Le système électrique fait partie intégrante de notre quotidien. Lorsque l’on appuie sur un interrupteur, nous trouvons normal que l’ampoule s’allume instantanément ! Pourtant, nous mesurons mal la complexité de notre système électrique et les trésors de technologies qui sont nécessaires pour que chacun d’entre nous puisse bénéficier de cette énergie à tout moment. Voltalis vous emmène à la découverte des acteurs clés et du fonctionnement du système électrique en France, aujourd’hui en pleine mutation.
Qui sont les principaux acteurs du système électrique français ?
Le système électrique regroupe l’ensemble des activités de production, de transport, de distribution et de fourniture de l’électricité, ainsi que les consommateurs. Il assure aux entreprises et aux foyers français un approvisionnement continu et fiable en électricité.
Mais encore faut-il produire de l’électricité puis l’acheminer vers les consommateurs.
Au sein du système électrique, les réseaux sont le véritable trait d’union entre la production et la consommation d’électricité. C’est sur eux que reposent une grande part de la sécurité ainsi que la continuité de l’approvisionnement des Français.
De 1946 à 2004, EDF était l’unique acteur en charge de toute la chaîne du système électrique en France.
L’année 2004 marque l’ouverture à la concurrence du marché de l’électricité pour tous les professionnels de l’Union Européenne.
S’en suit en 2007, la libéralisation du marché de l’électricité. Pour permettre l’émergence de la concurrence et faire face aux nouveaux défis, les différentes activités qui structurent le système électrique ont été séparées. Plusieurs acteurs interviennent dans les différentes étapes du parcours de l’électricité.
Le saviez-vous ? En 2020, le système électrique en France dessert plus de 33,1 millions de sites résidentiels et 5,1 millions de sites professionnels. Chaque site est désigné par un identifiant électrique unique. Il s’agit du Point de livraison (PDL) ou Point Référence Mesure (PRM), généralement composé de 14 chiffres.
Les producteurs d’électricité
C’est au niveau de la production d’électricité que commence le chemin des électrons. En France, l’électricité est généralement produite par :
- Les 18 centrales nucléaires en activité en 2020, qui regroupent 56 réacteurs,
- Les unités de production d’énergies renouvelables : parcs éoliens, barrages hydroélectriques, fermes photovoltaïques, unités de production utilisant la biomasse…,
- Les centrales thermiques qui génèrent de l’électricité via la combustion d’énergies fossiles comme le gaz, le fioul ou le charbon.
Une fois produite, l’électricité est injectée sur le réseau des lignes à haute tension.
Bon à savoir : d’après le bilan annuel de RTE, plus de 537,7 TWh d’électricité ont été produits en France métropolitaine en 2019, soit 2% de moins qu’en 2018. Le parc nucléaire français représente 70,6% de cette production. De leur côté, les énergies renouvelables dont l’hydraulique, l’éolien et le solaire, fournissent 21,5% de la production électrique. Enfin, les énergies fossiles comme le gaz, le fioul et le charbon représentent encore 7,9% de la production nette.
Le gestionnaire de réseau de transport (GRT) français : RTE
La mission principale de RTE (Réseau de Transport d’Électricité) est d’acheminer l’électricité sur les lignes à haute tension, de 400 000 à 63 000 Volts. Il a aussi en charge leur entretien et la prévision de leurs extensions en fonction des besoins. Concrètement, RTE assure le transport de l’électricité depuis les centres de production jusqu’aux réseaux de distribution moyenne et basse tension. Ce sont ces derniers auxquels sont connectés la majorité des consommateurs, qu’ils soient industriels ou particuliers. Par ailleurs, sous le contrôle de la Commission de Régulation de l’Énergie (CRE), RTE définit les règles de fonctionnement techniques du système électrique français. Il qualifie également les opérateurs qui proposent des services participant à sa stabilité.
Mais, le rôle de RTE va bien au-delà. Il est surtout le chef d’orchestre du système électrique et le garant de sa sécurité. C’est lui qui a en charge les prévisions et l’équilibrage en temps réel de la production en fonction de la consommation.
Les gestionnaires de réseaux de distribution d’électricité (GRD)
Les distributeurs sont le troisième maillon de la chaîne. Ils exploitent les lignes de 20 000 à 400 Volts. Leur mission principale est d’assurer l’acheminement de l’électricité jusqu’aux consommateurs finals. Ils assurent également le relevé des consommations pour les fournisseurs et les producteurs. Enfin, ils veillent à l’entretien et à la modernisation des réseaux de distributions qui appartiennent aux collectivités locales.
