Dans cette série en cinq volets, Bernard Durand, ingénieur civil des mines et ancien directeur de la Division géologie-géochimie de l’IFP Énergies nouvelles, analyse l’utilité et le coût de l’électricité éolienne et photovoltaïque en France. Premier épisode : avant tout débat, il rappelle comment fonctionne le réseau électrique, qui doit rester à l’équilibre à 1 % près, et pourquoi la vraie distinction entre centrales n’est pas « renouvelable ou non », mais « pilotable ou non ».
Dans cette série en cinq volets, Bernard Durand, ingénieur civil des mines et ancien directeur de la Division géologie-géochimie de l’IFP Énergies nouvelles, analyse l’utilité et le coût de l’électricité éolienne et photovoltaïque en France. Premier épisode : avant tout débat, il rappelle comment fonctionne le réseau électrique, qui doit rester à l’équilibre à 1 % près, et pourquoi la vraie distinction entre centrales n’est pas « renouvelable ou non », mais « pilotable ou non ».
Présentation de la série
Depuis le Grenelle de l’environnement, la France a massivement investi dans l’éolien et le solaire photovoltaïque, qui ont assuré en 2025 environ 15 % de sa production d’électricité. La troisième Programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE3) prévoit d’en accélérer encore le développement. Mais à quoi servent réellement ces nouvelles capacités dans un pays dont l’électricité est déjà presque entièrement décarbonée grâce au nucléaire et à l’hydroélectricité ? Et combien coûtent-elles au consommateur et au contribuable ?
Bernard Durand, ingénieur civil des mines, ancien directeur de la Division géologie-géochimie de l’IFP Énergies nouvelles et ancien président du Comité scientifique de l’EAGE, a consacré à ces questions une longue note chiffrée, appuyée sur les données de RTE, de l’ADEME, d’Ember, d’Eurostat et de l’Energy Institute. The European Scientist la publie en cinq volets.
Le premier pose les bases indispensables au débat : le fonctionnement du réseau électrique et la distinction, essentielle, entre centrales pilotables et non pilotables. Le deuxième montre que l’éolien et le solaire, inutilisables sans centrales pilotables, n’ont pas fait augmenter la production française. Le troisième examine leur effet sur les émissions de CO2 et compare la France à l’Allemagne, à l’Espagne, aux États-Unis et à la Chine. Le quatrième explique pourquoi ils ne permettent de fermer aucune centrale tout en renchérissant la facture. Le dernier aborde les risques pour la stabilité du réseau, à la lumière du blackout ibérique d’avril 2025, et conclut sur les choix stratégiques de la France.
Une analyse à contre-courant du discours dominant, que nous versons au débat public au moment où la PPE3 engage le pays pour une décennie.
L’essentiel de la série, selon l’auteur
Résumé : On démontre ici que, contrairement aux promesses de ses promoteurs, ni l’électricité éolienne ni l’électricité photovoltaïque ne permettent en France :
- de faire diminuer les émissions de CO2 associées à la production d’électricité, et par conséquent de lutter contre le réchauffement climatique ;
- de produire plus d’électricité ;
- de fermer de réacteur nucléaire.
Elles font par contre augmenter mécaniquement le coût de production de notre électricité, pesant ainsi lourdement sur le budget des ménages mais aussi sur la compétitivité de notre industrie. Cela rend d’autant plus difficiles la réindustrialisation et l’électrification des usages, pourtant nécessaires et urgentes dans notre pays.
L’augmentation de leur part dans la production d’électricité entraîne aussi des risques croissants de déstabilisation du réseau électrique et donc de blackout.
La troisième programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE3) qui en prescrit entre autres le développement massif en France est à cet égard une erreur stratégique.
Des promesses répétées depuis le Grenelle
En réponse aux recommandations du « Grenelle de l’environnement » de fin 2007, la France s’est lancée en 2008 dans un développement rapide des énergies tirées de sources renouvelables, en premier lieu de l’électricité éolienne et de l’électricité photovoltaïque (PV). Ces dernières ont en 2025 constitué à elles deux 15 % de notre production d’électricité et en sont devenues la deuxième source par ordre d’importance après le nucléaire. La troisième Programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE 3) a prévu d’en accélérer le développement.
