Comment les voitures électriques et les pompes à chaleur aident la Suisse à mettre en œuvre sa stratégie énergétique

Les voitures électriques et les pompes à chaleur pourraient jouer un grand rôle dans la mise en œuvre de la stratégie énergétique suisse. Selon le conseiller fédéral, l'approvisionnement énergétique de la Suisse doit être neutre en CO2 d'ici 2050. Les pompes à chaleur doivent remplacer les chauffages au mazout et au gaz, et les voitures électriques progressivement les véhicules à combustion. Cela entraînera une nette augmentation des besoins en électricité - d'environ 56 térawattheures (TWh) aujourd'hui à environ 75 TWh par an d'ici 2050.

Un nouveau rapport du consortium de recherche suisse "PATHFNDR", auquel participe l'Institut Paul Scherrer PSI en tant que partenaire de recherche et qui est soutenu par l'office fédéral suisse de l'énergie dans le cadre du programme "SWEET", montre désormais que les pompes à chaleur et les voitures électriques peuvent être des fournisseurs de flexibilité importants pour le système électrique suisse en 2050, en plus de l'énergie hydraulique. Christian Schaffner, directeur de l'Energy Science Center à l'ETH Zurich et codirecteur du projet, explique : "Les deux technologies coordonnent mieux la consommation croissante d'électricité avec la production d'électricité à partir de sources d'énergie renouvelables. Cela soulage le réseau électrique, réduit les importations et diminue les prix de l'électricité sur le marché de gros - surtout pendant les mois d'hiver".

Ne consommer que lorsque le réseau n'est pas saturé

Cette flexibilité se manifeste au quotidien de la manière suivante : Lorsque la température extérieure est de 0°C, les pompes à chaleur à commande intelligente dans les bâtiments conformes à la norme Minergie peuvent s'arrêter jusqu'à dix heures sans que la température ambiante ne baisse sensiblement. Cela permet d'éviter qu'un trop grand nombre de pompes à chaleur fonctionnent en même temps et surchargent le réseau.

De même, les voitures électriques sont souvent branchées sur le réseau bien plus longtemps que nécessaire pour une charge complète - par exemple lorsqu'elles sont branchées dans le garage après le travail pour être rechargées. Cela permet d'optimiser le processus de charge en fonction de l'offre d'électricité. Selon l'étude, la recharge sur le lieu de travail serait particulièrement intéressante : "Pendant la journée, lorsque le soleil brille, de nombreux véhicules sont de toute façon garés sur des places de travail. S'ils se chargent à cet endroit, la production photovoltaïque pourrait être utilisée de manière optimale", explique Siobhan Powell, chercheuse en énergie à l'ETH Zurich et l'une des principales auteures.

Plus d'électricité, moins d'importations d'électricité

D'ici 2050, la Suisse veut couvrir 50 à 60 pour cent de ses besoins en électricité (45 TWh par an) avec de nouvelles sources d'énergie renouvelables comme le photovoltaïque, l'énergie éolienne ou la biomasse. Les modélisations des chercheurs montrent maintenant que cet objectif sera plus facile à atteindre grâce à la consommation flexible d'électricité des pompes à chaleur et des véhicules électriques.

Si les pompes à chaleur et les voitures électriques sont coordonnées et pilotées de manière flexible sur l'ensemble du territoire, la Suisse pourrait disposer d'environ quatre pour cent d'électricité renouvelable en plus en 2050. "La majeure partie de cette énergie est de l'électricité solaire au printemps et en été, qui est mieux répartie et ne doit donc pas être régulée", explique Powell.

A cela s'ajoute le fait que les pompes à chaleur flexibles et les voitures électriques pourraient faire baisser les importations nettes d'électricité d'environ 20 pour cent sur l'ensemble de l'année, notamment en raison d'exportations nettes plus élevées au printemps et en été. "Cela représente environ 1,8 TWh d'électricité, ce qui correspond à la consommation annuelle d'environ 0,5 million de ménages suisses", explique Powell. Selon l'étude, la Suisse importerait également environ 0,7 TWh d'électricité en moins pendant les mois d'hiver. Cela correspond à 4,4 % d'importations nettes en moins en hiver par rapport à un système énergétique sans pompes à chaleur à commande flexible ni voitures électriques.

Une électricité moins chère et moins de centrales à gaz

L'étude montre en outre que les prix de l'électricité dans le commerce de gros pourraient également baisser en raison d'une répartition plus régulière de l'offre et de la demande grâce aux pompes à chaleur flexibles et aux voitures électriques. Cette baisse du prix de l'électricité est la plus importante pendant les mois d'hiver, de janvier à mars, où les prix de gros pourraient baisser jusqu'à six pour cent.

Les chercheurs estiment en outre qu'un système électrique soutenu par des pompes à chaleur flexibles et des voitures électriques serait exploitable à un coût inférieur d'environ quatre pour cent à celui d'un système sans ces deux fournisseurs de flexibilité.

En outre, l'utilisation de pompes à chaleur à commande flexible et de voitures électriques en 2050 nécessiterait également la construction de moins de centrales à gaz et de batteries de stockage. Selon les estimations, le besoin d'investissement dans les centrales à gaz et les batteries diminue d'environ un tiers. "Les centrales à gaz et les batteries sont avant tout nécessaires pour compenser les pics de la demande en électricité. Si les véhicules électriques et les pompes à chaleur remplissent cette fonction, nous en aurons moins besoin", explique Powell.

Des charges de pointe plus basses dans les quartiers et une extension du réseau réduite

Si de nombreux ménages chargent leur voiture ou font fonctionner leur pompe à chaleur en même temps, des goulets d'étranglement risquent de se produire. Les lignes et les transformateurs actuels ne seraient souvent pas conçus pour ces charges et devraient être renforcés.

Les chercheurs ont étudié une cinquantaine de zones de réseau en Suisse. Ils arrivent à la conclusion que les pompes à chaleur et les voitures électriques à commande flexible feraient baisser les charges de pointe dans les quartiers, ce qui permettrait de retarder et de réduire les renforcements coûteux des réseaux de distribution. L'ampleur réelle de ces effets dépend également du fait qu'il s'agisse de zones urbaines ou rurales.

Des tarifs d'électricité qui récompensent les citoyens

Pour que les véhicules électriques et les pompes à chaleur puissent effectivement servir de fournisseurs de flexibilité d'ici 2050, ils doivent être équipés de la technologie de commande et de communication nécessaire. Actuellement, ce n'est pas encore le cas sur l'ensemble du territoire. Les auteurs de l'étude recommandent donc de ne subventionner que les systèmes qui peuvent également être exploités de manière flexible et intelligente.

En outre, les exploitants de véhicules électriques et de pompes à chaleur devraient être incités à adapter leur comportement en matière de chauffage et de charge. Pour y parvenir, l'étude recommande entre autres des tarifs d'électricité dynamiques qui récompensent la charge et le chauffage flexibles dans le temps. L'étude précise toutefois que les fortes différences locales en matière de tarifs d'électricité et de rétribution de l'injection rendent cette mesure difficile à mettre en œuvre en Suisse.

Les chercheurs soulignent en outre que les instruments de promotion sont très hétérogènes en Suisse et qu'il n'existe pas encore de "droit à la recharge" national pour les locataires de véhicules électriques. Cela doit changer rapidement.