Immeuble à énergie positive à Strasbourg

 

Samedi 1^er mai à 20h20, TF1 nous présente avec enthousiasme un immeuble collectif d’habitation dont la production électrique dépasse de 4% sa consommation. Il serait le modèle parfait pour réduire nos émissions de CO2. Qu’en est-il vraiment ?

                                            Image tirée du journal de 20h - TF1

Il s’agit d’un immeuble dont le toit horizontal et les persiennes pare-soleil verticales mobiles sont entièrement couverts de panneaux photovoltaïques. Cet immeuble est décrit comme très bien isolé, muni d’une domotique gérant très bien les facteurs de production et de consommation énergétique, et pas plus cher qu’un autre grâce à une part importante d’éléments préfabriqués. TF1 le qualifie de :

• futuriste, ce qui est vrai à réglementation constante,
• vertueux ce qui est assez discutable
• capable de fournir 104% de sa consommation électrique, ce qui est le plus souvent faux.

                                            Image tirée du journal de 20 h - TF1 

Faux, car il manque deux mots qui changent tout : l’immeuble, bardé de panneaux PV, ne produit évidemment RIEN la nuit, et FORT PEU d’octobre à février quand les jours sont courts et le soleil bas sur l’horizon. Il produit beaucoup, et même beaucoup trop en été, quand sa propre consommation est faible. L’immeuble est donc capable de fournir, en MOYENNE ANNUELLE, 104% de sa consommation électrique, ce qui est très différent : en l’absence de réseau ENEDIS, l’immeuble est inhabitable. Il est donc bien loin d’être autonome ! Voir message sur la production PV .

 Mais qu’en est-il au plan national ? L’excédent d’électricité verte renvoyée au réseau ne vient-il pas contribuer à réduire les émissions nationales de CO2 ? Hélas non, car sa production tombe précisément quand les besoins nationaux sont très inférieurs aux capacités de production décarbonée pilotables, à savoir l’hydraulique et le nucléaire. Les énergies fossiles ne sont alors pas utilisées. Et inversement, en hiver, notamment au cours des pointes de consommation du début et de la fin de journée, l’immeuble « vertueux » prendra toute son énergie sur le réseau, lequel sera potentiellement alimenté par des centrales électriques à énergie fossile, charbon ou gaz !

 Mais au moins, cet immeuble n’a-t-il pas un intérêt économique, puisque ses occupants ne payent qu’un montant dérisoire au titre de leur abonnement électrique ? La réponse est positive si on se limite aux seuls occupants, mais négative en termes d’intérêt général. En effet, la réglementation actuelle valorise la production individuelle au prix de détail, de l’ordre de 100 €/MWh, alors que le prix de marché de gros est de l’ordre de 50 €/MWh. Entre les deux, il y a la distribution (le réseau coûte cher et son rendement n’est pas de 100%), les frais de gestion (abonnements, facturation, recouvrement, impayés…), et la subvention aux énergies supposées vertes. C’est en réalité un énorme cadeau aux petits « producteurs » d’électricité, au détriment des autres abonnés. La soustraction "production - consommation" est donc fausse!

 Le fond du problème est que, à de rares exceptions près (les STEPs), on ne peut pas stocker l’électricité. Il faut donc la produire, au niveau national, exactement au moment où elle est consommée. C’est exactement ce que cet immeuble donné en modèle ne fait pas ! C’est malheureusement ce que le photovoltaïque dans son ensemble ne fait pas non plus, car il est contracyclique sous nos latitudes. Il est en revanche LA SOLUTION aux latitudes inférieures à 40° (pays subtropicaux) dans lesquels les pointes de consommation dues aux climatisations correspondent au pointes de production PV.

6 - Energie primaire solaire dédiée à l’électricité

Table des matières du blog www.8-e.fr

Energie

Bâtiment

Véhicules

CO2

Dans l’onglet CO2 :

1 - Tableau des énergies primaires

2 - Tableau des vecteurs d’énergie

3 - Tableau des utilisations

4 - Tableau d’ensemble « énergie »

Les énergies :

5 - Energies des primaires mécaniques renouvelables dédiées à l’électricité

6 - Energie primaire solaire dédiée à l’électricité

7 - Energies primaires thermiques non renouvelables

8 - Energies thermiques renouvelables

9 - Energies secondaires « vecteurs d’énergie »

Les utilisations :

