Je maîtrise

Décryptages

Fonctionnent des nouveaux échanges d'électricité

Avant les années 1990, la gestion de l’électricité en France était centralisée : une société publique unique, EDF, assurait la production, le transport de l’électricité, sa distribution et sa vente aux industriels et aux consommateurs individuels.   Après l’ouverture à la concurrence progressive à partir de 1996, un grand nombre d’acteurs interviennent sur un marché étendu à l’Europe. Il s’agit d’abord des producteurs (les plus importants sont EDF, Engie et E.ON) et des fournisseurs d’électricité (EDF et une soixantaine d’autres)qui font des offres commerciales aux consommateurs. Deux sociétés ont été rendues autonomes par rapport à EDF : RTE2 qui assure le transport de l’électricité par lignes à haute tension, ENEDIS (ex-ERDF) chargée de la distribution locale. En outre, l’électricité fait l’objet d’achats et de ventes en gros sur des marchés, ce qui a donné naissance à des bourses (comme EPEX SPOT) et des sociétés de trading3.

Image montrant des éoliennes tournant à plein régime devant un pylone d'une ligne électrique à très haute tension.
Eoliennes devant une ligne à très haute tension. Les énergies renouvelables ont profondément modifié le fonctionnement des réseaux électriques. ©LEE CELANO / AFP

Comment tous ces acteurs travaillent-il ensemble un jour quelconque, par exemple le 2 juillet 2018, désigné comme Jour J ?

60 : le nombre de fournisseurs d’électricité (nationaux, régionaux ou étrangers) qui offrent leurs services aux consommateurs français (au 1er août 2018).

Longtemps avant le jour J

Dès 2017, les ingénieurs « prévisionnistes » de RTE ont commencé à dessiner l’année 2018. Les périodes hivernales seront-elle rudes ? La diminution d’environ un degré sur l’ensemble de la France entraîne une augmentation de la consommation équivalente à la production d’une centrale nucléaireInstallation industrielle permettant de mettre en œuvre de manière contrôlée la fission de noyaux atomiques pour produire de la chaleur.... Le printemps sera-t-il précoce et ensoleillé, l’été sera-t-il chaud ? Quand tomberont les vacances ? Y aura-t-il des « ponts », incitant aux week-ends prolongés ? Quelles sont les programmes de maintenance des centrales nucléaires ? Quelles seront les nouvelles capacités d’énergies renouvelablesOn appelle énergie renouvelable une source d'énergie dont le renouvellement naturel est immédiat ou très rapide... ? Les grands producteurs ont aussi leurs prévisionnistes.

Longtemps à l’avance, des industries qui auront un besoin important d'électricité en juillet passeront des « marchés à terme » de gré à gré avec des producteurs pour s’assurer un approvisionnement au meilleur coût.

J – 1

Au centre de contrôle de RTE à Saint-Denis, près de Paris - RTE est l’aiguilleur du réseau central. Il assure à la fois l’équilibre entre les régions françaises et les échanges sur les six frontières (Angleterre, Belgique, Allemagne, Suisse, Italie et Espagne). L’électricité ne se stocke pas, donc il faut assurer l’équilibre offre-demande du lendemain 2 juillet, minute par minute. La production des unités nucléaires et hydrauliques est connue, celle du solaire et de l’éolien ne l’est pas. Mais avec la météorologie, on peut prévoir ces productions avec plus ou moins de précision. RTE dessine aussi une courbe de consommation à J-1. Elle prévoit notamment un pic à 55 600 mégawatts (MW) à 12h45 (en hiver, les pics sont à 19h00).

Dans les ACR (Agences de conduite régionales) d’ENEDIS - ENEDIS assure la distribution locale, en aval de RTE. Mais la société a maintenant un autre rôle, celui de recevoir la production de la majeure partie des installations photovoltaïques et éoliennes du pays. C’est une révolution : le réseau de distribution ne reçoit plus seulement l’électricité d’en haut, mais la fait aussi remonter d’en bas, du « local » vers le « central ». Voir le graphique ci-dessous. Donc les ACR doivent savoir si, demain 2 juillet, les vents seront propices aux éoliennes de leur zone et si la couverture nuageuse va réduire la performance des parcs photovoltaïques.

 

Schéma présentant le transport et la distribution de l'électricité en France

Source : CRE (Commision de Régulation de l'Énergie)4

 

Au siège d’EPEX SPOT à Paris – La bourse assure la gestion d’un marché couvrant maintenant l’Allemagne, la France, la Grande Bretagne, les Pays-Bas, la Belgique, l’Autriche, la Suisse et le Luxembourg. Il existe en Europe une dizaine de bourses d’électricité. C’est une plateforme informatique où les vendeurs et acheteurs d’électricité envoient, de façon anonyme, leurs ordres. L’abondance des offres et des demandes va déterminer un prix de gros dit « spot », autrement dit un marché au comptant, à un moment donné. Les opérations commencent à J-1, le « day ahead ».

Au siège de CORESO à Bruxelles – Le CORESO est un centre technique qui réunit les opérateurs des réseaux de transport d’électricité français (RTE), allemand, belge, britannique et italien. Ils ont mis au point des « codes de réseau » qui permettent des échanges instantanés. « L’objectif, explique un responsable, c’est qu’un producteur d’électricité éolienne en Espagne puisse vendre en un seul clic, par exemple à 14 h 40, un surplus de production à un fournisseur d’électricité en Hongrie pour réaliser l’échange de 16 h à 18 h, tout en s‘assurant que cette transaction est compatible avec les capacités du réseau »5.