Leurs très nombreux promoteurs (investisseurs, industriels, politiques, médias, …) ont fait depuis des années miroiter aux Français les bienfaits qu’apporterait un développement massif des éoliennes et des panneaux photovoltaïques (PV) pour produire notre électricité, avec des arguments tels que :
- Contrairement aux centrales électriques à combustibles fossiles, ces modes de production n’émettent pas directement de gaz carbonique (CO2), le principal responsable du réchauffement climatique. Ils seront donc un atout majeur pour lutter contre ce réchauffement ;
- L’énergie du vent et celle du rayonnement solaire sont renouvelables, durables et abondantes. L’électricité d’origine éolienne et solaire sera donc indéfiniment disponible dans les quantités dont nous aurons besoin ;
- Le vent et le rayonnement solaire sont gratuits, éoliennes et panneaux photovoltaïques produisent donc de l’électricité peu chère : elles feront baisser le coût de l’électricité ;
- Il ne faut pas mettre tous ses œufs dans le même panier : en cas de défaillance de nos autres centrales, nous disposerons toujours d’électricité en quantité suffisante ;
- Nous pourrons progressivement nous passer de nos autres centrales, en particulier de nos centrales nucléaires.
Ces arguments, à force d’être diffusés pendant des années sans le moindre esprit critique par une écrasante majorité de nos médias, ont longtemps entraîné l’adhésion d’une très large partie des Français. Parmi eux, nos dirigeants politiques ont été semble-t-il très majoritairement convaincus, au point que beaucoup associent encore dans leurs discours de façon automatique, par un réflexe pavlovien, le développement de l’éolien et du solaire PV à la lutte contre le réchauffement climatique. Ils qualifient aussi l’électricité ainsi produite de « renouvelable ». Pourtant, si le vent et le soleil le sont, les éoliennes et les panneaux photovoltaïques ne le sont évidemment pas plus que les matériaux et l’énergie qu’il faut pour les construire et les maintenir pendant leur durée de vie opérationnelle.
Mais de plus en plus de voix s’élèvent maintenant, en particulier chez les scientifiques et les ingénieurs spécialisés dans la production et la distribution de l’électricité, pour questionner fortement ces arguments. Selon eux, contrairement aux promesses faites, ce développement se révèle être contreproductif dans les faits et économiquement dangereux pour notre pays. Il a déjà largement contribué à l’augmentation considérable du prix de l’électricité pour les ménages français.
Un réseau qui doit rester à l’équilibre à 1 % près
Cette note a pour objet de présenter des éléments de réflexion rationnels destinés à alimenter ce débat. Mais rappelons tout d’abord deux préalables majeurs trop souvent ignorés, dont la connaissance est pourtant indispensable pour y participer avec profit :
Le réseau électrique, qui relie les producteurs aux consommateurs, doit rester stable en toutes circonstances. Or, il fonctionne en courant alternatif de fréquence constante, 50 hertz en Europe. Pour qu’il reste stable il est indispensable qu’à chaque instant la puissance produite par l’ensemble des centrales électriques qui lui sont associées soit égale à la puissance appelée par les consommateurs, à ±1 % près, et la fréquence maintenue à 50 hertz. Faute de quoi, un « délestage » local doit avoir lieu là où se produit le déséquilibre. Si cela n’est pas suffisant, un « blackout généralisé » peut avoir lieu, comme celui aux conséquences catastrophiques qui s’est produit dans la péninsule ibérique le 28 avril 2025 (https://www.transitionsenergies.com/gouvernement-espagnol-peut-plus-dissimuler-lcauses-blackout-28-avril/). Comme on le verra, ce risque est d’autant plus élevé que la proportion d’électricité éolienne et d’électricité photovoltaïque dans la production totale d’électricité est importante.
Pilotable ou non pilotable : la vraie distinction
La distinction essentielle à faire concernant les centrales électriques n’est pas le caractère renouvelable ou non de leur production, mais bien leur caractère pilotable ou non pilotable. En France comme ailleurs, la production d’électricité fait appel à une diversité de capacités de production d’électricité, les centrales électriques. Sont dites pilotables celles dont un opérateur peut faire varier (piloter) la puissance électrique qu’elles fournissent en fonction de la puissance appelée par les consommateurs. C’est ce qu’on appelle faire du suivi de charge.
Le profil de la puissance consommée est caractéristique des habitudes moyennes des consommateurs d’électricité français. Le minimum de consommation a lieu au milieu de la nuit. La consommation augmente ensuite très rapidement jusqu’à midi et passe alors par une première pointe (pic). Une deuxième pointe a lieu vers 19 heures, et est suivie d’une pointe secondaire vers 21 heures. Les week-ends se caractérisent par des consommations sensiblement moins élevées.
