Plateforme pour l’eau, le gaz et la chaleur
Suite à la législation sur l'énergie et le climat, avec l'objectif global de «zéro émission nette» de gaz à effet de serre en 2050, des bouleversements structurels se profilent pour les 25 prochaines années dans l'approvisionnement en énergie et en particulier en chaleur. Alors que l'approvisionnement en électricité de la Suisse est déjà en grande partie décarbonisé, l'approvisionnement décentralisé en chaleur repose toujours à environ 75%¹ sur la combustion d'énergies fossiles. Il faut s'attendre à ce que, dans le secteur du chauffage des locaux, la tendance aux pompes à chaleur s'accélère encore dans les nouvelles constructions, les maisons individuelles ainsi que les petits immeubles collectifs. En revanche, dans les zones urbaines centrales, les réseaux de chaleur souvent existants ou nouvellement planifiés permettent d'utiliser facilement les sources de chaleur résiduelles et environnementales. La baisse des ventes de gaz dans le secteur du chauffage des locaux peut alors atteindre des ordres de grandeur de 80-100%.
En conséquence, le gaz devrait encore être utilisé à l'avenir principalement comme énergie de processus et pour couvrir les charges de pointe dans les centrales de chauffage pour les réseaux thermiques. Pour atteindre l'objectif net zéro, ces ventes de gaz restantes devront être progressivement couvertes par des gaz verts.
1 Office fédéral de l'énergie (2024): Analyse de la consommation d'énergie en Suisse de 2000 à 2023 selon l'utilisation, tab. 20
L'évolution décrite en introduction pose les défis suivants aux gestionnaires de réseaux de gaz:
Pour développer un réseau cible et un plan de développement du réseau, il faut d'abord établir un pronostic des ventes. Ce pronostic se base sur un jumeau numérique de l'approvisionnement en chaleur, qui contient tous les bâtiments avec leur source d'énergie, leur besoin en chaleur et des informations sur le bâtiment (type de bâtiment, année de construction, etc.) et l'âge des installations de gaz. En outre, les périmètres de chauffage urbain planifiés et existants y sont enregistrés, ce qui permet de faire des prévisions à l'échelle de la rue sur l'évolution des ventes de gaz. Les prévisions de consommation devraient être différenciées pour les groupes de consommateurs pour lesquels on peut s'attendre à des évolutions différentes des ventes, par exemple l'industrie, les centrales de chauffage et le chauffage des locaux. Il est recommandé de déduire différents scénarios pour l'évolution des quantités.
Dans l'exemple illustré d'une commune (fig. 1 et 2), il est prévu de raccorder une grande partie de la zone urbaine à des réseaux de chaleur et d'énergie, ce qui entraînera la disparition d'une grande partie des ventes de gaz pour le chauffage des locaux, à l'exception d'un secteur de la vieille ville et de certains immeubles. Selon la figure 1, il en résulte une baisse des ventes d'environ 75%. L'évolution des ventes est alors établie spécifiquement pour chaque tronçon de conduite.
L'analyse des années de pose et des matériaux utilisés sert de base pour déterminer les besoins de réinvestissement. Dans le cas de réseaux jeunes, composés principalement de conduites en PE et ne présentant donc, en perspective, qu'un faible besoin de réinvestissement technique nécessaire, il existe des degrés de liberté élevés pour l'échelonnement dans le temps d'éventuelles mesures de fermeture, étant donné que seule une petite partie du réseau nécessite une intervention à court terme (remplacement ou désaffectation). En revanche, les réseaux plus anciens, qui comportent une part plus importante de conduites en acier ou en fonte ductile de 1ère génération, présentent une plus grande nécessité d'agir à court terme.
Sur la base de l'évolution attendue des ventes et des échéances prévues pour les mesures, il est possible de déterminer, en tenant compte des coûts de réinvestissement des conduites de gaz, une structure de réseau minimale qui soit économiquement optimale pour approvisionner les clients restants. Dans certains cas, il faut également tenir compte des décisions communales de déclassement de certaines parties du réseau de gaz.
