Electricité 100% renouvelable : quel mix est préférable entre éolien et solaire ?
La production des éoliennes et des panneaux solaires n'est pas pilotable : il y a donc par nature un écart entre la production et la demande en électricité. Quel est l'ordre de grandeur de cet écart ? Cet écart est-il identique si l'on a 100% de solaire, 100% d'éolien, ou bien un mix des deux ?
Ce mini-modèle a objectif principal : amener à comprendre pourquoi, en France, le 100% solaire ou le 100% éolien sont inefficaces par rapport à un mix équilibré entre les deux. Le graphique permet de percevoir visuellement ce qui se passe.
Pour comprendre l'intérêt de minimiser cet écart, le mini-modèle considère de manière simplifiée (mais réaliste) que ce sont des centrales à gaz qui le comblent pour répondre à la demande : cela permet de calculer un niveau d'émissions de CO2 par MWh, facilement comparable avec des systèmes électriques actuels.
Note : les écarts de production mensuelle du solaire sont très dépendants de la latitude, et les données utilisées ont une saisonnalité élevée.
Graphique : production quotidienne éolienne et solaire versus demande d'électricité
Que retenir ?
- Pour limiter le décalage entre production et demande, un mix équilibré d'éolien et de solaire est
bien meilleur que les stratégies 100% solaire ou 100% éolien.
- Avantage éolien : les saisonnalités de l'éolien et de la demande sont cohérentes, alors que la saisonnalité du solaire est inversée (faible en hiver, forte en été)
- Avantage solaire : l'éolien souffre de périodes de très faibles production, alors que le solaire n'a pas ces absences
- Résultat : combiner les 2 technologies leur permet de se soutenir mutuellement
- Sous d'autres latitudes (proche de l'équateur), le solaire a peut-être une saisonnalité adaptée à la demande.
- Un "100% renouvelable" mal géré (nécessitant un fort backup par les centrales à gaz) émettrait plus de CO2 que le système français actuel basé sur le nucléaire.
- Le passage au "100% renouvelable" ne décarbone pas le système électrique français : celui-ci est déjà décarboné, tant que les centrales nucléaires déjà installées opèrent.
- Le paramètre qui permet de simuler une surcapacité de production renouvelable (par rapport à la demande globale annuelle) sert à introduire l'idée que pour réduire l'écart entre production renouvelable et demande, produire "trop" a un impact positif direct sur les émissions de CO2.
- Les courbes de saisonnalité de production et de consommation (lissées sur 30 jours) montrent intuitivement pourquoi "éolien + solaire" est plus proche de la consommation
qu'éolien ou solaire seuls.
-
Voici deux profils de production mensuelle distants de 900 km (source : https://globalsolaratlas.info/). Intuitivement, ces écarts mènent à privilégier la concentration de panneaux solaires dans le sud, plutôt que répartis uniformément sur tous les toits du pays. En plein hiver, en décembre, le même panneau produit 3 fois plus à Montpellier qu'à Lille.
Lille : facteur 4 entre points haut et bas950 kWh/m2/an
Montpellier : facteur 2 entre points haut et bas1.700 kWh/m2/an