Production et mix électrique

L’hydraulique représente la colonne vertébrale de l’approvisionnement électrique suisse. D’un point de vue écologique, le mix électrique actuel présente des avantages considérables: l’hydraulique, le nucléaire et les nouvelles énergies renouvelables produisent quasiment 100% de l’électricité suisse. Cette répartition génère ainsi extrêmement peu de CO₂ et contribue donc de manière essentielle à atteindre les objectifs climatiques.

Le mix électrique met en évidence l’origine de l’énergie mise à disposition. Il varie de fournisseur à fournisseur et doit être consigné avec la déclaration d’origine, à l’intention du consommateur final. La figure ci-dessous présente le mix électrique de la Suisse pour l’année 2018.

L’hydraulique est le premier mode de production d’électricité. En effet, la topographie et la forte pluviosité de la Suisse lui confèrent les bases nécessaires pour exploiter cette énergie. Ce pays compte parmi ceux qui affichent les plus grandes parts d’énergie régénératives. Quelque 1300 centrales hydrauliques fournissent environ 55% de la production d’électricité, dont près de 25% proviennent des centrales au fil de l’eau et environ 30% des centrales à accumulation.

Mix de production de la Suisse (2018)
Mix de production de la Suisse (2018)

Chaque technologie est présentée ci-après avec des faits et chiffres correspondants. La zone de téléchargement tout en bas propose un tableau synthétique des technologies.

Technologie

Hydraulique

Introduction

L’hydraulique est le premier agent énergétique pour la production d’électricité en Suisse. Aujourd’hui, env. 55% de l’électricité indigène provient des quelque 1300 centrales hydrauliques. On distingue la grande hydraulique de la petite hydraulique. Les centrales d’une puissance inférieure à 10 MW sont désignées par le terme de «petite hydraulique». Les centrales de la grande hydraulique sont subdivisées entre les trois catégories suivantes: centrales au fil de l’eau, centrales à accumulation et centrales de pompage-turbinage.

Les centrales au fil de l’eau se trouvent en bordure des fleuves et des rivières. Elles utilisent directement et en continu l’eau qui afflue et produisent ainsi sur la durée, mais sont toutefois sujettes à de fortes variations saisonnières. Les centrales à accumulation peuvent quant à elles adapter leur production en fonction des besoins journaliers – et produire ainsi de l’énergie de pointe, particulièrement précieuse. Elles se situent essentiellement dans les Alpes, peuvent stocker l’eau dans les lacs de retenue et la prélever pour la production d’électricité en cas de besoin d’énergie accru. Une partie des centrales à accumulation sont construites comme des centrales de pompage-turbinage. Celles-ci font l’objet d’une présentation à part ci-après du fait de leur importance particulière.

Coûts

Les coûts de production s’élèvent à 4-9 ct./kWh dans les grandes centrales hydrauliques et à 8-35 ct./kWh dans les petites.

Centrales de pompage-turbinage

Contrairement aux centrales à accumulation, les centrales de pompage-turbinage disposent non seulement d’un lac de retenue en amont, mais également d’un bassin en aval. L’eau déjà utilisée peut y être pompée pour remplir à nouveau le lac en amont. Ces centrales revêtent une importance capitale pour le système d’approvisionnement en électricité.

La production et la consommation doivent correspondre à tout moment. En Europe du Nord, quand le vent se fait plus violent dans un laps de temps très court en hiver, la production peut très vite dépasser nettement la demande. Or certains types de centrales tels que les centrales à charbon ne peuvent pas adapter leur production assez rapidement. Les prix sur le marché de l’électricité baissent donc en raison de la surproduction. Si le vent retombe de nouveau après quelques heures ou jours, on observe la situation inverse: il est alors difficile de refaire tourner immédiatement toutes les centrales nécessaires à plein régime.

Dans de telles situations, les prix sur le marché de l’électricité atteignent vite des montants très élevés. Les centrales de pompage-turbinage récupèrent le courant excédentaire, ce qui présente un intérêt économique pour tous les acteurs. De ce point de vue, cela importe peu que 25% de l’énergie soit perdue pour le pompage de l’eau. Mais pour pouvoir amortir les investissements considérables que requiert la construction d’une centrale de pompage-turbinage et en couvrir les coûts d’exploitation, ce processus doit être répété à une fréquence suffisante. Par conséquent, une centrale de ce type n’est pas forcément rentable.