10 - L’énergie dans le bâtiment

11 - L’énergie dans les transports

12 - L’énergie dans l’agriculture et la pêche

13 - L’énergie dans l’industrie

14 - 3 mesures pour réduire le CO₂ au moindre coût

Sujets Connexes

 La taxe carbone

 Le contre-exemple allemand

Le défi climatique selon Jean Tirole

 Les Panneaux PhotoVoltaïques (PPV)

 (lignes 10 et 11 du tableau de synthèse)

L’énergie solaire est ici qualifiée de lumineuse car seuls la lumière visible et les ultraviolets sont capables d’apporter aux panneaux photovoltaïques (PPV) l’énergie des photons qu’ils transforment en électricité. Elle a été ici envisagée dans deux cas un peu différents :

• Les PPV installés sur des toitures préexistantes (ligne 10)   

 

• Les fermes solaires (ligne 11) où les PPV sont posés sur des structures, le plus souvent fixes, mais pouvant être orientables, construites à cet effet.

Rappelons qu’un PPV ne fournit sa puissance nominale que si son plan est perpendiculaire aux rayons du soleil au zénith, condition qui ne peut être satisfaite que dans les latitudes subtropicales. La perpendicularité est rarement obtenue, car l’orientation du soleil varie constamment sous nos latitudes (autour de 47° N ):

• En azimut, d’est en ouest sur un angle de 120° au solstice d’hiver à 240° au solstice d’été.
• En site maximum diurne, de 47°- 22°= 25° à 47°+ 22°= 69° selon les mêmes solstices.

Idéalement, les PPV devraient être mobiles en orientation selon deux axes :

• Selon un axe parallèle à l'axe de rotation terrestre pour suivre le soleil au cours de la journée,
• Selon un axe horizontal est-ouest, pour modifier son site à midi entre 25° et 69° du solstice d’hiver au solstice d’été, et inversement.

                                                       Smartflower - Image publicitaire

Pratiquement, la mobilité en azimut est rare, et en site presque jamais réalisée, si ce n’est sur la « Smartflower » ci-dessus qui ne cherche pas à alimenter le réseau.

Dans la pratique, les PPV sont :

• Soit installés sur des toits inclinés de 15° à 60° et vaguement orientés au midi.
• Soit presque horizontaux dans les fermes solaires qui privilégient (du fait du tarif constant garanti) la production abondante et inutile de l’été au détriment de celle, faible et utile, de l’hiver, rendant ainsi cette énergie contra-cyclique.

Par surcroît, la nébulosité peut réduire considérablement la production d’un PPV, ce qui est plus fréquent en hiver qu’en été, et accroît ainsi le caractère contra-cyclique.

Pour ces raisons, en dépit de la forte baisse de son coût du MWh, cette production restera loin d’être compétitive à l’instant où elle est produite sous nos latitudes. Cette compétitivité instantanée est la seule qui ait un sens, celle en prix moyen en étant totalement dépourvue, faute de possibilité de stockage à un prix acceptable.

Rappelons qu’il en va très différemment dans les pays tropicaux, où l’ensoleillement est intense et presque constant au cours de l’année, et où les pointes de consommation dues aux climatisations coïncident avec l’ensoleillement en milieu de journée, mais notre blog se limite à la France.

Tableau partiel PPV : 

Electricité et CO2 : Le contre-exemple allemand

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Sujets connexes :

L'électricité verte a-t-elle un sens en France?
Electricité solaire compétitive en France ?

Une centrale solaire qui stocke l'énergie?

Halidade : une éolienne offsore de 6 MW

Problématique du stockage de l'énergie électrique

Résumé :

Le contraste entre les politiques française et allemande en matière de production électrique est beaucoup plus violent qu’on ne l’imagine, avec des résultats très inattendus : malgré le dictionnaire, les « Grunen » ne sont pas verts du tout !

En lisant ce message vous apprendrez que le développement des énergies photovoltaïque et éolienne en Allemagne a nécessité 350 milliards d’Euros d’investissements, mais n’a abouti qu’à baisser la production nucléaire décarbonée, et non les énergies primaires fossiles. A l’arrivée, le MWh consommé en Allemagne émet 10 fois plus de CO₂ que son homologue français, et coûte 53% plus cher à la production, et 87% plus cher au détail.