La puissance totale consommée varie dans des proportions de 1 à 2 en cours d’année, son plus haut étant en hiver à cause de l’importance en France du chauffage électrique. C’est aussi en hiver qu’a lieu la pointe de consommation la plus élevée de l’année. Le record historique de puissance de cette pointe annuelle a eu lieu le 8 février 2012 à 19 heures avec 102,1 GW. Elle a été de 96,6 GW en 2018. Elle est restée sous les 90 GW depuis cinq ans déjà.
Un orchestre de centrales très différentes
Les centrales électriques sont très variées et forment un orchestre dont le chef, qui est le gestionnaire du réseau de transport d’électricité (RTE), doit jouer habilement pour mettre à chaque instant en coïncidence étroite production et consommation. Elles diffèrent en puissance, en rendement électrique, c’est-à-dire la proportion de l’énergie qu’elles consomment qui est transformée en électricité, en pilotabilité, mais aussi, en ce qui concerne les centrales pilotables, en agilité, c’est-à-dire leur capacité à faire varier plus ou moins rapidement leur production et l’amplitude possible de cette variation, ainsi qu’au temps nécessaire pour les remettre en marche après un arrêt à froid.
Les centrales à chaudière utilisent une source de chaleur pour produire de la vapeur d’eau à haute température dans une chaudière. Cette vapeur d’eau est ensuite forcée vers les aubes d’une turbine couplée à un alternateur, lequel produit l’électricité. Ce sont des centrales pilotables.
Parmi ces centrales à chaudière se trouvent les centrales thermiques à flamme qui utilisent comme source de chaleur la combustion dans l’air de combustibles fossiles (charbon, gaz, fuel) ou de biomasse (bois, biocarburants, biogaz, déchets organiques ménagers et industriels), mais aussi les centrales nucléaires qui utilisent pour cela la fission de l’uranium 235 et du plutonium 239.
Leur puissance est de quelques centaines de MW pour les centrales thermiques à flamme jusqu’à plus d’un millier de MW pour les réacteurs nucléaires (1650 MW pour Flamanville 3) et leur rendement électrique dans une gamme de 30 à 45 %. Leur vitesse de montée en production (la rampe) est de l’ordre de quelques % de leur puissance maximale par minute, celles à biomasse étant les plus lentes. Leur remise en marche après un arrêt à froid est de quelques heures, mais de 2 jours pour les réacteurs nucléaires, lesquels doivent en conséquence être arrêtés le moins souvent possible.
Les turbines à combustion (TAC)
Semblables en cela aux moteurs d’avion à réaction, elles utilisent la combustion d’un carburant, fuel ou gaz, dans un air préalablement fortement comprimé. Les gaz de combustion sont à forte pression et très haute température. Ils font ici tourner les aubes d’une turbine couplée à un alternateur.
Ce sont des centrales pilotables. Leur puissance est très variable mais en moyenne plus faible que celle des précédentes. Elles ont le grand intérêt d’être très agiles, avec une grande rapidité de montée en charge et de mise en œuvre après un arrêt à froid. Elles sont donc très utilisées pour faire face aux pointes de consommation.
Les centrales à gaz à cycle combiné (CGCC)
Il s’agit de la combinaison d’une TAC à gaz et d’une turbine à vapeur. Les gaz issus de la TAC, qui sont encore très chauds, sont utilisés pour produire de la vapeur d’eau à haute température. Cette vapeur d’eau est ensuite forcée vers une turbine couplée à un alternateur. Elles sont bien sûr pilotables. Une puissance courante est de l’ordre de 500 MW. Leur agilité est plus faible que celle des TAC seules, mais cependant dans la partie haute de la gamme des autres centrales à chaudière. Elles ont le grand intérêt d’avoir un fort rendement électrique, de l’ordre de 60 %.
L’hydroélectricité, de la plus rigide à la plus agile
Les centrales hydroélectriques (hydrauliques) utilisent l’énergie cinétique d’une chute d’eau pour faire tourner les aubes d’une turbine couplée à un alternateur. On distingue, en fonction de la hauteur de chute :
- Les centrales dites au fil de l’eau, installées sur des fleuves puissants (Rhin, Rhône) derrière des barrages de faible hauteur de chute. Leur puissance instantanée dépend du débit instantané de ces fleuves, qui ne peut pas être modifié. Elles sont donc non pilotables. Cependant le débit de ces fleuves, et donc la puissance de la centrale, ne varie que lentement et ses variations sont prévisibles.
- Les centrales dites d’éclusée : elles sont situées sur des rivières à fort débit derrière des barrages de hauteur de chute moyenne (Dordogne, Truyère, Durance, Ain…). Elles sont pilotables pour une partie de leur production.