Contribution à la production d’électricité

L’hydraulique représentait 55% de la production en 2018, soit 37'428 GWh.

Contribution à l’approvisionnement en électricité

Quelque 1300 installations hydrauliques fournissent de l’énergie fiable. Le développement est toutefois limité par d’importantes préoccupations relatives à la protection de la nature.

Contribution à la stabilisation du réseau

L’hydraulique contribue très nettement à la stabilisation du réseau car elle est parfaitement planifiable et pilotable. En outre, elle fournit une combinaison utile d’énergie en ruban et d’énergie de pointe.

Environnement

Le bilan CO2 est excellent.
Les centrales hydrauliques constituent une atteinte au régime des eaux local et entravent le paysage ainsi que la nature environnante.

Arguments pour

  • Aucune émission de CO2 lors de l’exploitation, émissions proportionnellement faibles lors la construction
  • Technologie mature, très longue durée de vie
  • Fourniture d’énergie en ruban et d’énergie de pointe

Arguments contre

  • Atteinte au paysage, au régime naturel des eaux et aux effectifs de poissons
  • Variations saisonnières (en hiver, production d’électricité plus faible)
  • Coûts d’investissement plus élevés car aucune standardisation possible en ce qui concerne la construction des centrales

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Nucléaire

Introduction

L’énergie nucléaire fournit aujourd’hui environ 36% de l’électricité en Suisse. Outre les centrales hydrauliques, l’énergie nucléaire est la seule grande technologie de production d’énergie en ruban à émettre très peu de CO2 et à préserver autant le climat. Pourtant disponible en grandes quantités, l’uranium est peu utilisé en marge de la production d’électricité. Ce combustible est très dense du point de vue énergétique: les quantités nécessaires sont donc faibles et le volume de déchets peu important. Étant donné qu’il est radioactif, il doit toutefois être conditionné dans des enceintes de protection massives et éliminé dans des dépôts en couches géologiques profondes. Plusieurs sites adaptés ont été examinés à cet effet. Le choix final d’un dépôt en couches géologiques profondes fait actuellement l’objet d’une vaste procédure démocratique. La production d’électricité issue des centrales nucléaires recèle toujours certains risques malgré des normes de sécurité élevées. Au printemps 2011, le Conseil fédéral et le Parlement ont décidé d’un moratoire sur la construction de centrales de ce type en Suisse. Les installations existantes peuvent continuer d’être exploitées tant que leur sécurité est garantie. La centrale nucléaire de Mühleberg sera mise hors service en 2019. BKW, la société exploitante, justifie cette étape par des arguments économiques.

Coûts

Les coûts de production dans les centrales nucléaires s’élèvent à 4-7 ct./kWh, ce qui fait de cette technologie la plus avantageuse de toutes.

Contribution à la production d’électricité

L’énergie nucléaire a couvert env. 36% des besoins en électricité en 2018, soit 24'414 GWh.

Contribution à l’approvisionnement en électricité

L’énergie nucléaire fournit aujourd’hui de l’énergie en ruban fiable. La Suisse a cependant décidé la sortie progressive.

Contribution à la stabilisation du réseau

L’énergie nucléaire est parfaitement planifiable et pilotable et contribue de façon essentielle à la stabilisation du réseau. L’énergie nucléaire couvre une partie de la charge de base.

Environnement

L’énergie nucléaire n’émet quasiment pas de CO2 à l’exploitation. Les besoins en matières premières sont très faibles. La nécessité de stocker les déchets radioactifs nocifs sur une longue durée, ainsi que le risque de dysfonctionnement qui existe en principe, constituent des points négatifs.