Cette situation désastreuse s’explique par le fait que, en raison de leur facteur de charge très faible (13% et 18% respectivement) les puissances nominales installées en solaire et éolien sont monstrueuses (35 GW et 55 GW respectivement), très supérieures à la puissance moyenne requise par le pays. Quand les conditions (soleil et vent) sont favorables, l’opérateur de réseau n’a pas d’autre choix que de les brader à l’export. Quand elles ne le sont pas, la production au lignite augmente ! Dans les deux cas, l’abonné allemand paye…

Dans ce contexte, des véhicules à batteries ou à hydrogène n’apportent évidemment aucune baisse d’émissions de CO₂, mais plutôt une aggravation ! Il faudrait finir par comprendre que l’écologie ne pourra être efficace que si elle veut bien envisager l’aspect économique des problèmes… Le prix Nobel d'économie Jean Tirole arrive exactement aux mêmes conclusions.

Message

Le CO₂, ou dioxyde de carbone, n’est pas à proprement parler un polluant, puis qu’il est au cœur de la vie par la photosynthèse, au même titre que l’eau, et sans aucun danger direct pour l’homme. Mais le GIEC a largement démontré que l’augmentation de son taux dans l’atmosphère est quand même le principal responsable de l’effet de serre qui conduit au dérèglement climatique, le plus grave risque environnemental actuel. La réduction des émissions mondiales de CO₂ est donc l’objectif prioritaire majeur.

Bien que notre blog soit consacré à la France, il est intéressant d’analyser l’exemple allemand pour évaluer les résultats économiques et écologiques obtenus par une politique largement dictée par les écologistes politiques, les « Grunen », qui privilégiant à outrance les énergies renouvelables par a priori antinucléaire largement diffusé dans leur opinion publique.

Production Allemagne : valeurs annuelles

L’historique de la production électrique allemande annuelle est donné par le graphique suivant :

Du bas vers le haut, en production annuelle :

• L’hydraulique est constante et faible : il y a peu de montagnes en Allemagne.
• Les « Autres » sont renouvelables (principalement biométhane)
• La production nucléaire, décarbonée, est en chute rapide conformément à des décisions politiques.
• Les énergies vertes (éolien et photovoltaïque) sont en croissance massive et produisent 26% du total. Elles ont nécessité un investissement de 350 milliards d’euros, qui a abouti essentiellement à réduire le nucléaire de 43%. Leur production reste intermittente, avec des conséquences importantes (voir ci-dessous).
• Les énergies fossiles assurent 54% de la production, chiffre très élevé, dont seulement 10% pour le fioul et le gaz, mais 43% pour le charbon et le lignite, les pires émetteurs. Curieusement, on note que cette production fossile n’a baissé que de 6% en 15 ans.

Production France : valeurs annuelles

Comparons avec la situation en France, toujours en production annuelle, avec le même code de couleurs :

• L’hydraulique est plus importante : en France, il y a beaucoup de montagnes.
• Les « Autres » renouvelables sont très bas (principalement la biomasse)
• La production nucléaire, décarbonée, est énorme et à peu près constante sur la période qui n’a connu ni mise en service, ni arrêt de réacteur.
• Les énergies vertes (éolien et photovoltaïque) sont en croissance lente et ne produisent que 4% du total.
• Les énergies fossiles n’assurent que 5% de la production, dont 2% pour le charbon, très émetteur, et 3% pour le fioul et le gaz. On note avec satisfaction que cette part, quoique déjà faible au départ, fortement baissé (- 45%) malgré un investissement modéré dans les énergies vertes.

Production : Comparaison Allemagne / France

Au global, les moyenne annuelles des émissions de CO₂ par mégawattheure produit sont de

• Allemagne :    500 Kg/MWh
• France :          50 Kg/MWh

Soit un facteur 10 !

La comparaison des coûts est également édifiante :

€/MWh	France	Allemagne	Ecart All / Fra
Production	53,8	82,2	+53%
Consommateur final	138,9	260,3	+87%

Consommation électrique - Exportation

Comparons maintenant les exportations

Exportations	2000 (TWh)	2014 (TWh)	2014 (% production)
France	69	67	12 %
Allemagne	0	35	5,7 %

On constate que les exportations allemandes croissent avec le développement des énergies vertes très coûteuses, mais subventionnées par l’abonné, pendant que les exportations, françaises, logiquement plus élevées  en raison de la compétitivité de l’électronucléaire, sont stables. Pourquoi ?

