Afin de quantifier les gains environnementaux liés à un incrément de la capacité éolienne dans le mix de production, il convient de différencier les situations où la Suisse est importatrice d’électricité en provenance des pays avoisinants de celles où le pays est exportateur. Dans le premier cas, en raison du positionnement de l’éolien dans la préséance économique qui régit le fonctionnement des marchés, une installation d’une puissance de 1MW permettrait une réduction des importations d’un volume correspondant à la production de cette installation, toute chose étant égale par ailleurs (ceteris paribus). Il s’agit là de l’électricité importée évitée. Le gain environnemental est calculé sur la base du contenu CO2 de l’électricité importée.
A l’inverse lorsque le pays est exportateur, la production éolienne se substitue à une partie de la production de la dernière technologie domestique mise en œuvre pour satisfaire la demande suisse. Le gain est calculé sur la base du contenu CO2 de l’électricité produite par la technologie à laquelle l’éolien se substitue.
Cet impact est déterminé sur la base des parcs de production et des données de production des centrales suisses et étrangères, tels qu’ils ont été observés en 2018. L’impact environnemental d’une capacité de 1 MW éolien ne peut pas être appliqué tel quel à une capacité de plus grande importance, qui engendrerait des interactions plus complexes dans les échanges d’électricité avec les pays avoisinants.
4.1 Profil éolien
Ce profil est le résultat d’une étude de Suisse-Éole (Suisse-Éole, 2020) constituée à partir données de production horaire de 26 des 37 éoliennes suisses, représentant environ les trois-quarts de la puissance installée en Suisse et les 80% de l’énergie produite annuellement. Les données normalisées des différents parcs actuellement en service ont permis d’établir un profil de production d’une éolienne type en Suisse.
Le profil éolien d’un 1MW est illustré dans la Figure 12. La production liée à ce profil s’élève 1842 MWh, pour une puissance max de 957 kW, correspondant ainsi à une durée d’utilisation de 1924 heures. Les installations produisent deux tiers de leur énergie pendant la période hivernale (octobre à mars). Selon l’étude mentionnée ci-dessus, le profil est représentatif de la complémentarité des régimes de vents au niveau territorial en Suisse.
Figure 12 : Profil de production d’une capacité de 1MW éolien (dynamique annuelle 2018) Données Suisse-Eole, 2020
4.2 Mix de l’énergie importée évitée
Selon l’examen des profils horaires de la production éolienne et du mix d’importation, une capacité de 1MW permettrait une baisse des imports de 1255 MWh. Cette baisse est observée essentiellement sur la période d’octobre à mars. Sur la base du mix d’importation en provenance des pays avoisinants, il est possible de déterminer le mix d’importation évité correspondant. Le mix de cette électricité (Figure 13) est issu principalement des centrales fossiles (54.4%) et nucléaires (19.4%).
Figure 13 : Contribution par technologies aux importations évitées – Année 2018 2.2%
6.1% 0.7%
14.8%
2.4%
54.4%
19.4%
Mix d'importation évitée : 2018
Autres renouv Eolien Solaire Hydraulique Déchets Fosilles Nucléaire
Total : 1255 MWh
Figure 14 : Contribution par technologies aux importations évitées (dynamique annuelle 2018)
Sur la base des intensités émises par chaque technologie (Tableau 1) et du mix d’importations suisses, le calcul de l’empreinte carbone liée à l’électricité importée évitée est effectué. Une capacité de 1MW éolien réduit ainsi l’empreinte carbone de 652 t CO2-eq. Environ 94% de ces émissions évitées correspondent aux émissions induites par des centrales fossiles (Figure 15). La Figure 16 illustre la dynamique annuelle de l’empreinte environnementale de cette électricité.
Figure 15 : Émissions évitées par technologie – Année 2018 0.3% 4.5% 0.8%
93.7%
Mix d'importation évitée : 2018
Autres renouv Eolien Solaire Hydraulique Déchets Fosilles Nucléaire
Total : 652 t CO2 eq
Figure 16 : Émissions de CO2 évités par technologies (dynamique annuelle 2018)
4.3 Mix de l’énergie indigène substituée
En raison du positionnement de l’éolien dans la préséance économique, les unités de production éolienne se situent sur le côté gauche de la courbe de l'ordre de mérite, et poussent les productions caractérisées par coûts marginaux plus élevés vers la droite de la préséance économique. A demande inchangée, la production issue d’une capacité éolienne de 1MW se substituerait ainsi à 587 MWh de production indigène dans le mix de consommation. Cette situation est essentiellement observée durant la période estivale, lorsque la Suisse est principalement exportatrice d’électricité.
Figure 17 : Énergie substituée dans le mix de production suisse par la production éolienne (dynamique annuelle 2018)
Figure 18 : Mix d’énergie substituée par la production éolienne dans le mix de production suisse (2018)
Majoritairement, l’électricité produite par les installations éoliennes se substituent à l’énergie hydraulique (stockage et pompage turbinage) (73.10%), pour le reste, elles se substituent à des centrales nucléaires (12%) et des centrales de valorisation des déchets ménagers (14.91%).
Bien que l’énergie ainsi substituée soit majoritairement issue de source hydraulique, le développement de l’énergie éolienne dans le mix indigène permet une réduction additionnelle de l’empreinte carbone liée à la consommation électrique de 46 t CO2-eq. Ces émissions évitées sont liées à la baisse des volumes des unités d’incinération des déchets, et des stations de pompage-turbinage dont le contenu carbone du kWh produit est supérieur à celui du kWh produit par l’éolien. En ce qui concerne les stations de pompage turbinage, elles recourent à des importations d’électricité afin de pomper de l’eau dans les lacs supérieurs.
Comme précédemment mentionné, le contenu CO2 de l’électricité produites par ces centrales est évalué sur la base du profil de pompage des installations et d’un taux d’efficience de 85%.
Figure 19 : Émissions de CO2 évitées induites par la substitution d’électricité dans le mix le mix de production suisse (dynamique annuelle 2018)
-8.20%
64.90%
14.90%
12%
Mix d'énergie substituée dans le mix production CH : 2018
Pompage Hydraulique Déchets Nucléaire
Total : 587 MWh
4.4 Impact total
L’agrégation des précédents résultats, examinés en situation importatrice et exportatrice de la Suisse, permet de calculer l’impact global induit par une capacité de 1MW éolien sur le mix associé à la consommation suisse d’électricité ainsi que sur les émissions de CO2 qui y sont adossées. Le tableau résume i) les quantités d’électricité importées évitée et celle d’électricité indigène substituée par la production éolienne ii) les gains en termes d’émissions de CO2 évités.
Quantité (MWh) CO2 évité (t CO2-eq)
Importations évitées 1’255 652
Production indigène substituée 587 46
Total 1’842 698
Tableau 2 : Impact global induit par une capacité de 1MW éolien
Ainsi, avec une capacité de 1MW éolien, le gain total sur l’empreinte CO2 de la consommation d’électricité est de 698t CO2-eq/an, soit l’équivalent 378 g CO2-eq/kWh, un résultat très proche des émissions induites par la production d’une centrale de production d’électricité au gaz (CCGT) de dernière génération.