Arguments pour

  • Fourniture de grandes quantités d’énergie en ruban bon marché
  • Production d’électricité écologique issue de matières premières non utilisables autrement
  • Faible besoin de ressources

Arguments contre

  • Faible acceptation de la société en raison du risque résiduel et de l’élimination des déchets radioactifs
  • Augmentation des coûts prévisible en raison de nouvelles exigences de sécurité, sites de dépôts en couches profondes controversés

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Biomasse

Introduction

Les matériaux organiques tels que le bois, les déchets verts issus de l’agriculture et des jardins, les déchets de cuisine et la biomasse dans les eaux usées d’origine agricole et communale, sont une ressource précieuse qui permet de produire du courant et de la chaleur de façon écologique. La biomasse s’utilise alors de différentes manières. La majeure partie du courant issu de la biomasse provient aujourd’hui d’usines d’incinération des ordures ménagères car la moitié des déchets qu’elles retraitent est considérée comme de la biomasse. Les usines d’incinération des ordures ménagères fonctionnent en principe – comme les centrales à bois – de la même manière que les autres centrales thermiques: la chaleur de combustion permet de produire de la vapeur d’eau, qui actionne à son tour une turbine. Les déchets verts et la biomasse issue des eaux usées d’origine communale et agricole sont généralement fermentés et transformés en biogaz. Ce dernier fait tourner un moteur, qui entraîne à son tour un générateur d’électricité. La chaleur qui s’en dégage peut être utilisée, ce qui permet d’atteindre ainsi un degré d’efficacité globale supérieur.

Coûts

Les coûts de la biomasse pour la production d’électricité, de 11-48 ct./kWh, sont plutôt élevés.

Contribution à la production d’électricité

La biomasse a représenté 2,7% de la production en 2017, soit 1710 GWh. Les installations de combustion au bois ont fourni 220 GWh, les déchets (UIOM) 1170 GWh et le biogaz 320 GWh.

Contribution à l’approvisionnement en électricité

La contribution à un approvisionnement sûr en électricité est faible, car les matières premières sont disponibles de façon limitée en Suisse.

Contribution à la stabilisation du réseau

L’énergie nucléaire est parfaitement planifiable et pilotable et contribue de façon essentielle à la stabilisation du réseau. En raison du potentiel limité, la contribution absolue est cependant faible. 

Environnement

  • Utiliser les déchets est pertinent tant du point de vue énergétique qu’écologique.
  • La production des gaz à effet de serre est très faible.
  • Les transports partiellement nécessaires ainsi que les polluants atmosphériques constituent des points négatifs.
  • La culture des plantes énergétiques n’est pas une option pour la Suisse. Par conséquent, l’impact environnemental imputable à une culture à grande échelle sera donc évité.

Arguments pour

  • Énergie renouvelable
  • Possibilité de stockageet donc courant pouvant être produit en fonction de la demande
  • Diverses technologies matures disponibles

Arguments contre

  • Charge logistique et pollution environnementale pour le transport des déchets
  • Disponibilité relativement limitée de la biomasse, et donc potentiel également limité

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Photovoltaïque

Introduction

On entend par «photovoltaïque» (PV) la conversion directe de l’énergie solaire en courant à l’aide de cellules solaires. La technologie solaire thermique utilise en revanche l’énergie solaire pour produire de l’eau chaude. Les deux technologies présentent un fort potentiel de production d’énergie. Le photovoltaïque notamment est actuellement encore trop onéreux. Mais grâce à l’encouragement mondial dont il bénéficie, les prix baissent de façon continue.

Or, plus on produit de courant d’origine solaire, plus il est difficile de l’intégrer au système d’approvisionnement. Le courant d’origine solaire, de forte puissance, est produit de façon irrégulière. S’il n’y a aucune demande correspondante au moment de la production, un report dans le temps à l’aide de centrales de pompage-turbinage est nécessaire. Cela entraîne non seulement des coûts, mais aussi des pertes d’électricité en raison du pompage.

Coûts

Les coûts du PV s’élèvent à 8-31 ct./kWh en fonction de la taille et du site de l’installation.

Contribution à la production d’électricité

La part du PV dans la production d’électricité s’élevait à 2,1% en 2017, soit 1333 GWh.

Contribution à l’approvisionnement en électricité

La production de PV recèle un grand potentiel. Le développement dépend toutefois aussi de la disponibilité de possibilités de stockage importantes. L’extension et les renforcements du réseau aux niveaux en aval sont nécessaires.

