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Etude Stratégique du Mix Energétique pour la Production d’Electricité en Tunisi

Etude Stratégique du Mix Energétique pour la Production d’Electricité en Tunisie Rapport final Wuppertal/Tunis, Avril 2012 Rapport final Collaborateurs: Institut Wuppertal du Climat, de l’Environnement et de l’Énergie (Wuppertal, Allemagne) Dr. Stefan Lechtenböhmer (directeur de projet) Antoine Durand Prof. Dr. Manfred Fischedick Arjuna Nebel Ole Soukup Selly Wane Bernhard Brand Alcor (Tunis, Tunisie) Dr. Rafik Missaoui Mohamed Houssem Belhouane Sami Marrouki Taoufik Zarrouk Table des matières Table des matières .............................................................................................. 3! Table des figures ................................................................................................. 7! Table des tableaux ............................................................................................ 10! Glossaire ........................................................................................................... 14! 1.! Résumé ....................................................................................................... 17! 2.! Analyse du développement du marché énergétique ................................... 20! 2.1.! Méthodologie ........................................................................................ 20! 2.2.! Analyse du prix des combustibles ........................................................ 21! 2.2.1.! Ressources naturelles et infrastructures disponibles .................... 21! 2.2.2.! Pétrole brut .................................................................................... 22! 2.2.2.1.! Prévisions et hypothèses de travail ......................................... 22! 2.2.2.2.! Comparaison des scénarios de base avec les scénarios STEG 2010 ........................................................................................ 23! 2.2.3.! Gaz ................................................................................................ 24! 2.2.3.1.! Prévisions et hypothèses de travail ......................................... 24! 2.2.3.2.! Comparaison des scénarios de base avec les scénarios de STEG 2010 ............................................................................. 25! 2.2.4.! Charbon ......................................................................................... 27! 2.2.4.1.! Prévisions et hypothèses de travail ......................................... 27! 2.2.4.2.! Comparaison des scénarios de bases avec les scénarios STEG 2010 ............................................................................. 27! 2.2.5.! Uranium ......................................................................................... 29! 2.3.! Conclusion ............................................................................................ 30! 3.! Analyse de la demande électrique tunisien ................................................ 36! 3.1.! Rétrospective de la demande d’électricité ............................................ 36! 3.1.1.! Evolution de la consommation ....................................................... 36! 3.1.1.1.! Le Secteur Industriel ............................................................... 37! 3.1.1.2.! Le Secteur des services .......................................................... 37! 3.1.1.3.! Le Secteur du transport ........................................................... 37! 3.1.1.4.! Le secteur résidentiel .............................................................. 38! 3.1.2.! Evolution de l’intensité électrique .................................................. 40! 3.2.! Prospective économique ...................................................................... 42! 3.2.1.! Approche de travail ........................................................................ 42! 3.2.2.! Scénarios de la croissance économique ....................................... 42! 3.2.2.1.! Taux de croissance 2012-2016 ............................................... 42! 3.2.2.2.! Estimation du taux de croissance 2017-2030 ......................... 43! 3.2.3.! Hypothèses d’évolution de la structure économique ..................... 45! 3.2.3.1.! Analyse des tendances passées ............................................. 45! 3.2.3.2.! Prévision de la structure de la VA des secteurs à l’horizon 2030 ........................................................................................ 47! 3.3.! Prévision de la demande électrique ...................................................... 50! 3.3.1.! Approche méthodologique et définition des scénarios de la demande électrique ....................................................................... 50! 3.3.2.! Estimation de la demande ............................................................. 50! 3.3.3.! Comparaison avec les travaux de prévision de la STEG .............. 51! 3.3.3.1.! Hypothèses de construction des scenarios socio-économique de la STEG .............................................................................. 52! 3.3.3.2.! Projection de la demande totale d’électricité selon les travaux de la STEG .............................................................................. 53! 3.3.3.3.! Prévision des courbes de charge pour les scenarios de la STEG ...................................................................................... 54! 3.3.4.! Synthèse et conclusion .................................................................. 56! 4.! Analyse des différentes technologies de production d’électricité ................ 58! 4.1.! Méthodologie ........................................................................................ 58! 4.2.! Analyse des différentes technologies de production d’électricité ......... 59! 4.2.1.! Présélection des technologies pour un futur mix électrique tunisien . ....................................................................................................... 59! 4.2.2.! Critères et paramètres utilisés dans l’analyse ............................... 61! 4.2.2.1.! Paramètres technico-économiques ......................................... 61! 4.2.2.2.! Impact environnemental .......................................................... 63! 4.2.2.3.! Critères socio-économiques .................................................... 