Le réseau tronqué ou «backbone» qui en résulte est représenté à titre d'exemple à la figure 2 et ne correspond souvent plus qu'à environ 20-30% de la longueur actuelle du réseau.
Comme un démantèlement actif des conduites n'est exigé que dans de rares cas, la stratégie gazière se concentre généralement sur une désaffectation par section de certains tronçons de réseau. Outre la topologie du réseau (le moins de coupures possible), l'état des conduites et les prévisions de vente, le sectionnement et l'échelonnement dans le temps tiennent également compte de la coordination avec une éventuelle extension du chauffage urbain et la commune (p. ex. construction de canalisations ou de routes). Les raccordements domestiques peuvent constituer un facteur de coût important lors de la mise hors service. Selon les conditions de raccordement et la situation de départ chez l'exploitant du réseau, les coûts de raccordement doivent être ajoutés aux coûts du réseau ou peuvent être facturés aux personnes raccordées. Afin de réduire les coûts au maximum, une bonne planification est ici nécessaire, de sorte que les mises hors service puissent être effectuées de manière coordonnée. Pour ce faire, il convient de déterminer les endroits où l'on procèdera à un délestage temporaire au lieu d'une désaffectation immédiate.
Au cours du sectionnement et de l'échelonnement dans le temps, on procède à une vérification hydraulique du réseau cible au moyen d'un calcul de réseau afin de garantir que la sécurité d'approvisionnement peut être assurée à tout moment.
Le résultat de la planification du réseau cible est donc, outre un plan géographique dérivé du SIG (cf. fig. 2), une liste de tous les actifs (conduites) avec l'année de désaffectation ou de renouvellement prévue ainsi que la quantité de vente attendue par an et par groupe de consommateurs. Ces valeurs constituent la base de la planification financière et de la tarification future.
Pour pouvoir déduire des résultats de la planification du réseau cible les implications financières et les marges de manœuvre possibles, il faut transposer l'évolution technique de la structure des actifs et du transport de gaz dans une perspective financière. Pour ce faire, deux étapes sont nécessaires: tout d'abord, la liste d'actifs élaborée doit être reliée au présent aux positions existantes dans le compte d'immobilisation. Dans un deuxième temps, la modélisation prospective de l'évolution des coûts et des tarifs ainsi que la simulation de l'impact des mesures possibles sont effectuées sur cette base.
La liaison, le «matching», de la liste technique des actifs avec les positions existantes de la comptabilité des immobilisations garantit que les travaux de désaffectation ou de renouvellement prévus peuvent être correctement attribués aux valeurs de départ. Dans la pratique, les grilles d'immobilisations techniques et financières se distinguent souvent de manière significative en termes de granularité. Alors que les données techniques des installations sont généralement représentées de manière très détaillée dans les systèmes d'information géographique et de réseau et qu'elles ont souvent été enrichies d'informations supplémentaires au fil des ans, les valeurs des installations, notamment les plus anciennes, ne sont souvent gérées que de manière rudimentaire dans la comptabilité et agrégées par année de construction, par type de conduite ou selon des caractéristiques géographiques.
Le rapprochement des deux points de vue est automatisé dans la mesure du possible, en fonction de l'étendue des informations disponibles. Tous les éléments d'installation pour lesquels un ensemble unique de caractéristiques (p. ex. année de construction, matériau et niveau de pression) peut être trouvé peuvent également être reliés de manière univoque. En cas de chevauchement ou de valeurs manquantes, il ne reste que l'attribution manuelle. Il convient ici de définir des règles sur la manière de traiter les éléments ambigus. Il est par exemple possible de déterminer que les conduites sont toujours attribuées au poste le plus ancien (ou le plus récent) dans la comptabilité des immobilisations.
Il en résulte une structure d'immobilisations dans laquelle chaque modification prévue de la liste des actifs techniques est attribuée à une valeur d'immobilisation financière.