Pour y répondre, il faut se rappeler :

• que la compétitivité ne s’exprime pas par des prix moyens sur l’année, mais heure par heure sur un prix de marché très variable (0 à 1 000 €/MWh) selon la consommation ET selon la production des énergies fatales à écoulement prioritaire.
• que les centrales à énergie verte ont un facteur de charge (= production annuelle réelle / production annuelle à pleine capacité) en Allemagne de l’ordre de 13% pour le photovoltaïque , et de 18% pour l’éolien terrestre.
• En d’autres termes les capacités de production verte installées en Allemagne sont énormes : 55 GW en éolien, et 35 GW de solaire. Leur somme, soit 90 GW, excède la consommation allemande moyenne (70 GW), et a fortiori la consommation minimum, évaluée à 40 GW. Quand le vent est fort, et/ou le soleil brillant, la production verte excède fréquemment la consommation.
• Face à cette situation, l’opérateur de réseau n’a d’autre choix que d’exporter les excédents de production à un prix bradé pour intéresser ses voisins, fût-il négatif (c’est arrivé !).
• La différence entre ce prix bradé, et le tarif élevé garanti aux producteurs verts allemands, est à la charge par l’abonné allemand, comme pour la CSPE en France, en plus élevé.
• Dans le graphe ci-dessous, l’analyse des flux transfrontaliers mensuels montre que,  au cours des mois où le vent en Allemagne a été supérieur à la moyenne, 80% de l’excédent éolien est exporté.
• L’analyse des flux quotidiens, notamment en été, montre une excellente corrélation entre les exportations et la production solaire, évidemment de jour.

     Graphe origine BC Consult

Le graphe ci-dessus, emprunté à un site favorable au photovoltaïque, est relatif aux conditions particulièrement favorables du 1^er au 3 octobre 2013, tous jours ouvrables. Il donne au cours de la période, les 3 courbes de :

• La production photovoltaïque seule
• La production totale photovoltaïque + éolienne
• Le prix de marché de gros du MWh

On y voit clairement que :

• En journée ouvrable hors pointes du matin et du soir, la corrélation entre la hausse de la production photovoltaïque et la baisse du prix du MWh montre que cette production est excédentaire, et donc majoritairement exportée.
• La nuit, la corrélation entre une consommation naturellement faible, et la poursuite d’une production éolienne excédant les besoins, et donc exportée, tire les prix à un niveau d’autant plus bas que la demande dans les pays recevant ses exportations est également faible, autour des 20 €/Mwh, en dessous du prix accessible au nucléaire.
• Les matins et soirs, où se situent les pointes quotidiennes (hors pointes hivernales), la remontée des prix vers 50 à 60 €/MWh, très au-dessus du prix de marché français au même moment montre une consommation nationale, mais celle-ci ne concerne que l’éolien, faute de soleil à ces heures.
• En d’autres termes, la variabilité rapide et aléatoire des productions vertes ne leur permet pas de satisfaire une consommation également variable. L’ajustement est réalisé par l’exportation, ce qui a évidemment des limites ! On peut ainsi estimer, sans risque d’excès, que plus de la moitié de la production verte allemande est exportée.
• Il s’en suit que la revendication, fréquemment exprimée, selon laquelle l'énergie électrique consommée en Allemagne résulte pour 22% de l’éolien et du photovoltaïque, est fausse : il s’agit en réalité de l’énergie produite. Partant d’une évaluation modérée selon laquelle 50% de ces énergies sont exportées, faute de pouvoir être consommées, car produites au mauvais moment, le ratio se réduit à environ 10% !

Conclusion : l’écologie ne peut s’affranchir de l’économie

Dans le contexte allemand, des véhicules à batteries n’apportent pas de baisse d’émissions de CO₂, et les véhicules à hydrogène, handicapés par le médiocre rendement du cycle hydrogène, apportent une aggravation. 

Il faudrait finir par comprendre que l’écologie ne pourra être efficace que si elle veut bien envisager l’aspect économique des problèmes…

Un investissement de  350 milliards d’euros pour arriver à ces 10% verts pendant que les énergies fossiles assurent 56% de la consommation et maintiennent des émissions de CO2 très élevées, et à un prix de l’énergie électrique proche du double de celui de la France, est évidemment un non-sens. Avec cette somme, il était possible, au choix :

• De créer un parc électronucléaire à eau pressurisé (le plus sûr) de 20 EPR aux normes « post-Fukushima » d’une puissance dépassant les pointes de consommation allemandes (ce qui est superflu), avec zéro émission de CO₂.
• D’améliorer drastiquement l’isolation thermique de 10 millions de logement pour en diviser par deux la consommation énergétique à raison de 35 000 € par logement.
• De construire 20 millions de véhicules sobres (hybrides légers de faible section, moteur à essence de cylindrée réduite) consommant 2 litres aux 100 km dans les conditions réelles d’utilisation, de large autonomie, et capables de circuler comme les autres aux vitesses autorisées.
• Un panachage optimisé des trois suggestions ci-dessus.

