Echelles de la production d'électricité: quel potentiel pour la décentralisation ?

Une mutation depuis 10 ans vers une production à l’échelle locale
Historiquement, la production d’électricité en Suisse était liée à une infrastructure centralisée, qui s’est constituée durant le XXe siècle autour d’un nombre limité de grandes installations. Cela correspond notamment aux grands barrages hydroélectriques alpins et aux cinq centrales nucléaires, ainsi que quelques centrales à biomasse et les usines d’incinération des ordures ménagères (UIOM). Depuis 10 ans pourtant, le développement rapide du solaire (photovoltaïque avant tout) a fait entrer la production d’énergie suisse dans une mutation vers un système plus décentralisé. Comme le montrent les graphiques de la statistique de l’énergie solaire, la production issue du photovoltaïque a en effet été multipliée par 100 entre 2007 et 2021, passant de 29 à 2'842 GWh annuels. Sur la seule année 2021, plus de 20'000 installations photovoltaïques de moins de 20 kW ont été installées.

Le solaire, moteur de la décentralisation
En Suisse, le sol est une ressource particulièrement rare et disputée, ce qui rend la création d’installations de grande surface au sol plus difficile. C’est notamment pour cette raison que l’OFEN a rapidement pris le parti de promouvoir le solaire sur les bâtiments, explique Leo-Philipp Heiniger, spécialiste des énergies renouvelables à l’Office fédéral de l’énergie OFEN. À cela s’ajoute l’intérêt de s’installer sur une infrastructure existante (des bâtiments), et nécessairement raccordée au réseau.

La Suisse compte ainsi près de 150'000 installations solaires aujourd’hui, pour une puissance solaire installée de 3.6 GW à fin 2021. Et la marge de progression est encore énorme. Leo-Philipp Heiniger parle d’un potentiel de 50 TWh, rien que pour les toitures, soit 13 à 14 fois la capacité de production actuelle. À cela s’ajoutent encore 17 TWh pour les façades, moins productives mais plus intéressantes en hiver en raison de la neige sur les toits. Malgré l’intérêt à réduire les coûts de production avec des installations de grande taille, ce potentiel gigantesque sur le bâti a fait de l’ombre aux installations centralisées.

Et pour les autres types d’énergie ?
Le solaire a permis d’ouvrir la brèche de la décentralisation de la production énergétique, mais pour des raisons propres à la technologie et à l’opportunité de s’installer sur le bâti. Pour les autres types d’énergies renouvelables, Leo-Philipp Heiniger nuance le potentiel de la décentralisation. Les scénarios développés dans les Perspectives énergétiques 2050+ de l’OFEN tablent en effet sur un développement massif du potentiel du solaire.

Dans le domaine hydroélectrique, les grands barrages et les grandes centrales sur les rivières ont déjà été complétés par des installations de plus ou moins grande taille (notamment sur les dix dernières années), pour atteindre aujourd’hui près de 1’400 installations. Le potentiel supplémentaire est ici conditionné aux bassins versants hydrologiques et aux arbitrages à faire par rapport à d’autres objectifs territoriaux (protection du paysage, biodiversité, etc.). En termes de production à petite échelle, la Suisse compte à ce jour plus de 1’000 petites centrales hydroélectriques (moins de 10 MW de puissance installée), dont la puissance installée est d'environ 760 MW et la production annuelle de 3’400 GWh. Les différentes estimations du potentiel supplémentaire disponible vont de 210 à 2’000 GWh/an (SuisseEnergie, 2020). La marge de progression de la petite hydraulique reste toutefois plus faible que celle de la grande hydraulique, et très loin en dessous de celle du photovoltaïque (basé sur OFEN 2019, PSI 2017, in SuisseEnergie, Les faits sur la petite hydraulique, déc. 2020).

Dans le domaine éolien, le nombre d’installations est encore relativement réduit (c.f. graphique ci-dessous), et concerne surtout de « grandes » éoliennes. Si le potentiel de développement est encore relativement important en Suisse (bien que largement inférieur à celui du solaire), ce type d’énergie présente moins d’intérêt pour la décentralisation et la production à petite échelle. Comme l’explique Leo-Philipp Heiniger, une éolienne de petite taille (quelques kW) aura un rendement jusqu’à 100fois inférieur par rapport à une grande éolienne, alors que le rendement d’un panneau solaire restera le même à ensoleillement égal. Ce facteur d’échelle s’explique par le fait que les vents les plus forts sont en altitude, et que le bâti environnant a tendance à perturber les vents localement. Le rapport coût-bénéfice s’en retrouve beaucoup moins avantageux.

Vers une flexibilisation de la production et de la consommation
La décentralisation de la production a amené avec elle de nouvelles opportunités ou enjeux d’ordre technique. En termes de réseau, Leo-Philipp Heiniger explique que la production (solaire) locale a l’avantage de pouvoir être consommée sur place, et de ne pas nécessiter de transformation, étant déjà à tension assez basse pour la consommation. L’autoconsommation du solaire ne permet cependant que ponctuellement de réduire les coûts du réseau (à part la question des pertes du transport). Dans la plupart des cas, une maison « solaire » aura quand même besoin de la même infrastructure pour l’hiver pour répondre au pic de consommation le soir en hiver, quand le solaire ne produit peu ou pas. En revanche, le spécialiste souligne que le fait de produire et consommer au même endroit permet de réfléchir à la flexibilisation du réseau, et à la question de la réduction des pics de consommation (éventuellement couplé à l’utilisation d’une batterie) à l’échelle de quartiers. Le Conseil Fédéral a mis en consultation un projet de loi visant à définir les conditions cadres et instruments nécessaires pour une plus grande flexibilisation du réseau, de la production et de la consommation (plus d’informations ici).

Nouveaux acteurs et évolution des rôles
Finalement, la décentralisation de la production d’énergie amène avec elle un changement au niveau des acteurs. Si la production était historiquement dans les mains de quelques grandes entreprises (elles-mêmes sous contrôle des cantons), on voit aujourd’hui arriver une multitude de producteurs-consommateurs privés. Leo-Philipp Heiniger s’en réjouit, et y voit une opportunité pour que la population prenne une part active dans la transition énergétique. En outre, cela ne concerne pas que les propriétaires privés, mais aussi les locataires, qui peuvent également prendre part à la création de coopératives de production énergétique par exemple. Les grandes entreprises de production et de distribution ont quant à elles adapté leurs activités pour proposer des services aux privés (décomptes et gestion de regroupements pour la consommation propre, etc.) et offrir des solutions de partenariat pour investir dans des centrales solaires sur des bâtiments publics par exemple. Cette décentralisation amène aussi les communes à prendre un rôle plus actif dans la transition énergétique, en encourageant le solaire sur leur territoire par des appels d’offre groupés, des soirées d’information, un soutien financier communal en plus du soutien fédéral, ou des réalisations sur les installations publiques (bâtiments communaux, écoles, etc.).

Pour aller plus loin :

• OFEN, Story map Perspectives énergétiques 2050+ : évolution de la production d'électricité
• OFEN, Story map Installations de production d’électricité en Suisse
• SuisseEnergie, Les faits sur la petite hydraulique