Après avoir réuni les perspectives techniques et financières des installations de réseau, la deuxième étape consiste à modéliser les coûts et les tarifs. Le modèle des coûts de réseau s'inspire, sur le plan méthodologique, du calcul des coûts pour la tarification. Les coûts de capital et d'exploitation sont déterminés sur la base des installations de réseau. Les coûts de réseau sont répartis entre les groupes de consommateurs sur la base de la structure de la clientèle et de la consommation, puis convertis en tarifs moyens par groupe de consommation sur la base des données de consommation. La variante de base est calculée comme point de départ de l'analyse. La variante de base représente l'évolution des coûts en cas de mise en œuvre de la planification du réseau cible sans autres mesures telles que l'adaptation des durées d'amortissement, les provisions ou le pilotage tarifaire. L'évolution des tarifs dans la variante de base permet d'évaluer dans quelle mesure des mesures sont nécessaires et comment celles-ci peuvent être conçues.
La modélisation des coûts du capital repose sur une simulation du compte d'immobilisation après «matching» avec les évolutions techniques du réseau. Celle-ci démarre l'année de départ avec des valeurs effectives et tient compte, à partir de ce moment, pour chaque année, des amortissements ordinaires ainsi que de toutes les entrées et sorties d'installations de réseau conformément à la planification du réseau cible. Les désaffectations de lignes qui, selon la comptabilité des immobilisations, conservent encore leur valeur, donnent lieu à un amortissement spécial avec effet tarifaire l'année d'exécution. L'évaluation des investissements de remplacement ou d'extension s'effectue en multipliant la longueur de ligne à renouveler par un prix unitaire, qui peut aussi être différencié par exemple selon le type de ligne.
Comme résultat de cette simulation de la comptabilité des immobilisations, on dispose pour chaque année de la période considérée de la valeur d'acquisition, de la valeur actuelle d'acquisition (valeur résiduelle) ainsi que des amortissements ordinaires et extraordinaires. En multipliant la valeur d'acquisition par le WACC (coût moyen pondéré du capital: Weighted Average Cost of Capital), on peut en outre déterminer les intérêts calculés. La somme des intérêts calculés, des amortissements ordinaires et extraordinaires donne les coûts du capital.
En plus des coûts du capital, les coûts d'exploitation sont également déterminés sur la base du compte d'immobilisation modélisé. Les coûts d'exploitation englobent tous les coûts assimilables à des charges qui ne font pas partie des coûts de capital. Il s'agit notamment des coûts d'exploitation et d'entretien des installations de réseau, mais aussi des coûts d'administration et de gestion. Différentes méthodes sont également envisageables pour la modélisation des coûts d'exploitation. La variante la plus simple consiste à multiplier la valeur d'acquisition de toutes les installations pour l'année considérée par un «taux de frais d'exploitation» (pourcentage). En liant les coûts d'exploitation aux valeurs d'acquisition du réseau, ceux-ci dépendent directement de la «taille» du réseau. Il est également envisageable que le taux de frais d'exploitation augmente légèrement au fur et à mesure que le réseau est mis hors service, afin de tenir compte des économies d'échelle décroissantes.
Les coûts de mise hors service des lignes doivent être estimés séparément. Ces coûts incluent par exemple les coûts de déconnexion et de soufflage des conduites. La question de savoir si seuls les coûts de la mise hors service des conduites principales ou également des conduites de raccordement doivent être pris en compte dans les coûts du réseau dépend de la situation particulière de l'exploitant du réseau. Il est par exemple important de savoir s'il a été convenu contractuellement avec les preneurs de raccordement qu'ils prennent en charge les coûts de mise hors service.
Un autre poste de coûts peut être constitué par les indemnisations de la valeur résiduelle lorsque les installations des clients sont mises hors service prématurément en raison de la mise hors service. Cela peut être pertinent, par exemple, lorsqu'il est plus économique de fermer un tronçon de réseau et d'indemniser les clients que de continuer à exploiter le tronçon de réseau. Une planification et une communication précoce avec les clients contribuent à minimiser les paiements d'indemnisation.