Les écologistes sincères doivent comprendre que le coût maîtrisé de la transition énergétique est une condition sine qua non de son efficacité, et de sa vitesse de mise en œuvre réclamée par le GIEC. Il est à craindre que les écologistes politiques, aveuglés par leurs croyances, ne le comprennent pas avant très longtemps. Il vaudrait donc mieux n’écouter ni ces partis très minoritaires, ni les ONG dites écologistes qui ne représentent que leurs propres militants !

Jean TIROLE, prix Nobel d'économie 2015, fait dans son remarquable ouvrage "Economie du bien commun", le commentaire suivant, page 278: "Les Etats dépensent parfois jusqu'à 1000 € par tonne de carbone évitée (c'est le cas notamment de l'Allemagne, pays peu ensoleillé, avec des l'installation de photovoltaïque de première génération), alors que d'autres émissions pourraient être réduites à un coût de 10 € la tonne. Il s'agit d'une politique qualifiée d'écologiste par une vaste majorité d'observateurs, mais qui ne l'est pas vraiment : pour un coût identique, on aurait pu réduire les émissions de 100 tonnes au lieu d'une seule!"

Electricité solaire compétitive ?

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Sujets connexes sur l’énergie solaire

 Une centrale solaire qui stocke l'énergie?
 L'électricité verte a-t-elle un sens en France?

Résumé :

Le prix garanti de 70 €/MWh annoncé pour les futures centrales solaires de forte puissance (plusieurs centaines de MW) est compétitif par rapport au fioul, mais reste supérieur au nucléaire, au charbon et au gaz. Le prix de marché, très fluctuant selon la demande et les moyens disponibles, n’est supérieur aux 70 €/MWh que lors de pointes de consommation qui se produisent généralement en hiver et en soirée, c’est-à-dire quand la filière solaire ne produit pas !

Le prix garanti fixe accompagné de l'obligation de rachat par les opérateurs de réseau permet aux producteurs de se désintéresser complètement du prix de marché, et d'optimiser leurs installations selon leur propre intérêt, c'est à dire de maximiser la production, fût-elle en été. Cet effet pervers est finalement à la charge du consommateur via la CSPE. Pour aider une filière non encore mature, il serait grandement préférable de remplacer ces avantages actuels par un simple  abondement x%, par exemple 50%, sur le prix facturé. Ceci rétablirait, sans charge publique supplémentaire, le lien entre demande et prix de marché, et inciterait ainsi les producteurs à optimiser leurs panneaux pour la production en hiver, et en matinée et soirée, contrairement à ce qu’ils font actuellement sous l’influence du prix constant sur l’année.

Dans son article du 12 octobre 2015, le quotidien « Les Echos », sous la plume d’Anne Feitz, nous annonce que « le solaire photovoltaïque devient compétitif en France ». Cette annonce de première importance mérite une analyse.

Saluons sans arrière-pensée la baisse de prix très importante qui aboutit à pouvoir vendre au prix contractuel garanti de 70 €/MWh pour les nouveaux contrats de plusieurs centaines de MW.  Elle nous amène à ajouter cet élément (entouré en rouge, à droite) sur notre tableau ci-dessous, établi en 2013, de comparaison des filières : le progrès est spectaculaire.

Ce tableau montre non seulement le coût du MWh par filière en ordonnées logarithmiques, mais aussi sa disponibilité en abscisses. Le problème de la production électrique n’est nullement de produire une certaine quantité sur l’année pour satisfaire la demande, mais bien de satisfaire cette demande à chaque instant tout au long de l’année.

La concurrence entre filières ne s’exerce donc pas sur des prix moyens, mais sur les prix instantanés, d’autant plus élevés que la demande est forte et nécessite ainsi de mobiliser des moyens plus coûteux, notamment énergies fossiles. Examinons sous cet angle cette nouvelle compétitivité…

Dans les pays du sud non producteurs de pétrole :

• L’ensoleillement supérieur, la nébulosité inférieure et la latitude plus basse permettent une production supérieure, et moins fluctuante sur l’année, pour le même investissement, donc un prix encore plus bas.
• Les filières nucléaire et hydraulique sont généralement inexistantes.
• Les pointes de consommation dues aux climatisations sont en journée et surtout en été.
• La filière photovoltaïque est compétitive par rapport à du pétrole importé

Malgré la variabilité de la production solaire, et parce qu’elle est plus ou moins en phase avec la consommation, cette filière permet une réduction des émissions de CO₂ et une économie de combustibles fossiles. C’est l’application idéale. Le recours aux énergies fossiles restera nécessaire pour assurer la production de nuit, et plus encore en soirée, mais elles pourraient devenir minoritaires.

