Ma?triser les besoins croissants en électricité de manière climatiquement neutre

La Suisse s'est fixé pour objectif de ne plus émettre d'émissions de gaz à effet de serre d'ici 2050. Avec cet objectif zéro net, elle souhaite apporter sa contribution à la limitation du réchauffement climatique à moins de 1,5 degré à l'échelle mondiale. Sous la direction de l'ETH Zurich, 25 institutions scientifiques suisses, entreprises industrielles et autorités fédérales ont étudié, dans le cadre du centre de compétences pour la recherche énergétique - mise à disposition d'électricité (SCCER-SoE), ce que signifie cet objectif pour les besoins futurs en électricité et quelle contribution peuvent notamment apporter la géothermie et l'énergie hydraulique. L'accent du projet s'est déplacé des énergies renouvelables, qui rempla?aient l'énergie nucléaire au début, vers une problématique beaucoup plus vaste : le système énergétique de l'avenir ne doit pas seulement fournir plus d'électricité, mais aussi, dans la mesure du possible, générer des émissions négatives. Cela nécessite des solutions beaucoup plus complètes et surtout plus intégrales.

Le mix électrique du futur

Les huit centres de compétences au total, sous la direction du SCCER-SoE, ont modélisé à l'aide de scénarios comment se composeront l'offre et la demande d'électricité à l'avenir. L'augmentation de la demande en électricité jusqu'en 2050 est majoritairement due à une électrification dans deux domaines : Les transports et le chauffage.

Pour couvrir l'augmentation de la demande qui en résultera, et notamment pour compenser la disparition des centrales nucléaires, l'offre d'énergie renouvelable devra quasiment doubler d'ici 2050. C'est le photovolta?que qui recèle le plus grand potentiel. "Mais celui-ci ne peut être exploité que si des mesures sont prises en parallèle pour compenser les fluctuations de cette forme d'énergie" souligne Peter Burgherr de l'Institut Paul Scherrer. Le photovolta?que est mal adapté pour fournir suffisamment d'électricité pendant les mois d'hiver et provoque un surplus d'énergie à midi pendant les mois d'été, ce qui peut mettre le réseau électrique à rude épreuve.

Pour mieux ma?triser la mise à disposition inégale d'électricité, il est décisif de mieux exploiter les potentiels des autres énergies renouvelables comme l'éolien, l'hydraulique, la biomasse et la géothermie. L'énergie excédentaire des installations photovolta?ques pourrait être stockée temporairement dans des batteries, utilisée pour des centrales de pompage-turbinage ou transformée en chaleur ou en hydrogène.

C'est là qu'intervient l'énergie hydraulique, la principale source d'énergie indigène actuelle et future en Suisse. Outre sa contribution directe à l'approvisionnement en électricité, elle assume un r?le important de stockage de l'énergie. Robert Boes, directeur de l'Institut d'essai des constructions hydrauliques, de l'hydrologie et de la glaciologie et professeur à l'ETH Zurich, relativise néanmoins ce potentiel : "Un développement significatif de l'hydroélectricité dans les décennies à venir n'est toutefois pas réaliste en raison des exigences élevées en matière de protection de l'environnement, de la rentabilité actuellement inexistante ou faible et de la faible acceptation de tels projets par la société". En complément, même avec des hypothèses optimistes, des importations d'électricité ou des centrales à gaz nationales seront donc toujours nécessaires pour couvrir les besoins.

En Suisse, la géothermie a le potentiel de contribuer à l'avenir à l'approvisionnement en électricité et de couvrir une grande partie des besoins en chaleur pour le chauffage, l'eau chaude et certains processus industriels. Pour ce faire, il est possible d'une part de chauffer de l'eau dans le sous-sol et de l'extraire ensuite. D'autre part, le sous-sol peut servir de réservoir pour l'eau chauffée en surface, par exemple au moyen d'un surplus d'énergie provenant de la photovolta?que ou des usines d'incinération des ordures ménagères.

Pas sans émissions négatives

Outre le développement des énergies renouvelables, une augmentation de l'efficacité des technologies existantes et des mesures visant à réduire au maximum la consommation d'énergie, la Suisse a besoin d'émissions négatives supplémentaires pour atteindre l'objectif du zéro net. Ces émissions négatives peuvent par exemple être obtenues directement à partir de l'air ambiant (direct air capture) ou par la combustion de biomasse suivie d'un captage de CO₂-et le stockage à long terme dans le sous-sol. Les connaissances actuelles indiquent que les options de stockage dans le sous-sol suisse sont moins importantes qu'on ne l'espérait initialement, ce qui nécessite des études plus approfondies ainsi que des clarifications parallèles sur les options de stockage à l'étranger.

Les résultats des sept années de recherche du SCCER-SoE montrent qu'il est techniquement possible d'atteindre l'objectif du zéro net d'ici 2050. "Mais pour cela, des adaptations coordonnées et globales sont nécessaires dans de nombreux domaines différents, qui concernent l'ensemble de la société. En outre, nous ne devons pas perdre plus de temps si nous voulons atteindre les objectifs climatiques fixés d'ici 2050", souligne Domenico Giardini, professeur à l'ETH Zurich et directeur du SCCER-SoE.