États-Unis : les énergies renouvelables arrivent en ville

États-Unis : les énergies renouvelables arrivent en ville
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Principales villes des États-Unis participant au…
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Un grand nombre de villes dans le monde affichent aujourd'hui des ambitions en matière de promotion des énergies renouvelables. L'étude de l'approvisionnement des villes américaines montre néanmoins une très lente progression de la part des énergies renouvelables dans la fourniture d'électricité. Un résultat qui amène à s'interroger sur la manière dont les villes pourraient produire elles-mêmes des énergies propres.

À l'heure où les initiatives de " villes vertes " (climate-friendly cities) se multiplient à travers le monde, on observe un véritable engouement pour les énergies renouvelables. De plus en plus d'autorités locales définissent des objectifs qui précisent la quantité d'énergie d'origine renouvelable au regard de l'ensemble des sources d'approvisionnement, acquièrent de l'énergie verte pour alimenter les structures publiques, sensibilisent la population aux avantages des énergies renouvelables et réforment diverses taxes et règles de zonage afin d'encourager l'investissement privé.

À San Francisco, les autorités locales visent la production de 150 mégawatts (MW) de puissance éolienne et de 50 MW d'énergie solaire en ville d'ici 20121. En 2007, la ville de Chicago s'est fixé pour but d'acheter suffisamment d'énergie renouvelable pour réduire de 20 % les émissions de gaz à effet de serre (GES) que dégage la production d'électricité pour la ville2. Plus récemment, le plan Solar LA de Los Angeles propose d'étoffer le portefeuille solaire de la ville d'un facteur 100, avec la production de 1 300 MW par les systèmes photovoltaïques (PV) détenus par des particuliers, des entreprises ou la ville d'ici 20203. Sur le papier, ces objectifs semblent prometteurs, mais si l'on examine concrètement où en sont la plupart des villes, on constate que la marge d'amélioration reste considérable. Grosso modo, l'approvisionnement énergétique des villes aujourd'hui est le même que celui d'il y a cinq ans, ou même de l'année dernière, les " nouvelles " énergies renouvelables (éolienne, solaire, marémotrice ou reposant sur la biomasse) ne s'installant qu'à la marge dans les parcs de production locaux. Ainsi à New York, le pic de demande d'électricité durant les jours les plus chauds de l'été s'élève à environ 11 400 MW. Or les systèmes d'énergie renouvelable déployés dans la ville ne permettent de produire que 5 MW, soit guère plus de 0,04 % de ce pic. Et ce chiffre n'a que peu progressé au cours des cinq dernières années.

tendances de consommation

Il est notoirement difficile d'obtenir des données sur le profil d'approvisionnement énergétique de la plupart des villes. Beaucoup d'équipements collectifs n'indiquent pas quelles sources d'énergie ils utilisent et lorsqu'ils le font, ils regroupent souvent différentes formes d'énergie renouvelable dans une même catégorie, si bien que l'analyse de ces chiffres ne permet pas de dire si les préférences évoluent.

De plus, les bases de données fiables sont peu nombreuses et se contentent d'observer l'utilisation des énergies renouvelables dans différentes villes. San Francisco et Boston disposent toutes deux d'un site internet qui répertorie l'emplacement de tous les équipements solaires déployés à travers la ville, mais des problèmes de confiden- tialité empêchent la plupart des entreprises d'électricité de communiquer ces informations.

Aux États-Unis, l'Agence fédérale de protection de l'environnement (Environmental Protection Agency, EPA) repère les " utilisateurs d'électricité verte Les utilisateurs d'électricité verte (green power users) soit produisent de l'électricité à partir d'une source renouvelable (par exemple au moyen de panneaux photovoltaïques installés sur les toits), soit achètent de l'électricité propre auprès de leur entreprise d'électricité, soit achètent des " certificats " verts (renewable energy certificates, REC) auprès de fournisseurs indépendants, preuve que de l'électricité provenant d'une source renouvelable a été produite. " sur l'ensemble du territoire. Ses chiffres les plus récents font apparaître de profondes différences d'une ville à l'autre, sachant que même lorsque les volumes acquis sont conséquents, cela ne représente qu'une fraction assez infime de la demande totale d'énergie dans la plupart des villes. Paradoxalement, il ressort que Houston et Dallas, les deux grandes capitales de l'industrie pétrolière américaine, consomment davantage d'électricité verte que n'importe quelle autre ville des États-Unis : plus d'un tiers de leur électricité provient de fermes éoliennes situées à quelques centaines de kilomètres de là, dans les plaines infertiles du Texas (cf. tableau 1).

Une base de données indépendante d'origine slovène repère les plus grandes installations solaires sur la planète Voir le site internet www.pvresources.com . Les données issues d'autodéclarations sont peut-être parfois peu fiables, mais il n'en ressort pas moins un constat analogue, à savoir que c'est dans des régions reculées, en dehors des villes, sur des sites étendus (plusieurs hectares) que même l'électricité solaire, qui est pourtant la technologie d'énergie renouvelable la plus facilement adaptable à un milieu urbain, progresse le plus. Ainsi, on dénombre désormais 17 grandes installations photovoltaïques (PV) dans les zones rurales d'Espagne, capables de produire plus de 20 MW de puissance crête La " puissance crête " caractérise la puissance d'un panneau ou d'un système photovoltaïque dans les conditions d'ensoleillement optimales. , et même 60 MW pour l'une d'entre elles. D'après la même base de données, les plus grands systèmes PV implantés à l'intérieur des villes sont nettement plus petits, avec une puissance crête ne dépassant généralement pas 2 à 3 MW.