Dans les pays pétroliers tels qu’Emirats et Arabie Saoudite, bénéficiant  d’un prix d’extraction de l'ordre de 10% à 20% du prix de marché actuel, le solaire n’est jamais compétitif, sauf si le pays concerné considère le manque à gagner à l’exportation plutôt que le coût d’extraction. Il rejoint alors le cas précédent. Cette dernière approche les amène aussi à envisager aussi du nucléaire.

Mais la situation de la France, avec ses 43° à 50° de latitude nord et ses 92% d’électricité décarbonée, est fortement différente :

• La production solaire est contra-cyclique: forte  à la mi-journée et en été, faible en hiver, nulle la nuit, alors que la consommation est faible en été, forte en hiver, avec des pointes au début ou à la fin des longues nuits hivernales.
• Malgré cela, le tarif contractuel constant de rachat de l’électricité solaire incite les producteurs à choisir une faible inclinaison des panneaux pour optimiser la production estivale prépondérante, au détriment de la production hivernale beaucoup plus faible.
• Malgré ses progrès spectaculaires, la filière solaire n’est devenue compétitive que par rapport à l’éolien et au fioul (tableau ci-dessus).
• Sa « compétitivité » n’est donc réelle que lorsque :
• Le nucléaire est saturé
• L’hydraulique aussi
• Les centrales à gaz et à charbon aussi

Une telle occurrence est rare, de l’ordre de 10% du temps au plan national. Elle peut être plus fréquente dans les régions dépourvues de centrale nucléaire (Bretagne et PACA). Mais ces occurrences sont presque toujours en hiver et de nuit…

Autrement dit, si une centrale solaire devait écouler sa production photovoltaïque à 70 €/MWh sur un marché parfaitement concurrentiel, elle ne serait capable de vendre qu’aux moments où elle ne peut pas produire !

Le stockage, déjà largement traité dans notre blog, est toujours un facteur d’augmentation important des coûts, en raison de son propre coût, toujours élevé en dehors des STEPs, et de son rendement, toujours inférieur à 100%. Il n’est donc pas de nature à améliorer une compétitivité insuffisante.

Bien entendu, dans les faits, la réglementation impose aux opérateurs de réseau d’absorber prioritairement les productions éoliennes et solaires au prix contractuel. Elle assure ainsi la viabilité de ces filières, et répercute les surcoûts à l’abonné par la CSPE (Contribution au Service Public de l’Electricité), au détriment de sa compétitivité ou de son pouvoir d’achat.

Il n’est pas pour autant absurde de vouloir aider une filière nouvelle. Mais il faudrait le faire en se rapprochant des conditions réelles de marché, en supprimant le prix forfaitaire du rachat obligatoire actuellement en vigueur, et en le remplaçant par un abondement par rapport au prix de marché : le producteur solaire reçoit en sus de sa facturation au prix de marché, un abondement égal, par exemple, à 50% de sa facturation, mais ne bénéficierait plus de la garantie d’écoulement.

Le niveau de l’abondement pourrait être ajusté pour que sa charge ne soit pas supérieure à celle du tarif garanti, et aboutisse donc à la même CSPE. Il aurait l’énorme avantage de faire prendre en compte le moment de la production, ce qui amènerait des progrès dans la disposition des panneaux :

• Panneaux plus inclinés pour privilégier l’hiver (prix de marché plus élevé) par rapport à l’été
• Panneaux pivotants sur un axe incliné de 45° (latitude) pour suivre le soleil en journée, et augmenter ainsi les productions matinale et vespérale, pour la même raison.

Renault Twizy: Un véhicule urbain électrique

Renault lance sur le marché un véhicule extrêmement innovant. Le Twizy, dont la motorisation est 100% électrique, est un véhicule urbain d’une nature hybrides qui tient de la berline est du scooter :

De la berline :	Du scooter
Ses 4 roues, dont 2 arrières motrices	Ses deux places en tandem
Le poste de conduite avec un volant et des pédales	L’absence de portes (partielles sur option)
Le toit	La longueur
Les ceintures de sécurité et l’airbag	Ses roues de petit diamètre
Pas de casque	L’absence de chauffage
Essuie-glace	Le classement administratif en quadricycle qui lui interdit les autoroutes

Fiche technique (version 80)

Motorisation par un moteur électrique alimenté par une batterie

Moteur

• Position centrale arrière
• Puissance maximum  8 kw (12 CV)
• Couple maximum 570 Nm

