Power Systems 2050 – Guidelines for Design

Groupe de travail européen pour un référentiel méthodologique
portant sur la scénarisation des systèmes électriques

Contexte du groupe de travail

Les enjeux climatiques et les menaces qui pèsent sur l’approvisionnement futur en énergies fossiles ont conduit de nombreuses institutions, entreprises et associations, françaises et européennes, à mener des études prospectives explorant les possibilités (et les contreparties associées) d’une évolution vers des systèmes énergétiques moins carbonés et plus « durables ».

Une grande variété d’études prospectives est désormais disponible dans l’espace public. Elles mettent généralement en jeu des scénarios de sortie des énergies fossiles. Parmi les plus connues et discutées en France, on trouve les études ADEME (100% ENR publiée en 2015, Visions 2030-2050 mise à jour en 2017, et en 2018 les Trajectoires 2060), l’étude de l’Alliance Nationale de Coordination de la Recherche pour l’Energie (ANCRE), l’étude négaWatt, ou encore le bilan prévisionnel de RTE et ses 4 scénarios moyen-terme (Ampère, Watt, Volt, Hertz), publiés annuellement. Au niveau européen, la European Climate Foundation a produit en 2010 sa Roadmap 2050, inspirant la Commission Européenne pour sa Energy Roadmap 2050 publiée en 2011. La Société Française de l’Energie Nucléaire (SFEN) a également publié en 2018 une étude prospective sur le mix électrique européen.

Les scénarios mis en jeu dans ces études font largement appel à des productions électriques décarbonées. Celles-ci peuvent être pilotables dans une plus ou moins large mesure (l’hydroélectricité, la biomasse et – partiellement – le nucléaire), ou bien fatales (et variables, telles l’éolien et le photovoltaïque, ou non-variables, telles l’hydraulique au fil de l’eau et le solaire à concentration).

En fonction des tensions potentielles entre gestion de la production et de la demande, ces scénarios envisagent un recours plus ou moins massif à des procédés de stockage ou de décalage temporel de la production (batteries, STEP, volants d’inertie, etc.) ou à des procédés d’effacement ou de décalage temporel de la demande, ou encore au maintien de centrales thermiques, éventuellement avec capture et stockage de CO2.

La complexité et la diversité des scénarios proposés rend difficile l’appréciation de la performance d’un scénario donné, en tant qu’outil de prise de décision. Les périmètres géographique, fonctionnel, et temporel sont rarement identiques. Les objectifs des scénarios sont divers. Les variables utilisées, la manière de les présenter, ainsi que les modèles utilisés pour générer les résultats sont différents. Le degré de publication des données est également propre à chaque étude. Au final, de manière collective, l’ensemble des scénarios publiés forme un piètre élément de prise de décision pour le décideur politique.

Objectifs

Partant de ce constat, The Shift Project souhaite proposer un référentiel méthodologique partagé, en créant un groupe de travail d’experts européens qui s’accordera sur les modalités indispensables à la compréhension et à la clarification du positionnement des scénarios d’évolution des systèmes électriques les uns par rapport aux autres.

L’objectif de ce cadre méthodologique est double :

  • Il s’adresse d’une part au public non expert des études prospectives (le grand public, mais également le décideur politique), par un effort de décodage des divers sujets qui sont traités dans les études prospectives, ou qui seront amenés à l’être dans les prochaines études prospectives. L’objectif est ici de fournir des clés de compréhension critiques sur les scénarios de transition à ce public : quels sujets y sont abordés, ce qu’ils signifient, les différentes manières de les aborder…
  • Il s’adresse d’autre part aux producteurs d’études prospectives, par un ensemble de recommandations leur permettant de rendre leurs productions plus transparentes, plus compréhensibles, et plus claires quant à leur positionnement par rapport à d’autres études.

Le référentiel méthodologique sera construit en consultation avec les experts de la scénarisation, composé d’universitaires, de professionnels du secteur de l’électricité, de scénaristes et du monde associatif. Le référentiel sera accompagné d’une grille de synthèse permettant de situer l’étude prospective et ses scénarios par rapport aux autres études de manière claire, rapide et transparente. Cette grille, une fois remplie pour chaque étude, sera destinée au public-cible des scénarios.

Notre périmètre technique

Notre périmètre est très large : nous souhaitons nous focaliser sur le système électrique, mais cela implique de tenir compte de tous les systèmes qui l’environnent et qui interagissent avec lui. La figure ci-dessous explicite le périmètre de notre sujet : y est représenté le système environnemental (la planète Terre), dans lequel les Hommes s’organisent, produisent, échangent et consomment (c’est le système socio-économique) ; un sous-ensemble du système socio-économique est le système énergétique, qui représente la manière dont les Hommes extraient, échangent, transportent, transforment et consomment de l’énergie ; au sein du système énergétique, le sous-système électrique interagit avec les autres sous-système énergétiques (système gazier, pétrolier, etc), mais également avec le système socio-économique et l’environnement. Toutes ces interactions seront des sujets de notre référentiel méthodologique.