Pourquoi les villes privilégient-elles les grandes centrales éloignées au lieu de se concentrer sur un déploiement au cœur de la ville ? À Paris, un souci de préservation du patrimoine interdit d'installer des systèmes d'énergie renouvelable sur les toits, sous peine de porter atteinte à sa célèbre esthétique architecturale. Dans d'autres villes, c'est à cause du coût associé à l'installation de milliers de petits systèmes que le choix se porte rapidement sur une grande installation située sur une parcelle n'ayant qu'un seul propriétaire.

Du point de vue d'une entreprise d'électricité, le plus simple est de travailler avec des systèmes qui s'intègrent aisément dans le réseau en place, avec une préférence pour de grandes centrales qui se connectent au réseau en un point unique. Dans les villes, la production est fondamentalement plus complexe et nécessite un examen technique de chaque installation afin de s'assurer que son déploiement ne mettra pas en péril la sécurité publique ou ne nuira pas à la qualité de service dont bénéficient les autres clients du réseau.

Enfin se pose inéluctablement la question du coût de ces technologies. Toutes les installations, qu'elles fonctionnent à partir du vent, du soleil ou de la biomasse, peuvent tirer parti d'économies d'échelle significatives, les installations plus grandes pouvant produire de l'électricité à un coût nettement plus compétitif que les petites. La faiblesse du niveau de prix pour les installations de grande échelle tient notamment au fait qu'elles sont généralement situées dans des zones où les ressources sont optimales. Dans les villes, il est bien plus compliqué de déployer une technologie solaire ou éolienne, puisque la densité de l'environnement urbain peut induire des problèmes d'ombre ou expliquer les fortes variations de la puissance du vent d'un quartier à l'autre4-5.

Quel est donc le problème ?

Si notre objectif premier est de réduire les émissions de GES, alors la tendance à recourir à de grandes installations en dehors des villes ne pose a priori pas de problème, puisque, où qu'elles soient situées, elles permettent de produire de l'électricité renouvelable sans émission de GES, et contribuent, partant, à la lutte contre le changement climatique. On déplore, certes, quelques pertes d'efficience lors du transport de l'électricité sur de longues distances vers une ville, mais celles-ci doivent être mises en regard des avantages découlant des économies d'échelle obtenues grâce à la taille des systèmes.

Cependant, l'on peut préférer que notre énergie renouvelable soit déployée au cœur de la ville pour bien des raisons. La création d'emplois est un paramètre important : l'implantation de ces systèmes sur les bâtiments de la ville nécessite évidemment un grand nombre d'installateurs. Deuxièmement, il faut garder à l'esprit que l'énergie renouvelable peut faire bien plus que produire de l'électricité : en exploitant le pouvoir de refroidissement naturel de la terre, les systèmes géothermiques peuvent réduire la quantité d'énergie nécessaire à la satisfaction des besoins de chauffage ou de refroidissement des bâtiments. C'est lorsqu'elle est installée sur site que cette technologie est la plus rentable.

Troisièmement, il ne faut pas négliger le fait que le déploiement à l'intérieur des villes peut se révéler particulièrement précieux les jours de forte chaleur, " écrêtant " la demande de pointe pour la ramener à des niveaux plus gérables, ce qui évite les pannes sur les portions les plus anciennes du réseau, et retarde, voire élimine, la nécessité d'une coûteuse modernisation du réseau.

Enfin, nous ne pouvons pas nous contenter d'observer la situation du point de vue des pays développés. En Afrique, en Amérique latine et en Asie, les villes connaissent une croissance phénoménale (lire repère 13). L'expansion des villes au-delà de leurs limites actuelles offre de formidables opportunités d'opérer un bond technologique et d'adopter directement des systèmes d'énergie renouvelable dans les nouveaux projets d'infrastructure.

Le mouvement vers l'" écocité " repousse les limites de ces efforts, maximisant le rôle que jouent les énergies renouvelables dans l'approvisionnement en électricité de la ville. Ainsi, juste à côté d'Abou Dhabi, les urbanistes de la nouvelle ville de Masdar prévoient de créer une ville compacte de 45 000 habitants qui s'auto-alimente entièrement, par du solaire photovoltaïque (130 MW), des turbines éoliennes (20 MW), des installations de valorisation énergétique des déchets et le refroidissement solaire du district6. La première phase du projet a commencé par la construction d'une centrale solaire PV de 10 MW sur 22 hectares, achevée en juin dernier ; elle produira une partie de l'énergie requise pour construire la ville.

Doit-on conclure du cas Masdar qu'un déploiement significatif d'énergies renouvelables ne sera possible que dans les villes nouvelles ? Ou bien les villes existantes parviendront-elles à trouver une synergie entre leurs sources d'énergie, afin de relever leur taux de déploiement et d'utilisation de leurs énergies renouvelables locales ? Il est encore trop tôt pour le dire.

Parce que les villes veulent absolument réduire leur empreinte environnementale et promouvoir leur développement économique, les énergies renouvelables doivent devenir et deviendront une composante centrale des systèmes urbains de production d'énergie. On peut débattre du juste équilibre entre les grandes installations hors de la ville et les ressources distribuées en ville, mais le choix dépendra vraisemblablement des ressources et de la situation économique locales, de l'action publique à tous les niveaux et de l'innovation technologique et entrepreneuriale. Quoi qu'il en soit, à l'heure actuelle, la marge de progression est considérable.

Principales villes des États-Unis participant au programme de partenariat pour l'électricité verte de l'EPA

Source : EPA, Green Power Partnership, Top 20 Local Government Partner List, au 7 juillet 2009 (disponible sur le site internet www.epa.gov).

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