64! 4.2.2.4.! Risques ................................................................................... 65! 4.2.3.! Centrales à gaz .............................................................................. 67! 4.2.3.1.! Centrales à gaz – turbines à cycle ouvert ............................... 67! 4.2.3.2.! Centrales à gaz – vapeur ........................................................ 71! 4.2.3.3.! Centrales à gaz – cycle combiné ............................................ 71! 4.2.4.! Centrales à charbon ...................................................................... 76! 4.2.5.! Centrales nucléaires ...................................................................... 81! 4.2.6.! Parcs éoliens ................................................................................. 86! 4.2.7.! Centrales solaires .......................................................................... 92! 4.2.7.1.! Centrales photovoltaïques ...................................................... 92! 4.2.7.2.! Centrales thermo-solaires ....................................................... 97! 4.2.8.! Récapitulatif ................................................................................. 104! 4.3.! Technologies auxiliaires et concepts avancés pour le futur parc de génération ........................................................................................... 107! 4.3.1.! Prévisions météorologiques ......................................................... 107! 4.3.2.! Systèmes de stockage d’électricité .............................................. 108! 4.3.3.! Réseaux ....................................................................................... 109! 4.3.4.! Gestion de la demande ................................................................ 110! 5.! Analyse du secteur électrique tunisien ..................................................... 111! 5.1.! Cadre institutionnel et règlementaire du secteur électrique tunisien .. 111! 5.1.1.! Les acteurs du système électrique en Tunisie ............................. 112! 5.1.2.! Le cadre règlementaire du secteur électrique en Tunisie ............ 113! 5.1.2.1.! La production centralisée d’électricité ................................... 113! 5.1.2.2.! Le système de tarification de l’énergie électrique ................. 114! 5.1.2.3.! Cadre spécifique à la cogénération ....................................... 115! 5.1.2.4.! Cadre spécifique aux énergies renouvelables ...................... 117! 5.2.! Analyse des moyens de production disponibles et planifiés ............... 119! 5.2.1.! Contexte énergétique national ..................................................... 119! 5.2.1.1.! Mix énergétique actuel .......................................................... 119! 5.2.1.2.! Situation énergétique actuelle ............................................... 120! 5.2.1.3.! Evolution du bilan énergétique .............................................. 122! 5.2.2.! Analyse des moyens de production disponibles .......................... 123! 5.2.3.! Analyse des moyens de production planifiés ............................... 126! 5.2.4.! Les programmes phares de développement des énergies renouvelables pour la production d’électricité .............................. 129! 5.2.4.1.! Le Plan Solaire Tunisien ....................................................... 129! 5.2.4.2.! Le Projet DESERTEC ........................................................... 130! 5.2.4.3.! Capacité de production d’électricité d’origine renouvelable sur le réseau STEG ..................................................................... 131! 5.2.5.! Le réseau de transport d’électricité .............................................. 132! 5.2.6.! La courbe de charge et la structure de fonctionnement des centrales pour répondre à cette courbe de charge ...................... 134! 6.! Modélisation et scénarios ......................................................................... 138! 6.1.! Démarche ........................................................................................... 138! 6.2.! Présentation générale du modèle ....................................................... 139! 6.2.1.! Structure du modèle .................................................................... 139! 6.2.2.! Le « Reference Energy System » (RES) et les technologies considérées ................................................................................. 139! 6.2.3.! Méthodologie de calcul des paramètres quantifiables ................. 140! 6.2.3.1.! Calcul des flux ....................................................................... 141! 6.2.3.2.! Calcul des Coûts ................................................................... 143! 6.2.3.3.! Préparation du calcul ............................................................ 146! 6.2.4.! Production renouvelable : définition des courbes de puissance .. 146! 6.2.4.1.! Energie éolienne ................................................................... 147! 6.2.4.2.! Centrales photovoltaïques .................................................... 151! 6.2.4.3.! Centrales thermo-solaires ..................................................... 154! 6.2.5.! Charge totale et résiduelle ........................................................... 155! 6.2.6.! Méthodologie : prise en compte des paramètres non-quantifiables .. ..................................................................................................... 157! 6.2.6.1.! Aptitude à mettre à disposition de la réserve de puissance .. 158! 6.2.6.2.! Consommation d’eau douce ................................................. 158! 6.2.6.3.! Consommation d’espace ....................................................... 158! 6.2.6.4.! Taux d’intégration locale ....................................................... 159! 6.2.6.5.! Effet sur l’emploi .................................................................... 159! 6.2.6.6.! Contribution à la sécurité d'approvisionnement .................... 161! 6.2.6.7.! Acceptabilité sociale .............................................................. 162! 6.2.6.8.! Risque économique .............................................................. 162! 6.2.6.9.! Risque technique .................................................................. 162! 6.3.! Calibrage du modèle ........................................................................... 