Batterie

• Technologie Lithium-Ion
• Capacité 6,2 Kwh
• Masse 100 kg
• Située sous le siège conducteur
• Rechargeable en 3:30 h sur prise ordinaire (2P+T, 16 A)

Véhicule

• Longueur :           2,34 m
• Largeur :              1,23 m
• Hauteur :             1,45 m
• Masse à vide :    473 kg
• PTRA :               690 kg
• S Cx :                 0,64 m²

Performances

• Vitesse maximum 80 km/h (Renault)
• 0 à 45 km/h en 6,0 secondes (Presse)
• 50 m en 6,5 secondes (Presse)

Autonomie

• Certifiée à 100 km
• Pratiquement 50 à 80 km/h selon le style de conduite

Commentaires

Puissance

Une puissance de 8 Kw est attribuée au moteur, sans autre information sur la manière dont cette puissance est définie. Quelques remarques :

• Selon la modélisation utilisée, qui est ici précise puisque le « S Cx » est donné, la puissance nécessaire pour faire rouler ce véhicule sur sol plan est de 8 kw à 80 km/h, vitesse qu’il peut maintenir raisonnablement pendant :         6,2 Hwh x 90% / 8 kw = 0,6 heures = 36 minutes. On est proche d’une puissance permanente.
• Le régime moteur correspondant à la puissance maximum n’est pas  donné.
• Le couple maximum est donné à 470 Nm, ce qui correspond à une puissance de 8 kw à 1 340 t/min. Il est évident que cette vitesse de rotation n’est pas le maximum, et de loin. Le moteur (avec sa commande électronique) dispose donc d’une plage à puissance constante partant de 1340 t/min.
• La prise en compte dans le modèle, des performances d’accélération, soit 0 à 45 km/h en 6 secondes,  permet d’y voir plus clair : pour y parvenir avec le conducteur seul, il faut que la puissance maximum soit disponible dès 20% de la vitesse maximum, soit 16 km/h.
• On en déduit un ordre de grandeur de la vitesse de rotation maximum du moteur, soit 1 340 / 20% = 6700 t/min ce qui est plausible.

Autonomie

La modélisation permet d’en savoir un peu plus sur cette autonomie :

Vitesse	Autonomie en distance	Autonomie en temps
Constante 45 km/h	100 km	2:15 h
Constante 60 km/h	80 km	1:20 h
Constante 80 km/h	50 km	0:40 h
Trafic urbain typique	50 km	Selon trafic

La première ligne à 45 km/h est commune avec la version 45, assimilée cyclomoteur. La dernière est l’autonomie pratique du véhicule.

Freinage récupératif

Ce serait une illusion de croire que toute l’énergie cinétique est récupérée sous forme électrique au freinage. La modélisation montre une capacité d’accélération qui décroît avec la vitesse :

o   5 m/s²                 à 10 km/h

o   2,4 m/s²              à 20 km/h

o   1,5 m/s²              à 30 km/h

o   1 m/s²                 à 40  km/h

Sa capacité de freinage récupératif n’est pas supérieure à ces valeurs. Dès les vitesses moyennes, et plus encore aux vitesses élevées, tout ralentissement significatif fera intervenir les freins à disques dont le véhicule est heureusement doté. Le conducteur économe devra donc anticiper largement ses arrêts.

Conception générale

Ce véhicule étroit  affiche un S Cx de 0,64, le même qu’une… Renault Laguna qui a un S considérablement supérieur ! Il n’est pas nécessaire d’être expert en mécanique des fluides pour constater que sa forme, innovante et attrayante par ailleurs, est une catastrophe aérodynamique.  Ceci étant, il faut relativiser ce défaut :

• qui est parfaitement négligeable jusqu’à 50 ou 60 km/h, surtout en trafic urbain, mais :
• qui limite à 80 km/h une vitesse maximum qui aurait pu atteindre 90 km/h à puissance égale, 
• ou, en d’autres termes, limite à  50 km une autonomie à 80 km/h qui aurait pu atteindre environ 60 km.

On peut quand même penser que le styliste a pris le dessus sur l’ingénieur. C’est actuellement courant pour un grand nombre de produits. Le marché jugera souverainement !

Economie

La Twizy Color avec portes  ressort à 8 500 €. Ce prix d’achat est relativement élevé mais difficile à comparer, faute de produit équivalent. Néanmoins :

• Une Dacia Logan ou Sandero  coûte à peu près la même chose
• La Smart Fortwo, plus proche, à peine plus longue, démarre à 8 800 €.
• Un scooter Piaggio MP3 coûte entre 6 000 € et 8 400 €
• Une voiturette sans permis est accessible à partir de  10 000 €.

