débat public, l’étude « Futurs énergétiques 2050 » analyse ces options, leurs avantages comme leurs inconvénients, leurs impacts et leurs conséquences  (faisabilité technique, coût, impact attendu pour l’environnement et la société). Elle sera complétée, au premier trimestre 2022, par des analyses approfondies (croisements entre scénarios de consommation et de production, analyses de sensibilité, etc.). 

Atteindre la neutralité carbone en 2050 implique de réduire de 40 % notre consommation globale d’énergie d’ici 2050. Cela passe par une amélioration de l’efficacité énergétique qui repose sur une réduction des consommations (progrès technique des équipements) mais aussi sur des politiques publiques volontaristes (rénovation des bâtiments).

L’une des hypothèses suggère d’aller vers plus de sobriété énergétique. Mais cela implique des changements profonds dans les modes de vie et dans l’organisation sociétale. Le gain atteignable est estimé à environ 90 TWh d’électricité, soit une réduction de 15 % (en plus de l’efficacité énergétique).

Si la consommation globale d’énergie va baisser, la consommation électrique va, elle, s’accroître d’ici 2050, entre 20 % et 60 % par rapport à 2020. La neutralité carbone nécessite, en effet, une électrification de nombreux usages : véhicules, chauffage, production d’hydrogène « vert » pour se substituer à des énergies fossiles dans divers procédés industriels. Au total, la demande d’électricité va passer de 460 TWh en 2020 à 645 TWh en 2050, selon la trajectoire de référence.

Cette croissance de la demande électrique, en remplacement du pétrole et du gaz fossile, coïncide avec l’arrivée en fin de de vie d’une grande part du parc nucléaire (25 réacteurs auront atteint les 50 ans depuis leur mise en service d’ici 2035). Le scénario de relance volontariste du nucléaire repose sur une capacité de 50 GW en 2050. Ceci implique de prolonger l’essentiel des réacteurs actuels jusqu’à 60 ans, d’être en mesure d’exploiter certains d’entre eux au-delà de cette durée en respectant les prescriptions de sûreté imposées par l’ASN, de mettre en service 14 nouveaux réacteurs de type EPR 2 entre 2035 et 2050 et d’installer en complément une capacité  significative de petits réacteurs nucléaires (SMR).

Construire de nouveaux réacteurs nucléaires est pertinent du point de vue économique. Les scénarios comprenant un parc nucléaire de 40 GW au moins peuvent conduire, à long terme, à des coûts plus bas pour la collectivité qu’un scénario 100 % renouvelable. Le coût de revient de la prolongation de la durée de vie des réacteurs, en intégrant le coût du grand carénage, peut être estimé entre 30 et 40 €/MWh. Toutefois, les scénarios de relance du nucléaire nécessitent d’ajuster la stratégie de gestion des volumes de matières et déchets radioactifs supplémentaires.

Un parc nucléaire de 50 GW peut produire 325 TWh en 2050, soit environ 50 % de la production nationale. Un développement significatif des énergies renouvelables (solaire, éolien terrestre ou maritime, hydraulique) est donc indispensable.

Aucun scénario ne permet de s’exonérer d’un déploiement massif des différentes énergies renouvelables dans les prochaines décennies. Il faudra :

- doubler le rythme de l’éolien en mer, en passant de 1 à 2 GW par an afin d’avoir installé et mis en service 2 000 à 4 000 éoliennes offshore à horizon 2050 ;

- atteindre entre 43 GW et 72 GW d’éolien terrestre en 2050 (contre 18 GW aujourd'hui), soit entre 2,5 et 4 fois la capacité actuellement installée ;

- multiplier par 7 à 12 les capacités photovoltaïques installées d’ici 2050.

Même si les énergies renouvelables électriques sont devenues des solutions compétitives (leurs coûts « bruts » de production sont plus faibles que celui du nucléaire), le développement de grands parcs va nécessiter des besoins importants en flexibilités (stockage, pilotage de la demande et nouvelles centrales d’appoint) pour pallier leur variabilité. Les scénarios de sortie du nucléaire dès 2050 ou fondés majoritairement sur le solaire diffus sont significativement plus onéreux que les autres options.

Les scénarios à forte proportion d'énergies renouvelables nécessitent une forte acceptabilité par les riverains. L'essor des énergies vertes soulève un enjeu d’occupation de l’espace et de limitation des usages. Il peut s’intensifier sans exercer de pression excessive sur l’artificialisation des sols, mais doit se poursuivre dans chaque territoire en s’attachant à la préservation du cadre de vie.

L’électrification des usages permet de réduire les émissions de la France de 35 % d’ici 2050 et de gagner environ 150 millions de tonnes de CO₂ d’ici 2050. La création d'un système d'hydrogène bas-carbone est donc essentiel. Il  constitue un moyen de décarboner des secteurs difficiles voire impossibles à électrifier sur le plan technique ou économique : l’industrie (dans le secteur du raffinage, de la production d’ammoniac ou de la chimie) ou le transport routier de longue distance. La quantité d’hydrogène bas-carbone nécessaire pour décarboner ces usages est estimé à 35 TWh_H2. Produire ces quantités nécessite de développer des électrolyseurs.

Les scénarios à très hautes parts d’énergies renouvelables, ou celui nécessitant la prolongation des réacteurs nucléaires existants au-delà de 60 ans, impliquent de nombreuses Innovations : véhicules électriques utilisant des batteries moins gourmandes en métaux rares, boucle « power-to-gas-to-power » via l’hydrogène ou le méthane de synthèse, centrales thermiques fonctionnant aux gaz décarbonés, technologies numériques pour la gestion de la demande, petits réacteurs nucléaires modulaires (SMR), nouvelles énergies marines comme les hydroliennes, etc.

Pour réussir la transition énergétique, un redimensionnement des réseaux électriques (raccordement, transport et distribution) est indispensable. Pour alimenter le pays en électricité, il faudra investir, sur 40 ans, entre 750 et 1 000 milliards d’euros selon le scénario choisi, soit 20 à 25 Md€/an. Cela revient à doubler le rythme annuel d’investissement par rapport à aujourd’hui.

Bien que RTE n’émette aucune recommandation, il présente comme ayant le meilleur bilan climatique la stratégie combinant le développement de nouveaux usages électriques, l’amélioration de l’efficacité énergétique (voire la sobriété) et la maximisation de la production d’électricité bas-carbone en conservant une capacité de production nucléaire importante associé à un développement conséquent des renouvelables.

Le choix final revient au gouvernement. Cette étude doit servir de base pour fixer la trajectoire énergétique du pays dans les prochaines années. Mais RTE prévient « Quel que soit le scénario choisi, il y a urgence à se mobiliser ».