Contribution à la stabilisation du réseau

Le PV n’est que modérément planifiable et n’est pas pilotable. Le PV ne contribue aucunement à la stabilisation du réseau.

Environnement

  • Silencieux et exempt de substances nocives à l’exploitation
  • Limitation de la conversion de terres si les modules solaires sont installés sur des bâtiments existants

Arguments pour

  • Énergie renouvelable
  • Réduction des émissions de CO2
  • Grande acceptation de la part de la population
  • Baisse des coûts de production prévisible

Arguments contre

  • Aucune contribution à l’approvisionnement sûr en électricité car la production est stochastique et non pilotable
  • Coûts supplémentaires pour les adaptations de réseau et de consommation en cas de développement important

Couplage chaleur-force

Introduction

Les installations de couplage chaleur-force (CCF) produisent simultanément de la chaleur et du courant. La chaleur nécessaire aux processus industriels, aux fins de chauffage ou à la préparation d’eau chaude est déterminante pour l’exploitation. Le courant produit dans le cadre du même processus peut être utilisé localement ou injecté sur le réseau d’électricité. Plus la quantité de chaleur produite est importante, plus l’installation de CCF est efficace. Le degré d’efficacité globale des installations thermiques modernes peut s’élever à 85-95%, tandis que celui des installations électriques est plus faible. Certes, les installations de CCF émettent aussi du CO2. Mais étant donné qu’elles produisent de la chaleur et du courant en parallèle, elles exploitent globalement plutôt bien le combustible. La pollution en CO2 est donc comparativement faible.

Coûts

Les coûts de production de CCF s’élèvent à 14-22 ct./kWh.

Contribution à la production d’électricité

La part de CCF s’élève à 2,1%, soit 1337 GWh (2017).

Contribution à l’approvisionnement en électricité

Le CCF peut être développé, les coûts sont cependant élevés. Le CCF accroît les émissions de CO2.

Contribution à la stabilisation du réseau

La production d’électricité issue du CCF n’est pas pilotable étant donné qu’elle dépend du besoin de chaleur. La contribution à la stabilisation du réseau est donc faible.

Environnement

Les installations de CCF brûlent du pétrole ou du gaz naturel et libèrent ainsi 200-265 g de CO2/kWh.

Arguments pour

  • Efficacité énergétique globale élevée
  • Production prévisible et planifiable
  • Utilisation de biogaz possible

Arguments contre

  • En général, pas d’énergies renouvelables utilisées
  • Émissions de CO2 à l’exploitation
  • Production de courant dépendante du besoin de chaleur et donc non pilotable
  • Coûts d’investissement et d’exploitation élevés

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Éolien

Introduction

Parmi les énergies renouvelables, l’éolien constitue la technologie la meilleur marché − dès lors que les installations sur les sites disposent de conditions de vent suffisantes. En Suisse, seulement 0,7% du territoire national (Meteotest) est adapté à la production d’énergie éolienne. Ces sites se trouvent principalement sur les hauteurs du Jura et dans les Alpes.

En 2016, le courant d’origine éolienne a contribué à la production nationale à hauteur de 108 GWh, ce qui correspond aux besoins d’environ 24 000 foyers. Avec 16 installations, le parc éolien Mont-Crosin dans le Jura bernois est le plus étendu de Suisse. Il a fourni 74 GWh en 2017. La production d’énergie éolienne se répartit comme suit: environ un tiers en été et deux tiers pendant le semestre hivernal. Elle ne peut être pilotée car les installations ne produisent du courant que lorsque le vent souffle.

Coûts

Les coûts de production de l’éolien s’élèvent à 13-21 ct./kWh.

Contribution à la production d’électricité

L’éolien a produit 108 GWh en 2017, soit 0,17% de la production nationale.

Contribution à l’approvisionnement en électricité

L’éolien peut être développé, la Suisse n’est cependant pas un site optimal à cet effet. L’extension présuppose de grandes possibilités de stockage.

Contribution à la stabilisation du réseau

La production d’énergie éolienne n’est pas planifiable ni pilotable et ne contribue ainsi aucunement à la stabilisation du réseau.