Mais aucun de ces quatre produits n’est électrique.

Analysons le coût du « carburant » dans deux hypothèses

Hypothèse	Petit rouleur	Gros rouleur
Parcours quotidien	30 km	60 km
Nbre de charges par jour	1	2
Energie par charge	3,75 Kwh	3,75 Kwh
Nombre de jours par an	200	200
Parcours annuel	6 000 km	12 000 km
Energie par an	750 Kwh	1500 Kwh
Coût annuel énergie	80 €	160 €
Contrat de location batteries	50 €/mois si 36 mois et km/an < 7 500	72 €/mois si 12 mois et                    7500 < km/an < 15 000
Coût annuel batterie	600 €	864 €
Coût aux 100 kilomètres	10 €	7,2 €
Equivalent litres 95 SP	6,5 l /100 km	4,7 l/100 km

En raison du coût de location des batteries, relativement élevé,  et fixe par paliers, son coût « carburant » dépend du kilométrage effectué. Il est pénalisé par le coût de la batterie, 5 à 7 fois supérieur à celui de l'énergie électrique. Le Twizy n’est pas particulièrement économique au plan énergétique : il équivaut à celui d’une berline, et reste toujours supérieur à celui d’un scooter.

Circonstance aggravante, si on ne s’en sert pas, il faut continuer à payer le loyer de la batterie. Rappelons que cette comparaison en prix public met en compétition :

• l’électricité taxée d’un coefficient 1,07 (TVA taux réduit)
• la location de batteries taxée d'un coefficient 1,196 (TVA taux normal) 
• l’essence, taxée d’un coefficient 2,72 (TIPP et TVA au taux plein)

Cette comparaison est donc très décevante, puisque le Twizy est fiscalement très avantagé.

Il va de soi que, la TIPP étant la contrepartie de la mise à disposition d’infrastructures et de services pour les utilisateurs, si les véhicules électriques se généralisaient, ils devraient, d’une manière ou d’une autre, contribuer aux infrastructures, notamment si on devait développer des bornes de recharge publiques qui pourraient se financer par un abonnement, par un coût élevé de l’énergie, ou par une taxe spécifique. Dans tous les cas, la compétitivité des batteries s’en trouverait encore réduite.

La raison de cette déception réside dans les batteries : les progrès de leur puissance spécifique permettent de les utiliser pour des véhicule électriques urbains, mais leur rapport longévité / prix n’est pas encore assez bon pour que cette solution soit réellement compétitive, en dépit de ses avantages fiscaux.

En revanche, le Twizy aura des coûts d’entretien extrêmement bas, batterie mise à part, se réduisant aux pneumatiques, freins, essuie-glace.

Son coût d’utilisation devrait ainsi être un peu inférieur à celui d’une voiture d’entrée de gamme, mais supérieur à celui d’un scooter comparable.

Ecologie

• Comme tout véhicule électrique, le Twizy n’a aucune émission au tuyau d’échappement, dont il est d’ailleurs dépourvu. C’est la meilleure formule pour continuer de réduire les pollutions atmosphériques urbaines (CO, NOx, particules).
• Mais pour autant, l’énergie électrique qu’il utilise vient d’une centrale via un réseau de distribution. Selon le lieu (France ou étranger), et le moment (utilisation ou non de centrales thermiques), sa recharge donnera lieu, ou non, à une émission de CO2. En heures de pointes les centrale thermiques émettront autant de CO2 qu’un moteur traditionnel, ou nettement plus s’il s’agit de centrales au charbon. Dans l’état actuel des technologies de production électrique, la promotion des véhicules électriques suppose l’acceptation de l’énergie nucléaire. A défaut, cette promotion n’amène aucune réduction des émissions totales, et n’a donc aucun intérêt écologique autre qu'urbain, l’industrie des batteries de toutes technologies étant tout, sauf verte.

Conclusion

Ce véhicule atypique, avec son excellent confort de conduite, sa simplicité, son originalité, son respect de l’environnement urbain,  pourra-t-il faire oublier son habitacle spartiate et son autonomie limitée ? Il faudra pour cela que son côté « tendance » séduise une clientèle urbaine aisée. Il deviendrait alors le premier véhicule urbain de série à usage privé en tout électrique, et contribuerait, par ses quantités, à l’amélioration des technologies des coûts de batteries, et la mise en place des infrastructures privées pour les recharges.