Jour J

Au siège d’EPEX SPOT à Paris - Les opérateurs de la bourse continuent de jouer les intermédiaires entre acheteurs et vendeurs. Ce sont les cotations infra-journalières. Il est possible de négocier de l’énergie jusqu’à 5 minutes avant la livraison. Quelquefois, le prix qui se dégage est … négatif (voir encadré).

Au centre de contrôle de RTE - Dans la nuit, les ingénieurs ont encore affiné la prévision de consommation, avec une courbe au jour J. Elle prévoit 55 350 MW à 12 h 45. Ce sera finalement un peu plus : 56 122 MW. Les programmes d'échanges commerciaux sont actualisés toutes les heures. Toute la journée, les « dispatcheurs » équilibrent offre et demande. Ils passent beaucoup de temps au téléphone avec leurs collègues d’ENEDIS, de CORESO, les producteurs, les fournisseurs, les industriels. Au total chez RTE, plus de 200 aiguilleurs de l’électricité se relayent 24h/24 et 7j/7.

Dans les ACR régionales d’ENEDIS - Toute la nuit, le vent a soufflé à un bon niveau dans les régions du Nord. 3 800 MW ont été assurés. À partir de 10 h 00, le vent s’apaise, mais le soleil est de plus en plus fort dans le Sud. Il produit jusqu’à 4 700 MW. Cette puissanceEn physique, la puissance représente la quantité d'énergie fournie par un système par unité de temps... électrique est dirigée vers le réseau central. Ce que les experts appellent le « refoulement » d’énergie vers le réseau de transport a été en hausse de 18 % en 2017. Mais, progressivement, des « boucles locales » se mettent en place, et l’électricité produite localement sera dans l’avenir de plus en plus consommée à proximité.

Au centre de RTE - Les moments les plus délicats sont quand la demande monte brutalement, car il ne faut pas se trouver en situation de pénurie. Plusieurs solutions existent : faire appel aux centrales thermiques à flammes, plus réactives. Demander à des consommateurs d’« effacer » une partie de leur consommation, c’est-à-dire de la réduire pendant une période : c’est possible avec des grandes entreprises mais aussi avec des ménages qui peuvent être prévenus par SMS, sur une base volontaire.

Quand c’est l’offre qui s’envole, on peut diriger l’électricité vers les STEP, ces stations qui utilisent le courant pour remonter de l’eau dans les lacs de retenue des barrages hydroélectriques.

Dans les deux cas, les dispatcheurs peuvent se retourner vers d’autres pays, pour importer ou exporter les quantités manquantes ou excédentaires. Ces échanges assurent aussi la mise en œuvre des contrats commerciaux qui ont été négociés de gré à gré ou sur les bourses de marchés spots comme expliqué plus haut.

Dans la nuit du 1er au 2 juillet, la France a exporté de l’électricité vers l’Allemagne, la Belgique et la Suisse. Mais à partir de 10 h 00, elle en a importé de ces trois mêmes pays où les énergies renouvelables étaient à des niveaux élevés. Toute la journée, la France a exporté vers l’Angleterre, l’Espagne et l’Italie6. Voir ci-dessous le bilan 2017 de ces échanges.

 

Échanges contractuels entre la France et ses voisins 

 

Carte d'Europe présentant les flux d'échanges électriques entre la France et les pays voisins.

Source : RTE Bilan électrique 2017 7

 

Voir les points de vue de Michel Derdevet et Valérick Cassagne sur les réseaux électriques, et ceux de Fabien Roques et Thomas Pellerin-Carlin sur les nouveaux enjeux des réseaux électriques. Toutes les courbes peuvent être consultées en temps quasi réel sur les sites interactifs français (ECO2mix)8, et allemand (SMARD)9.

 

 

Le paradoxe des « prix négatifs »

Le jeu de l’offre et de la demande sur les marchés électriques européens de gros peut conduire à l’apparition de « prix négatifs » de l’électricité.

Un cas classique est celui d’une brusque poussée de vents qui gonfle la production éolienne dans un pays. L’offre s’envole alors que la demande n’a pas de raison de suivre. Le producteur d’électricité se trouve dans une situation où il doit payer pour que l’on prenne son électricité.

En fait, c’est un signal : la demande étant faible, il vaut mieux cesser de produire. Mais quelquefois, arrêter l’outil de production, par exemple une centrale thermique, puis la redémarrer, reviendra plus cher que d’accepter la vente à perte pendant quelques dizaines de minutes. Heureusement ces périodes de prix négatifs sont rares : 185 heures dans les échanges journaliers sur toute l’année 2017 en Allemagne, le pays le plus sensible aux brusques pointes de l’électricité d’origine renouvelable10.

 

 

Sources :

(1) Parmi les fournisseurs, EDF, Direct-énergie, Total Spring, Engie, ENI, etc – Voir la liste.

(2) Réseau de transport de l’électricité.

(3) Les sociétés de tradingLe trading (traduction littérale le commerce) consiste à intervenir sur les marchés financiers. Les opérateurs de trading sont les traders... assurent l’achat et la vente de quantités d’électricité sur les marchés de gros ou sur les bourses d’énergie. Certaines sont intégrées dans les structures des grands énergéticiens et interviennent sur d’autres produits (pétrolePétrole non raffiné., gaz, matières premières).

(4) Voir sur le site.

(5) Voir le dossier RTE.

(6) Sur une année, la France est globalement exportatrice d’électricité (sauf en 2016 et 2017 où le solde a été en faveur de l’Allemagne et des pays du nord-ouest).

(7) Voir sur le site.

(8) Échanges Commerciaux aux frontières, RTE

(9)  SMARD (en anglais uniquement).

(10) Voir Epexspot.