Environnement

  • Très faibles émissions de CO2 sur le cycle de vie global
  • Conflit d’intérêt avec la protection de la nature et du paysage

Arguments pour

  • Technologie renouvelable avantageuse
  • Faibles émissions de CO2

Arguments contre

  • Production ni pilotable ni planifiable
  • Nombre limité de sites adaptés en Suisse
  • Atteinte au paysage et à la nature
  • Nuisances sonores, acceptation limitée des riverains

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Centrales à gaz à cycle combiné (CCC)

Introduction

Les centrales à gaz à cycle combiné (CCC) associent les principes de fonctionnement des centrales à gaz et des centrales à vapeur. Les CCC comptent ainsi, avec leur degré d’efficacité allant jusqu’à 60%, parmi les centrales thermiques les plus efficaces. En outre, elles se distinguent par leur grande flexibilité d’exploitation. La combustion du gaz naturel entraîne cependant des émissions de CO2. Or la politique climatique suisse est axée sur un taux le plus faible possible en la matière. Ainsi, en vertu de la loi sur le CO2, 100% des émissions doivent être compensées, pour moitié en Suisse. Cette compensation sur le territoire national est cependant plus onéreuse.

Coûts

Les coûts des CCC s’élèvent à 10-15 ct./kWh et dépendent fortement du prix des combustibles.

Contribution à la production d’électricité

Il n’y a pas de CCC en exploitation en Suisse (0%).

Contribution à l’approvisionnement en électricité

La production d’électricité avec les CCC est flexible. L’acceptation est toutefois discutable en raison des émissions de CO2.

Contribution à la stabilisation du réseau

Les CCC fournissent de l’énergie en ruban et de l’énergie de pointe et sont parfaitement planifiables et pilotables. Les CCC contribuent ainsi à la stabilisation du réseau.

Environnement

  • Le gaz naturel est un agent énergétique fossile et n’est donc pas renouvelable.
  • Une CCC produit deux fois moins de CO2 qu’une centrale à charbon et 25 fois plus qu’une centrale éolienne.

Arguments pour

  • Production d’électricité flexible, adaptée aussi bien à l’énergie en ruban qu’à l’énergie de pointe. Technologie éprouvée
  • Degré d’efficacité élevé
  • Durée de construction courte pour les nouvelles centrales
  • Investissement comparativement faible

Arguments contre

  • Énergie non renouvelable et émissions de CO2
  • Forte dépendance de l’étranger
  • Acceptation délicate par la population

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Géothermie

Introduction

La géothermie constitue une source d’énergie quasi inépuisable. Elle peut être exploitée pour la récupération de chaleur et la production de courant, indépendamment du climat, de l’heure de la journée ou de la période de l’année. En raison des variations de température dans les différentes couches de terre, on distingue la géothermie de faible profondeur et la géothermie profonde. Les deux processus exploitent les températures de 100 à 200 degrés qui règnent entre trois et cinq kilomètres de profondeur. Le degré d’efficacité électrique réalisable est inférieur à 15%.

Coûts

Le courant issu de la géothermie coûte 20-40 ct./kWh, ce qui fait de cette technologie l’une des plus onéreuses.

Contribution à la production d’électricité

Il n’y a pas d’installations en exploitation.

Contribution à l’approvisionnement en électricité

La géothermie est une source d’énergie quasi inépuisable. La production induit cependant des coûts élevés. Il n’y a pour l’instant aucun projet commercial prévu.

Contribution à la stabilisation du réseau

Positive mais expérience pratique encore faible.

Environnement

  • Possible perturbation de la nappe phréatique
  • Micro-séismes non exclus
  • Émissions de COquasi nulles

Arguments pour

  • Grand potentiel en termes de quantités
  • Impact globalement faible sur l’environnement
  • Disponibilité du courant fiable et illimitée dans le temps

Arguments contre

  • Évolutions pratiques en Suisse au stade initial
  • Risque de micro-séismes
  • Coût financier important

Documents et illustrations

Geothermische Anlage zur Strom-/Wärmeerzeugung
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Production Suisse

Produktionsmix der Schweiz für das Jahr 2018
(PNG, 109.16 Ko)