Le distributeur le plus connu est Enedis. Il s’occupe de la distribution d’électricité sur 95% du territoire français. Pour cela, il a obtenu une délégation de service public de la part des collectivités locales. En revanche, il ne commercialise pas d’offre d’électricité.
Sur les 5% du territoire restants, on trouve les entreprises locales de distribution ou ELD. Il en existe plus de 160 en France. Il s’agit de distributeurs circonscrits à une zone particulière, une commune ou un ensemble de communes. Ils sont également fournisseurs c’est à dire qu’ils peuvent commercialiser des offres aux particuliers et aux professionnels. Ces structures sont nées en 1946, au moment de la nationalisation du système électrique. À l’époque, ces opérateurs locaux pilotés par des communes avaient refusé d’être fondus dans EDF. Aujourd’hui, ils bénéficient également d’une délégation de service public pour la gestion des réseaux sous leur responsabilité.
Les agrégateurs ou opérateurs de flexibilité
Un agrégateur est un intermédiaire entre les producteurs d’électricité et les marchés de l’électricité. L’agrégation est une nouvelle filière née de l’ouverture du marché de l’énergie. Le rôle d’agrégateur est devenu crucial avec l’intégration croissante des renouvelables qui nécessite un équilibrage encore plus fin et réactif. En effet, du fait de leur production intermittente, le système électrique doit disposer de plus de flexibilité, que ce soit en termes d’injection ou de soutirage sur le réseau. L’agrégateur peut piloter des unités de production, des logements de particuliers, des sites professionnels, des usines… ou tous les types à la fois. Via une plateforme centrale (une sorte de centrale virtuelle), il peut connaître en temps réel la capacité disponible de son parc, la piloter et la valoriser sur les marchés de l’électricité.
Acteurs clés de l’équilibrage en temps réel du système électrique et des « smartgrids », les agrégateurs d’effacement résidentiel comme Voltalis vont, eux, piloter la demande d’électricité des particuliers en fonction des besoins du réseau. Du côté des opérateurs d’effacements industriels, on peut citer entre autres les sociétés Energy Pool ou Enerdigit. En France, l’agrégateur doit disposer d’un agrément de RTE pour pouvoir opérer au sein du système électrique.
Les fournisseurs d’électricité
Les fournisseurs d’électricité ont pour rôle d’acheter de l’électricité à des producteurs puis de la vendre aux consommateurs finals. Certains d’entre eux possèdent cependant leurs propres unités de production. Il existe trois grands types de fournisseurs :
- EDF, le fournisseur historique d’électricité. Présent sur tout le territoire régi par Enedis, EDF alimente plus de 72% des consommateurs particuliers en 2020 ;
- Les fournisseurs alternatifs, les concurrents d’EDF, nés de l’ouverture du marché en 2007. Il en existe aujourd’hui une trentaine, comme Engie, ekWateur, Total Direct Energie, Enercoop, Vatenfall… Ils alimentent aujourd’hui 26,9% des particuliers ;
- Enfin, les ELD (Entreprises Locales de Distribution), qui sont encore en situation de monopole ou quasi-monopole sur leur zone géographique.
Le fonctionnement du système électrique en France : l’enjeu de l’équilibre offre-demande
Historiquement, le système électrique en France a été très centralisé et surdimensionné pour être toujours en mesure de faire face aux pics de consommation. Aujourd’hui, il doit affronter de nouveaux défis pour maintenir en permanence son équilibre et intégrer la complexité accrue des prévisions. On a d’un côté l’imprédictibilité de la production, en particulier due au développement des énergies renouvelables, par nature intermittentes. Et d’un autre côté, l’émergence de nouveaux usages, comme les véhicules électriques ou l’autoconsommation, qui rendent plus difficile l’anticipation de la demande.
L’électricité : une énergie qui ne se stocke pas
L’électricité est une énergie particulière dans le sens où elle est extrêmement difficile à stocker, particulièrement à grande échelle. En cela, elle diffère du gaz, qui peut être stocké en très grande quantité dans des réservoirs souterrains. De même pour les hydrocarbures comme le pétrole, le fioul et l’essence avec leurs immenses réservoirs.
Comme on ne dispose pas de réserves pour l’électricité, il faut donc la produire lorsque l’on en a besoin… et la consommer immédiatement ! La complexité du système électrique réside donc dans le fait de faire coïncider en permanence la production et la consommation d’électricité. Sinon, c’est le risque de black-out, l’arrêt brutal du système engendrant une coupure massive de courant et, potentiellement, des conséquences désastreuses.