La somme des coûts de capital et des coûts d'exploitation ainsi calculés donne les coûts totaux d'une année, qui doivent être couverts par les tarifs d'utilisation du réseau. En divisant les coûts totaux par le volume de consommation total, il est possible de calculer le tarif moyen d'utilisation du réseau des clients du réseau.
Comme le démantèlement des réseaux de distribution de gaz et la baisse des ventes qui en découle ne sont pas répartis de manière égale sur les types de consommation dans la pratique, ce tarif moyen n'est que partiellement pertinent pour évaluer les conséquences pour les clients. C'est pourquoi l'évolution des tarifs est considérée de manière différenciée pour les groupes de consommation qui ont été distingués pour les prévisions de vente, par exemple l'industrie, les centrales de chauffage et le chauffage des locaux. Le point de départ peut être la structure tarifaire actuelle, qui est transposée aux catégories de consommation pertinentes dans le modèle.
La répartition des coûts sur les tarifs de réseau s'effectue en tenant compte de la répartition de la puissance souscrite (en kW) et de la quantité d'énergie (en kWh) attendues dans le cluster de consommateurs concerné. Les coûts ainsi calculés par grappe de consommateurs sont divisés par la consommation de la grappe de consommateurs concernée, ce qui permet d'obtenir un tarif de travail moyen simplifié pour cette grappe de consommateurs. L'évolution de ce tarif de travail moyen au fil des années sert de base à l'évaluation de la charge des clusters de consommateurs dans le cadre de la transformation du réseau de gaz.
En cas de forte baisse des ventes et de démantèlement successif du réseau, il faut s'attendre à ce que les tarifs de réseau des clients finaux aient tendance à augmenter, car les volumes de vente diminuent plus tôt et plus rapidement que les coûts du réseau qui se rétrécit et que les coûts de démantèlement supplémentaires. S'il s'avère que cette évolution des tarifs entraîne une charge problématique pour les clients, il est possible de calculer différentes variantes dans le modèle de calcul des coûts du réseau, qui illustrent la mise en œuvre de mesures de stabilisation. On peut par exemple envisager une modification de la durée ou de la systématique d'amortissement des installations de réseau, la constitution de provisions pour lisser les tarifs ou encore une nouvelle itération de la planification du développement du réseau.
La figure 3 présente à titre d'exemple l'évolution tarifaire prévue dans la variante de base. L'effet des mesures de lissage tarifaire, qui consistent dans l'exemple en la constitution et la dissolution de provisions ainsi qu'en la révision du système d'amortissement, est visible dans la figure 4.
En simulant l'effet de différentes mesures financières, le gestionnaire de réseau a la possibilité d'anticiper une évolution non souhaitée des tarifs suite à la transformation du réseau gazier. Parallèlement, les simulations fournissent également des informations sur la viabilité financière du réseau du gaz, sur les flux de trésorerie et sur d'autres chiffres clés de l'entreprise. Les simulations constituent une base de décision importante pour le développement stratégique du réseau du gaz. Afin de réduire les risques financiers, il est important que les mesures financières telles que la constitution de provisions soient planifiées suffisamment tôt et prises en tenant compte des normes comptables.
L'accompagnement conjoint de projets de transformation par RZVN et Polynomics a montré que l'approche globale et l'interface entre l'analyse technique et l'analyse économique sont des facteurs de réussite décisifs.
Il est ainsi possible de saisir, dès l'élaboration de la situation initiale et des bases de données, tous les aspects qui ont une influence sur le développement du réseau. La mise en relation des calculs de simulation techniques et économiques aide à garder en vue, dès le début, l'ensemble de l'espace de solutions pour les mesures, cf. figure 5. Ainsi, les variantes qui mènent à des impasses peuvent être identifiées à un stade précoce et les ressources peuvent être utilisées de manière ciblée pour le développement de mesures réalisables, la stratégie de communication et la mise en œuvre.
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