Les infrastructures du système énergétique suisse en 2050

La mise en œuvre de la Stratégie énergétique 2050 exige des adaptations de l’infrastructure énergétique. Certaines adaptations seront l’œuvre d’acteurs privés - industriels ou particuliers. D’autres en revanche, telles que celles relatives aux réseaux de gaz ou de chaleur, aux réseaux électriques, à la réalisation de centrales de production renouvelable, devront être réalisées par des entreprises de services énergétiques.

Aujourd'hui 

L’approvisionnement et la consommation énergétiques suisses d’aujourd’hui peuvent être schématiquement décrits par le diagramme des flux de la figure 1 [1]. L’énergie primaire totale y est présentée sous la forme de 129 unités. Le combustible nucléaire en occupe 32. Le pétrole (pétrole brut et produits pétroliers raffinés) pèse 50 unités. Les importations sont représentées par 97 unités, tandis que les productions indigènes (biomasse et déchets, géothermie et solaire thermique, hydraulique, autres formes d’énergie électrique renouvelable) le sont par 32 unités.
L’énergie primaire est en principe transformée avant d’être livrée au consommateur. Ainsi, la transformation de l’énergie nucléaire en énergie électrique génère des pertes qui sont évacuées dans l’environnement sous forme de rejets thermiques et qui, sur la figure 1, correspondent à 21 unités. De même en est-il lorsque l’incinération des ordures ménagères produit de l’énergie thermique et de l’électricité. Ainsi, l’énergie finale livrée aux 5 groupes de consommateurs (industrie, transports, ménages, services, agriculture) correspond à 100 unités: les formes d’énergie de type thermique, entre autres carburants et combustibles, en représentent 75 et l’énergie électrique, 25.
L’énergie finale à son tour ne se transforme pas entièrement en énergie utile. Ainsi par exemple une ampoule à incandescence ne transforme pas entièrement l’énergie électrique consommée en énergie lumineuse: une partie est dégagée sous forme d’énergie thermique et est à considérer comme perdue. Le moteur à essence d’une auto ne transforme qu’une petite partie de l’énergie contenue dans le carburant en travail de propulsion, la grande partie étant évacuée sous forme d’énergie thermique par les gaz d’échappement.
Le système énergétique actuel fonctionne grâce à des infrastructures nombreuses et variées, par exemple les centrales nucléaires, la raffinerie de Cressier, les barrages et les usines hydroélectriques, les réseaux de transport et de distribution de gaz et d’électricité, la multitude des stations-service, etc.

La loi révisée sur l'énergie 

La loi révisée sur l’énergie (LEne du 30 septembre 2016; [2]), vise à réduire la consommation d’énergie en améliorant l’efficacité énergétique, à promouvoir les énergies renouvelables indigènes et à abandonner progressivement les centrales nucléaires. Le tableau 1 présente les valeurs que la loi vise pour 2035: production d’électricité issue des énergies renouvelables et consommation par personne d’énergie finale et d’électricité. Ces valeurs sont accompagnées de valeurs personnelles pour 2050, qui montrent que, entre 2018 et 2050, l’énergie finale se réduit de 100 à 58 unités et que l’électricité croît de 25 à 27 unités. Ceci implique que les carburants et combustibles chutent dans la même période de 75 à 31 unités.

Le système énergétique en 2050

Dans l’hypothèse de la réalisation de tous les buts visés par la Stratégie 2050, la production hydroélectrique et celle attendue des nouvelles formes d’énergie renouvelable (solaire, éolien, mini-hydraulique, biomasse et incinération des déchets, etc.) ne suffisent pas à couvrir la consommation électrique 2050: il manque une quantité correspondant à 5 unités: On va ici imaginer que 3 unités proviennent d’importations, les 2 autres étant produites par des centrales à gaz (1 GW) au fonctionnement hivernal en ruban (fig. 2).
Pour ce qui est des 31 unités d’énergie finale thermique (carburants et combustibles) on a considéré, par rapport à la situation 2018, une augmentation de 50% des productions biomasse et déchets ainsi que de celles du solaire thermique et de la géothermie. Les 14 unités manquantes restent à couvrir avec des énergies fossiles importées, par exemple 8 unités de gaz et 6 unités de produits pétroliers.
Comment satisfaire aux besoins en carburants et combustibles de plus de 10 millions de personnes uniquement avec le 40% de la quantité utilisée en 2018? La voie proposée est celle de l’efficacité énergétique, les deux secteurs les plus sollicités étant ceux du bâtiment et de la mobilité. L’assainissement énergétique des bâtiments permet de diminuer les besoins en énergie de chauffage, tout en améliorant le confort thermique. De même, pour la réduction des besoins en carburants: mobilité douce augmentée, redéfinition de l’interface entre transports en commun et transports individuels, ajustement de la taille et de la masse des véhicules automobiles et électrification de ces derniers.
De manière similaire, l’énergie électrique disponible en 2050 n’est suffisante qu’avec un parc d’appareils électriques à efficacité augmentée ainsi que des réalisations indirectes telles que la mise en place de réseaux de chaleur à basse température (eau de lacs ou de rivières, rejets de chaleur), qui améliorent le coefficient de performance de pompes à chaleur et fournissent du rafraîchissement de bâtiments à moindre consommation énergétique.

Adaptation des infrastructures

La modification entre 2018 et 2050 des quantités d’énergie utilisées dans les différents secteurs (fig. 3) donne une idée de l’adaptation des infrastructures:

Production

• Les centrales nucléaires actuelles ont disparu, évitant ainsi un investissement de renouvellement de 50 milliards de francs [4].
• L’infrastructure liée au pétrole (raffinage, stockage, distribution) s’est fortement réduite.
• Le réseau de gaz dessert les zones industrielles et distribue le biogaz indigène. Une puissance de production électrique à gaz de 1 GW est en place.
• Les centrales d’incinération fonctionnent avec une efficacité énergétique optimale. De nouvelles centrales énergétiques à bois produisent chaleur et électricité.
• Les infrastructures de production de chaleur renouvelable, telles que solaire thermique ou géothermie de moyenne profondeur, ont modestement augmenté.
• Les installations photovoltaïques et éoliennes ont explosé et atteignent un niveau de production correspondant à 40% de celui de la production d’hydroélectricité.

Distribution

• Des réseaux de chaleur à distance à haute température acheminent vers les cœurs d’agglomération la chaleur produite à partir de déchets, de bois-énergie ou de géothermie.
• Des réseaux de chaleur à basse température (anergie) alimentent les pompes à chaleur dans les zones récemment et densément construites.
• Les différents réseaux électriques se sont adaptés à la pénétration des nouvelles formes d’électricité renouvelable.

Utilisation

• Les véhicules automobiles se sont affranchis des carburants fossiles et tournés vers l’utilisation de technologies électriques. Les véhicules lourds et les avions utilisent des carburants fossiles mais aussi des carburants synthétisés à partir d’énergies renouvelables.
• Dans les bâtiments, les appareils électriques sont plus nombreux (par exemple pompes à chaleur pour produire l’énergie de chauffage) mais aussi plus efficients (par exemple pompes à chaleur pour la préparation de l’eau chaude sanitaire, au lieu de résistances électriques). La moitié des bâtiments ont bénéficié d’un assainissement