Anticiper la demande et prévoir l’offre pour assurer la stabilité du système électrique
Afin d’assurer l’équilibre du système, il faut donc connaître les besoins du pays. Ceux-ci se chiffrent en gigawattheures (GWh) ou en térawattheures (TWh) et il faut injecter l’équivalent sur le réseau électrique. Cette anticipation se fait à l’échelle nationale mais également en étroite collaboration avec les autres pays européens.
Dans le système électrique français, c’est RTE qui analyse les tendances structurelles en utilisant des modèles très complexes. L’objectif est de définir les besoins à long terme, pour les 10 ou 20 prochaines années. Pour le plus court terme, l’année, les prévisions sont réalisées selon un schéma bien défini.
En premier lieu, les prévisions se basent sur la demande des années précédentes. On constate toutefois que la consommation en France est assez stable depuis 10 ans. Cela traduit notamment les efforts qui ont été réalisés en matière de maîtrise de la consommation. Il paraît donc peu probable que la consommation chute ou grimpe du tout au tout d’une année sur l’autre. C’est toutefois arrivé en 2020. Du fait de la crise sanitaire liée à la Covid19, la demande en électricité a brutalement chuté de près de 15%.
Ensuite, RTE affine les prévisions quelques mois à l’avance. À ce moment-là, il évalue le gisement disponible. Pour cela, RTE recense les sites de production qui seront indisponibles pour cause de maintenance et ceux qui pourront produire.
Enfin, quelques jours et/ou quelques heures avant, RTE identifie les besoins électriques à court terme. Il affine ses prévisions en fonction de la conjecture (climat, demande, grèves, pannes, etc.). Il demande alors à tous les acteurs (producteurs, fournisseurs, agrégateurs…) de s’engager pour être en mesure de répondre à la demande.
Le saviez-vous ? Selon RTE, en 2019 la consommation brute d’électricité en France métropolitaine a atteint près de 474 TWh, soit 1% de moins qu’en 2018. La France est le plus gros exportateur d’électricité en Europe, avec un solde net de 55,7 TWh.
Maintenir en temps réel l’équilibre production-consommation
En temps réel, entre quelques secondes et quelques minutes, RTE ajuste très finement l’équilibre offre-demande et mobilise les ressources nécessaires pour garantir à tous d’avoir accès à l’électricité.
En cas de surproduction, lors des creux de consommation par exemple, RTE peut « découpler » temporairement une ou plusieurs centrales du réseau électrique.
À l’inverse, en cas de pic de consommation, RTE peut décider :
- D’augmenter la production, généralement en ayant recours à des centrales thermiques d’appoint fonctionnant au fioul, charbon ou gaz. Mais ces dernières s’avèrent coûteuses et polluantes ;
- De s’approvisionner auprès de nos voisins étrangers, mais qui fournissent également une électricité plus émettrice de CO2 ;
- De mettre en œuvre des solutions destinées à réduire temporairement la demande. C’est ce qu’on appelle l’effacement de consommation ou gestion active de la demande.
L’effacement de consommation électrique permet de réduire la demande aux bons moments et donc de soulager le réseau. Il concerne les entreprises, notamment les gros sites industriels très énergivores. Mais l’effacement peut surtout être mis en place chez les particuliers. En effet, ils ont des consommations plus flexibles et représentent un gisement d’économies très élevé. C’était l’idée d’EDF avec les contrats effacements jours de pointe (EJP). Depuis 1998, ces contrats ne sont plus commercialisés. Désormais, l’effacement diffus de consommation électrique est une solution reconnue et encouragée par les politiques publiques, comme la Programmation Pluriannuelle de l’Energie, notamment pour son efficacité dans la gestion en temps réel de l’équilibre offre-demande.
Aujourd’hui, le système électrique français repose sur le triptyque : nucléaire, énergies renouvelables et énergies fossiles. Demain, il fera en sorte de n’utiliser presque que de l’électricité verte. Pour cela, la France soutient massivement le développement des énergies renouvelables. Mais pour assurer son bon fonctionnement et maintenir en permanence l’équilibre production-consommation, le système électrique a de plus en plus besoin de flexibilité. Le pays regarde notamment du côté des solutions de gestion intelligente de la consommation, qui ont montré leur efficacité et leur souplesse. Enfin, le stockage de l’électricité à grande échelle permettra peut-être de répondre aux besoins du réseau et des consommateurs dans les prochaines années.