163! 6.3.1.! Ajustement de l’année de base ................................................... 163! 6.3.2.! Outil de calibrage: optimisation linéaire ....................................... 163! 6.4.! Hypothèses des scénarios .................................................................. 165! 6.4.1.! Récapitulatif des hypothèses convenues .................................... 165! 6.4.1.1.! Evolution du coût moyen des combustibles .......................... 165! 6.4.1.2.! Prévision de la demande d’électricité à l’horizon 2030 ......... 166! 6.4.1.3.! Les technologies de production électrique ............................ 168! 6.4.2.! Evolutions possibles du parc électrique : les scénarios du mix ... 169! 6.4.2.1.! Le Scénario Tendanciel (BAU) .............................................. 170! 6.4.2.2.! Diversification Charbon (DivChar) ......................................... 171! 6.4.2.3.! Diversification nucléaire (DivNuc) ......................................... 171! 6.4.2.4.! Diversification charbon/renouvelable (DivCharRen) ............. 172! 6.4.2.5.! Diversification renouvelable (DivRen) ................................... 173! 6.4.3.! Analyses de sensibilité ................................................................ 173! 6.5.! Analyse des résultats .......................................................................... 174! 6.5.1.! Capacité installée et production électrique .................................. 174! 6.5.2.! Heures à pleine puissance .......................................................... 185! 6.5.3.! Résultats technico-économiques ................................................. 186! 6.5.3.1.! Scénario d’après les hypothèses moyennes ......................... 186! 6.5.3.2.! Analyses de sensibilité .......................................................... 203! 6.5.4.! Résultats environnementaux ....................................................... 204! 6.5.5.! Effets sur l’emploi ........................................................................ 212! 6.5.6.! Résultats non-quantifiables ......................................................... 215! 6.5.7.! Récapitulatif ................................................................................. 216! 6.6.! Synthèse ............................................................................................. 218! 6.7.! Aperçu ................................................................................................ 221! Annexe 1 : Outil de calibrage : Description du modèle .................................... 224! Annexe 2 : Documentation .............................................................................. 227! Annexe 3 : Classement des scénarios ............................................................ 236! Table des conversions ..................................................................................... 239! Références ...................................................................................................... 240! Table des figures Figure 1 :! Comparaison des différents scénarios d’évolution du prix du pétrole .......................................................................................... 23! Figure 2 :! Comparaison des différents scénarios d’évolution du prix du gaz ................................................................................................ 26! Figure 3 :! Comparaison des différents scénarios d’évolution du prix du charbon ........................................................................................ 28! Figure 4 :! Prix de l’uranium jusqu’en 2035 ................................................... 29! Figure 5 :! Aperçu des variantes validées/rejetées dans le cas du pétrole ... 31! Figure 6 :! Aperçu des variantes validées/rejetées dans le cas du gaz8 ....... 32! Figure 7 :! Aperçu des variantes validées/rejetées dans le cas du charbon8 ....................................................................................... 33! Figure 8 :! Aperçu des variantes validées/rejetées dans le cas de l’uranium ....................................................................................... 34! Figure 9 :! Evolution de la consommation résidentielle spécifique (kWh/hab) ..................................................................................... 38! Figure 10 :! Evolution moyenne annuelle du taux d'équipement des ménages 1999-2009 .................................................................. 39! Figure 11 :! Evolution de l’intensité électrique des différents secteurs entre 1990 et 2009 ................................................................................ 40! Figure 12 :! Evolution du PIB (prix constant 90) 2010-2030 ............................ 44! Figure 13 :! Relation rétrospective Emploi-Croissance (2005-2010) ............... 44! Figure 14 :! Evolution de la structure de la VA des secteurs entre 1990 et 2009 ............................................................................................. 45! Figure 15 :! Prévision ajustée de la structure du PIB selon les secteurs ......... 49! Figure 16 :! Scénarios de l’évolution de la demande électrique à l’horizon 2030 ............................................................................................. 51! Figure 17 :! Répartition sectorielle de la demande d’électricité observée à l’horizon 2030 ............................................................................... 54! Figure 18 :! Evolution de la pointe de charge à l’horizon 2030 selon le scénario socio-économique fort de la STEG ................................ 55! Figure 19 :! Composition des coûts de génération et coûts externes .............. 64! Figure 20 :! Structure de la puissance électrique brute installée. .................. 119! Figure 21 :! Mix énergétique en Tunisie ......................................................... 120! Figure 22 :! Demande d’énergie primaire par produit .................................... 121! Figure 23 :! Consommation d’énergie finale par secteur .............................. 122! Figure 24 :! Evolution du bilan énergétique national sur la période 1990- 2009 ........................................................................................... 123! Figure 25 :! Puissance développable du parc de production uploads/Management/ 4785-mix-energetique-tunisie.pdf