Comment l'Ukraine peut-elle reconstruire son système énergétique ?

L'infrastructure énergétique compte parmi les principales cibles des attaques russes contre l'Ukraine. L'ampleur des destructions est énorme. "Un an après le début de la guerre, en février 2022, 76 pour cent des centrales thermiques étaient détruites, entre-temps, ce sont 95 pour cent", déclare la scientifique ukrainienne Iryna Doronina : "Et toutes les grandes centrales hydroélectriques sont également hors service". La destruction à l'explosif du barrage de Kachovka s'est avérée particulièrement dévastatrice. L'énorme quantité d'eau qui s'est déversée - la surface du lac de retenue était une fois et demie plus grande que le canton de Zurich - a détruit des milliers d'habitations et transformé le lac de retenue en un désert.

Iryna Doronina, enseignante à l'Université nationale d'économie de Kiev avant la guerre, a rejoint l'ETH Zurich en 2022 en tant que "FNS Scholar at Risk". Ce programme permet aux hautes écoles suisses d'engager des chercheurs menacés pour une durée déterminée avec le soutien financier du Fonds national suisse. Jusqu'en 2024, Doronina a ensuite fait de la recherche en tant que Senior Researcher à l'Institut pour la science, la technologie et la politique (ISPT) de l'ETH. Aujourd'hui, elle fait de la recherche à l'Université technique de Munich (TUM). ? Zurich, elle a travaillé en étroite collaboration avec les groupes d'Adrienne Grêt-Regamey, professeure de planification des paysages et des systèmes environnementaux (PLUS), et de Tobias Schmidt, professeur de politique énergétique et technologique et directeur de l'ISTP.

Les chercheurs se sont notamment penchés sur la question de savoir pourquoi les énergies renouvelables devraient être au premier plan lors de la reconstruction du système électrique ukrainien. Les résultats sont désormais disponibles dans Joule une revue de premier plan dans le domaine de la recherche énergétique. Des chercheurs de l'Université technique de Munich et de l'Université de Bayreuth ont également apporté une contribution importante à cette publication. "Nous constatons que depuis février 2022, pratiquement toutes les grandes centrales électriques centralisées ont été attaquées. Cela a fait chuter la capacité totale de production d'électricité à environ un tiers de son niveau d'avant-guerre", explique Tobias Schmidt, "et le réseau a également été considérablement affaibli par des attaques contre les lignes de transmission et les sous-stations, en particulier à l'est".

Les réserves de capacité sont une clé de la survie

Dans leur étude, les chercheurs ont combiné des analyses géospatiales et politiques. "Notre étude présente la première cartographie complète et géospatiale du système électrique ukrainien en février 2022 et des destructions qui ont suivi pendant la guerre", explique Adrienne Grêt-Regamey, "nous montrons en outre le potentiel des énergies renouvelables pour l'Ukraine et identifions les conditions politiques et réglementaires nécessaires pour faciliter les investissements".

Dans un premier temps, les chercheurs ont établi une carte détaillée de l'infrastructure énergétique ukrainienne avant 2022. "Nous voulions savoir quelle était la capacité énergétique installée et avons cartographié 1626 objets", raconte Doronina : "Ces informations sur les installations, les sites, la puissance, la production et la consommation servent de base pour les analyses ultérieures."Avec 59 gigawatts de puissance installée, l'Ukraine comptait avant 2022 parmi les plus grands producteurs d'énergie en Europe. Le pays lui-même avait besoin de 22 gigawatts. " L'Ukraine disposait donc d'importantes réserves de capacité. Celles-ci ont aidé mon pays à survivre pendant la guerre ", résume Iryna Doronina.

L'énergie nucléaire joue un r?le important. Certes, Zaporijjia, la plus grande centrale nucléaire d'Europe, située dans le sud-ouest de l'Ukraine, a été occupée par les troupes russes et ne fournit plus d'électricité depuis septembre 2022. Mais trois centrales nucléaires à l'est et au sud, avec sept réacteurs, restent en service et continuent d'approvisionner l'Ukraine en électricité. Toutefois, la Russie attaque régulièrement le réseau de distribution, ce qui entra?ne des coupures de courant pendant des heures, comme dans la capitale Kyiv. "C'est pourquoi l'Ukraine devrait développer un système d'approvisionnement en électricité décentralisé", explique Iryna Doronina. Un système centralisé est plus facile à attaquer, alors que les installations indépendantes les unes des autres sont plus résistantes à la guerre et aux crises.

