Complémentarité des sources d'énergie / Complementarity of energy sources

Are the energy sources complementary? This could be considered to be the case in that a diversified energy mix is ​​a guarantee of resilience and a security against the particular risks of each energy source. However, for complementarity to play out, energy sources must be flexible. This is the case for fossil fuels, hydroelectricity and ex-biomass energy. This is not the case for solar energy and wind energy that are produced according to the weather conditions. Nuclear power, for its part, can be qualified as semi-modular, because on the one hand the operating flexibility of nuclear power plants is limited, but on the other hand and especially the variable cost of production is low (not exceeding 10% the cost per kWh produced) a temporary reduction in consumption leads to very little reduction in consumption costs. Thus, when solar or wind-generated kWh are substituted for nuclear generation, the cost of renewable energy power generation is added without significant savings on the production of electricity from nuclear sources. In contrast to fossil fuels, wind and solar power cannot be allocated to variable consumption and necessarily also concern baseload consumption. In addition, as the share of nuclear power increases, the share of demand remaining to be filled becomes variable. Thus, in France, the power demand in 2015 varied between 29 and 91 GW. In this case, if the share of wind and solar energy increases significantly, there will be only two solutions. The first is to provide fossil fuel back-up by using natural gas in preference, given the limited availability of hydraulics and biomass, but necessarily increasing CO2 emissions. The second is to massively increase energy storage capacity. This storage should be able to accommodate very variable durations ranging from a few hours to a few months. As gravity storage capacity in France remains limited, it remains the option of hydrogen storage, but it has many disadvantages (overall low efficiency of the order of 35%, high fixed costs especially if the durations of use remain limited, storage enclosure issues). However in the French context with a significant share of nuclear energy (77% in 2015), such a development of the storage is essential so that the investments in wind and solar are not engaged in pure loss.

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Les sources d'énergie sont-elles complémentaires? On pourrait considérer que c'est le cas dans la mesure où un mix énergétique diversifié est un gage de résilience et une sécurité vis-à-vis des risques particuliers que comporte chaque source d'énergie. Toutefois, pour que la complémentarité puisse jouer, il faut que les sources d'énergie soient modulables. C'est le cas des énergies fossiles, de l'hydroélectricité et de l'énergie ex-biomasse. Ce n'est pas le cas de l'énergie solaire et de l'énergie éolienne qui sont produites en fonction des conditions météorologiques. Le nucléaire pour sa part peut-être qualifié de semi-modulable, car d'une part la souplesse de fonctionnement des centrales nucléaires est limitée, mais d'autre part et surtout le coût variable de la production étant faible (ne dépassant pas 10% du coût du kWh produit) une réduction temporaire de consommation n'entraîne que très peu de réduction sur les coûts de consommation. Ainsi lorsque des kWh d'origine solaire ou éolienne viennent se substituer à une production nucléaire, le coût lié aux renouvelables vient s'ajouter sans économie appréciable sur la production d'électricité d'origine nucléaire. Contrairement à ce qui se passe avec les énergies fossiles, l'électricité d'origine éolienne et solaire ne peut pas en effet être affectée à la consommation variable et concerne nécessairement également la consommation de base. En outre, plus la part de nucléaire augmente, plus la part de la demande restant à combler devint variable. Ainsi, en France, la puissance appelée en 2015 a varié entre 29 et 91 GW. Dans ce cas, si la part d'énergie éolienne et d'énergie solaire augmentent sensiblement, il n'y aura que deux solutions. La première est d'assurer un back-up par de l'énergie fossile, en utilisant de préférance du gaz naturel, étant donné les disponibilités limitées en hydraulique et en biomasse mais en augmentant nécessairement dans ce cas les émissions de CO2. La deuxième est d'augmenter massivement les capacités de stockage d'énergie. Ce stockage devrait pouvoir accommoder des durées très variables allant de quelques heures à quelques mois. Les capacités de stockage gravitaire en France restant limitées, il reste l'option du stockage d'hydrogène, mais celui-ci présente de nombreux inconvénients (faible rendement global de l'ordre de 35%, coûts fixes élevés surtout si les durées d'utilisation restent limitées, problèmes de l'enceinte de stockage). Toutefois dans le contexte français avec une part du nucléaire importante (de 77% en 2015), un tel développement du stockage est indispensable pour que les investissements en matière d'éolien et de solaire ne soient pas engagés en pure perte.