Méthode et calendrier

Le travail, débuté en janvier 2018, se compose des tâches suivantes :

  • Dans un premier temps, nous avons établi une liste de sujets qui, d’après le groupe de travail et les experts interrogés, sont les sujets sur lesquels les études prospectives devraient se positionner et justifier de leur stratégie. La liste est extrêmement variée et se veut exhaustive. Elle contient plus d’une centaine de sujets. Par exemple, la stratégie globale des études prospectives, le narratif et les périmètres de chaque scénario, les analyses de sensibilité effectuées, les modèles utilisés, l’ensemble des variables relatives au système électrique mais aussi à ses interactions avec les systèmes qui l’entourent, seront abordés.
  • Pour chacun de ces sujets, nous nous sommes fixés deux objectifs : rendre le sujet accessible à un public non expert, et produire un ensemble de recommandations à destination des producteurs de scénarios. Cet important travail se base sur la littérature existante (pour comprendre et synthétiser le sujet) ainsi que sur des analyses des scénarios existants (pour observer les pratiques actuelles sur chaque sujet).
  • Nous avons organisé, de fin septembre à fin novembre 2018, un ensemble de 5 ateliers thématiques réunissant des experts des différents sujets abordés, afin de valider les éléments de synthèse, et de discuter des recommandations à faire pour les prochaines études prospectives.
  • Nous construirons ensuite le référentiel méthodologique et la grille de synthèse des scénarios. Cette construction se basera sur les résultats des ateliers thématiques.
  • Nous mettrons en application la grille de synthèse des scénarios sur quelques scénarios sélectionnés, pour évaluer sa pertinence, éventuellement la retoucher, et comprendre l’écart entre les attentes de notre référentiel et ce qui est déjà fait dans les études prospectives existantes.
  • Nous produirons enfin un document fournissant des clés de compréhension au lecteur de scénario non-expert : qu’est-ce qu’une étude prospective ; un scénario ; un système énergétique ; un système électrique ; que devrait contenir un rapport d’étude prospective, en terme d’hypothèses, de narratif ; à quel point peut-on attendre de la transparence d’une telle étude, etc ?

Calendrier prévisionnel

Cet ambitieux projet s’étendra sur l’année 2018 et devrait donner lieu à la publication du référentiel en milieu d’année 2019. Un événement réunissant un ensemble d’experts aura lieu mi-mai afin de discuter d’une version draft du référentiel. Le référentiel final, tenant compte des retours de cet événement, sera ensuite publié.

Composition du groupe de travail

  • Christophe Bonnery – directeur prospective et économie, ENEDIS
  • Anne Bringault – responsable coordination transition énergétique au CLER et au RAC-F.
  • Patrick Criqui – directeur de recherche émérite au Laboratoire d’économie appliquée de Grenoble
  • Robin Girard – enseignant chercheur en énergies renouvelables et systèmes énergétiques, Sophia Antipolis et Mines ParisTech
  • Tanguy Le Guen – associé sénior au sein de la division stratégie d’ENGIE
  • Robert Lowe – directeur adjoint de l’Energy Institute de University College of London
  • Jacques Percebois – professeur émérite à l’Université de Montpellier, directeur du Centre de recherche en économie et droit de l’énergie
  • Dimitri Pescia – associé senior chargé de la coopération énergétique européenne à AgoraEnergiewende
  • Laurent Schmitt – secrétaire général, ENTSO-E
  • Vera Silva – directrice de programme de recherche au sein de la division R&D, EDF
  • Philippe Torrion – ex-directeur innovation et stratégie, ex-EDF
  • Nicolas Raillard, Chef de projet, The Shift Project

Nicolas Raillard a rejoint l’équipe du Shift après avoir été ingénieur en stratégie système pendant 4 ans dans l’aéronautique. Initialement diplômé de l’ISAE-Supaéro et du Georgia Institute of Technology (USA), il a ensuite obtenu le mastère spécialisé « Environment International Management » des Mines ParisTech / Tsinghua University (Chine). Il met aujourd’hui en œuvre dans la transition écologique ses compétences en gestion des systèmes complexes, et notamment dans la mobilité périurbaine et les systèmes électriques. Contact : nicolas.raillard@theshiftproject.org

Présentation du projet aux Ateliers du Shift du 8 février 2018

Note de présentation :