Transition vers un système énergétique décentralisé

Les énergies renouvelables, telles que le solaire et l'éolien, sont particulièrement adaptées à une infrastructure décentralisée et peuvent être installées beaucoup plus rapidement que les installations conventionnelles centralisées. "Les communes doivent toutefois avoir la possibilité de produire suffisamment d'énergie renouvelable sur leur territoire pour couvrir leur consommation", conclut Doronina.

Les chercheurs ont établi des cartes à haute résolution pour différentes régions d'Ukraine. Celles-ci indiquent les zones où la production d'énergie solaire et éolienne est la plus avantageuse. L'équipe a pris en compte différents critères tels que l'altitude et la topographie, la densité de population, la distance par rapport aux habitations ou aux réseaux électriques. "Nous avons soigneusement examiné les zones protégées et les terres agricoles d'?tat et nous nous sommes assurés que les exigences et les restrictions de la législation ukrainienne étaient pleinement respectées", explique Doronina.

?norme potentiel de l'énergie solaire et éolienne

Dans un deuxième temps, les chercheurs ont évalué la puissance énergétique potentielle par région. Ce potentiel technique est énorme. Ainsi, les chercheurs estiment que le potentiel de l'énergie éolienne est d'environ 180 gigawatts et celui de l'énergie solaire d'environ 39 gigawatts. Une telle capacité totale de 219 gigawatts dépasserait de loin la capacité de production de 59 gigawatts que l'Ukraine réalisait au début de la guerre. Enfin, les chercheurs constatent que le potentiel des énergies renouvelables dans tous les réseaux électriques régionaux dépasse de loin la capacité de production d'électricité détruite pendant la guerre.

Les chercheurs utilisent le potentiel technique au niveau régional, ainsi que les facteurs sociopolitiques, économiques, environnementaux et technologiques, afin de déterminer quelles régions sont les plus appropriées pour la transition de l'Ukraine vers des systèmes d'énergie renouvelable. Au niveau régional, le plus grand potentiel pour l'énergie solaire et éolienne se trouve dans le sud et l'est de l'Ukraine.

Soutenir un nouveau système énergétique bien géré

Jusqu'à présent, en revanche, l'infrastructure énergétique ukrainienne était monopolisée par un ou deux oligarques. "Ceux-ci contr?laient le marché national de l'énergie et collaboraient avec la Russie. C'était aussi un terrain propice à la corruption", explique Vasyl Doronin, directeur de l'Organisation non gouvernementale ukrainienne pour l'hydrogène et co-auteur de l'étude.

"La transparence de nos résultats réduit le risque de corruption, car les approches proposées pour prioriser les zones ayant un plus grand potentiel et un besoin urgent d'assainissement sont scientifiquement fondées et équilibrées", explique Doronina : "Les cartes et les bases de données développées aident à la prise de décision politique et constituent le moyen le plus rapide de répondre aux besoins énergétiques fondamentaux de la population."

En outre, la qualité de la préparation des projets sera améliorée et le risque pour les investisseurs sera réduit une fois que les besoins d'investissement auront été clarifiés. "Cette étude, pionnière dans son domaine, a été l'une des premières à prendre en compte les exigences de la directive européenne sur les énergies renouvelables III (RED III) afin d'identifier les zones dans lesquelles les énergies renouvelables devraient être rapidement promues", explique Vasyl Doronin. Les résultats ont été présentés au Centre commun de recherche de la Commission européenne aux Pays-Bas.

"Nous voulons vivre à nouveau en Ukraine et espérons pouvoir développer le pays gr?ce à nos résultats", explique Iryna Doronina. Avec ses recherches, elle veut fournir les bases d'un manuel qui permettra aux communes ukrainiennes de changer de mode d'approvisionnement énergétique. Son objectif est un "atlas du potentiel de transformation du secteur énergétique".

Informations pour les autorités suisses

Les expériences de l'Ukraine contiennent également des enseignements précieux pour la protection de la population suisse. Ainsi, Doronina a fourni à l'Office fédéral de la protection de la population (OFPP) non seulement des informations détaillées sur l'infrastructure énergétique ukrainienne et sa destruction, mais aussi sur les dommages de guerre pour le secteur agricole et le secteur de l'éducation, c'est-à-dire les écoles ou les jardins d'enfants. "Nous avons montré comment la guerre avait affecté les infrastructures civiles en Ukraine, afin que les Suisses et les Suissesses puissent voir ce qu'il en est réellement chez nous et ce qui pourrait aussi se passer ailleurs", explique Doronina.

Doronina et ses collègues ont également présenté leurs recherches lors de la manifestation "Re-Thinking Energy Infrastructure : Empowering Decarbonisation - Moving from Strategy to Implementation", co-organisée par l'ETH Zurich en janvier dernier à la House of Switzerland du WEF à Davos.