Si nous voulons nous débarrasser des combustibles fossiles à l'échelle nationale, il y a beaucoup à faire. Ce sera un projet de génération, c'est clair. Les chercheurs de l'Empa Martin Rüdisüli, Sinan Teske et Urs Elber ont maintenant calculé la longueur et la pente du chemin vers un système énergétique durable; leur étude a été publiée fin juin dans la revue Énergies .

Les chercheurs ont choisi une approche conservatrice et ont initialement collecté des données réelles sur la consommation d'électricité, besoins de chauffage et consommation d'eau chaude en Suisse. Ces données ont ensuite servi de base à une expérience de pensée. Les besoins en électricité de la Suisse sont encore assez faciles à déterminer :le gestionnaire de réseau suisse Swissgrid fournit des valeurs détaillées pour chaque quart d'heure chaque jour de l'année. Les besoins en énergie de chauffage et en eau chaude deviennent de plus en plus difficiles. Les experts de l'Empa ont utilisé les données du fournisseur de chauffage urbain REFUNA, qui alimente plusieurs communes de la basse vallée de l'Aar en chaleur résiduelle de la centrale nucléaire de Beznau. Une analyse des données a montré que les besoins en chaleur des maisons connectées sont assez bien corrélés avec la température extérieure - et les nuits plus chaudes que 18 degrés Celsius, la chaleur n'est donc utilisée que pour l'eau de process et l'eau de douche.

Systèmes de chauffage électrifiants et voitures

Pour leur expérience de pensée, les chercheurs ont fait diverses hypothèses. Premièrement, la plupart des résidents suisses se comportent comme des habitants de la basse vallée de l'Aar et vivent dans des bâtiments similaires. Deuxièmement, pour sortir du fioul et du gaz naturel, les besoins en chauffage de tous les bâtiments seront d'abord réduits d'environ 42 % grâce à des mesures de rénovation; puis 3/4 des besoins de chauffage restants dans les maisons et appartements ainsi rénovés seront réalisés avec des pompes à chaleur électriques. Et troisièmement :la mobilité sera électrifiée dans la mesure où environ 2/3 de tous les déplacements en voiture particulière pourront se faire électriquement, ce qui correspond à environ 20 % de tous les kilomètres parcourus. Trafic de fret et trajets long-courriers, d'autre part, ne sont pas si faciles à convertir, c'est pourquoi ils ont été exclus de l'électrification de la mobilité dans l'étude.

Les centrales nucléaires ne jouent plus de rôle dans l'étude de l'Empa, car la sortie du nucléaire a été décidée depuis le référendum sur la loi sur l'énergie de mai 2017. les chercheurs s'attendaient à une forte expansion du photovoltaïque; la moitié des surfaces de toitures en Suisse classées de bonnes à exceptionnellement adaptées dans le cadre du projet www.sonnendach.ch sont équipées de cellules solaires. Cela correspond à environ un tiers de toutes les surfaces de toiture en Suisse.

De combien la demande en électricité augmente-t-elle ?

Prochain, les chercheurs ont déterminé la consommation électrique résultante, qui devrait augmenter d'environ 13,7 térawattheures par an en raison des pompes à chaleur et des véhicules électriques, c'est-à-dire d'environ 25 % par rapport à aujourd'hui. Plus alarmant encore que cette augmentation significative de la consommation, cependant, était l'écart temporel entre la production et la demande d'électricité :les cellules solaires produisent le plus d'électricité en été, mais les pompes à chaleur et les voitures chauffées nécessitent une quantité particulièrement importante d'électricité en hiver. Il en résulte un écart d'approvisionnement saisonnier.

Cela pourrait être compensé par l'importation d'électricité des pays voisins, comme c'est déjà le cas aujourd'hui en cas de pénurie. Mais notre CO 2 l'équilibre en souffrira probablement, car l'électricité en provenance d'Europe aggrave souvent massivement le CO 2 solde de la Suisse, qui a été si soigneusement électrifiée. Les pompes à chaleur et les voitures électriques profitent donc le plus au climat si l'électricité qui leur est nécessaire est également renouvelable.

Que proposent les chercheurs ?

Cependant, l'étude de l'Empa fournit également des informations précieuses sur la manière de mettre en œuvre un système à faible émission de CO 2 système énergétique. Premièrement, il est plus logique de remplacer les systèmes de chauffage au fioul par des pompes à chaleur si les bâtiments sont isolés à l'aide d'une technologie de pointe. Car une pompe à chaleur sans isolation adaptée est nettement moins performante. Deuxièmement, chaque centrale nucléaire doit être remplacée par environ huit fois la production photovoltaïque. Pourquoi? Une centrale nucléaire en livre environ 8, 000 heures d'électricité par an—une cellule solaire, cependant, seulement 1, 000 heures. Cela signifie un grand nombre de panneaux solaires, sur toutes les surfaces disponibles. Troisièmement, nous avons besoin d'autant de capacité de stockage que possible pour l'énergie solaire - à la fois des installations de stockage de batteries locales et des installations de stockage par pompage ainsi que d'autres technologies de stockage, en particulier les installations de stockage de chaleur (géothermique), mais aussi des technologies de conversion de l'électricité en sources d'énergie chimiques. C'est parce que le soleil brille assez fort seulement quelques heures par jour pour remplir les réserves. Pour le reste du temps, l'énergie stockée doit durer.

Quatrièmement, nous devons créer des installations saisonnières de stockage de chaleur afin de réduire les besoins en électricité des pompes à chaleur en hiver. Cinquièmement, nous devons mieux faire correspondre l'offre et la demande d'énergie. Il y aura beaucoup d'énergie solaire et de chaleur en été, mais en hiver, les énergies renouvelables en particulier seront une denrée rare (et donc chère) à l'avenir. Sixièmement — et c'est la bonne nouvelle :l'électromobilité ne fait pas pencher la balance. Sous les hypothèses émises, la recharge quotidienne des véhicules électriques à domicile, au travail ou lors des courses ne génère que des pointes de demande d'électricité relativement faibles par rapport à la fourniture de chaleur électrique. Un préalable pour cela, cependant, est des réseaux appropriés avec une capacité suffisante.

Si d'autres énergies renouvelables telles que l'énergie éolienne, l'énergie géothermique, plus de biomasse et un peu plus d'hydroélectricité sont réalisées en hiver à l'avenir, l'écart de couverture va se réduire, cependant, il ne sera probablement pas possible de le fermer complètement. L'électrification de la chaleur et de la mobilité ne résoudra donc pas à elle seule le problème. « Pour réussir la conversion durable de notre système énergétique, nous avons besoin à la fois de court et de long terme, c'est-à-dire saisonnier — technologies de stockage d'énergie. C'est pourquoi nous ne devons pas monter les secteurs énergétiques les uns contre les autres, mais gardez toutes les options techniques ouvertes, " dit Martin Rüdisüli. Et Sinan Teske d'ajouter :" Nous devons apprendre de la nature comment gérer l'énergie solaire, qui n'est pas disponible toute l'année. Nous pourrions stocker le plus possible en été et limiter nos besoins en hiver. Ou nous pourrions chercher des partenaires dans l'hémisphère sud de la terre qui peuvent capter l'énergie solaire et la livrer en Suisse quand l'hiver est là, et vice versa."