- Les centrales dites de lacs : elles sont situées en altitude derrière des barrages avec de fortes hauteurs de chute. Elles sont pilotables. Ce sont même les plus pilotables de nos centrales électriques, quelques minutes seulement leur suffisent pour passer de l’arrêt à la puissance maximale en faisant varier l’ouverture d’une vanne.
- Les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) : elles sont installées entre deux lacs de barrage d’altitudes aussi différentes que possible. Quand la production d’électricité est en excès sur le réseau, l’eau du lac inférieur est pompée vers le lac supérieur. Dans le cas inverse, l’eau du lac supérieur est envoyée vers le lac inférieur à travers une turbine électrique. C’est actuellement et de très loin la méthode la plus utilisée pour lisser les variations de la production d’électricité.
Éoliennes et panneaux : une production qui ne se commande pas
Les parcs éoliens et photovoltaïques
La puissance des éoliennes dépend de la puissance instantanée du vent sur les lieux de production, et celle des panneaux photovoltaïques de la puissance instantanée au sol du rayonnement solaire, sur lesquelles un opérateur n’a aucune prise. Éoliennes et panneaux sont donc non-pilotables. Les puissances instantanées du vent et du rayonnement solaire varient en outre de façon considérable d’un instant à l’autre et en ce qui concerne le vent, de façon aléatoire.
Éoliennes et panneaux photovoltaïques sont des unités de faible à très faible puissance comparées aux centrales précédentes. Mais leur association en grand nombre permet de constituer des entités, les parcs, de puissance comparable.
Le chef d’orchestre RTE
Pour mettre en musique tout cet ensemble, le chef d’orchestre doit tout d’abord anticiper la production nécessaire pour couvrir les consommations d’électricité prévues d’un jour à l’autre et programmer la mise en œuvre des différentes centrales. La « pilotabilité » des productions est un élément déterminant pour les ajustements nécessaires à la stabilité du réseau ; on parle de contribution au « suivi de charge ». Ceci se fait avec plus ou moins d’amplitude et d’agilité, selon la puissance installée et la « pilotabilité » des centrales.
Rappel : puissance et énergie
L’électricité est une forme d’énergie parmi bien d’autres. L’unité de quantité d’énergie est le joule (J). L’unité de débit d’énergie, c’est-à-dire sa puissance, est le joule par seconde (J/s), appelé watt (W). Ces unités sont extrêmement petites. On en utilise donc les multiples par mille : kilo (k) = mille, méga (M) = un million, giga (G) = un milliard, téra (T) = mille milliards, péta (P) = un million de milliards, exa (E) = un milliard de milliards.
Le wattheure (Wh) n’est pas une puissance, mais une quantité d’énergie : c’est la quantité d’énergie fournie ou consommée pendant une heure, soit 3600 secondes, par un dispositif de puissance 1 watt. Il vaut donc 3600 joules (J). Ce sont les électriciens qui l’utilisent le plus souvent, mais rien n’empêche de l’utiliser pour d’autres formes d’énergie. Il s’agit là aussi d’une petite quantité et on en utilise le plus souvent des multiples. Le kilowattheure (kWh), qui figure sur notre facture d’électricité, est celui qui est le plus souvent utilisé dans la vie courante. Il vaut 1000 wattheures, c’est-à-dire 3,6 millions de joules (3,6 MJ).
Série « Éolien et solaire PV en France : quelle utilité, à quel coût ? »
- Partie 1/5 : Éolien et solaire : avant d’en débattre, comprendre le réseau électrique (vous lisez cet article)
- Partie 2/5 : Éolien et solaire PV n’ont pas fait produire plus d’électricité à la France
- Partie 3/5 : CO2 : l’électricité française n’a pas attendu l’éolien et le solaire pour être décarbonée
- Partie 4/5 : Éolien et solaire ne ferment aucune centrale, mais alourdissent la facture
- Partie 5/5 : PPE3 : miser sur l’éolien et le solaire est une erreur stratégique pour la France
Bernard Durand est ingénieur civil des mines, docteur-ingénieur en géologie minière et habilité à diriger des recherches (HDR) de l’Université Paris VI. Il a été directeur de la Division géologie-géochimie de l’Institut français du pétrole et des énergies nouvelles (IFPEN), puis de l’École nationale supérieure de géologie et du Centre Exploration de l’IFP School. Il a présidé le Comité scientifique de l’European Association of Geoscientists and Engineers (EAGE). Prix Alfred-Wegener de l’EAGE.
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