Il n’est jamais inutile de lorgner sur ses voisins avant de lancer, chez soi, des changements de grande ampleur. Alors que l’état français réfléchit actuellement à réformer son système de production électrique, traversons l’Atlantique pour découvrir les récents déboires qu’a subi le réseau électrique texan à l’occasion d’une vague de froid exceptionnelle.

« Nous n’avons (…) nullement l’intention de démanteler EDF, qui restera un grand groupe public ». Si ces mots du premier ministre Jean Castex, prononcés dans l’hémicycle en décembre dernier, se voulaient rassurant, c’est bien parce que l’inquiétude gagne les acteurs du monde de l’énergie en France.

On les comprend : depuis la fin de la seconde guerre mondiale, EDF, entreprise de service public, garantit l’accès à l’électricité à l’ensemble des citoyens français, à un coût qui est l’un des moins chers de l’Union Européenne, sans faillir – aucun incident majeur ou black-outn’a eu lieu depuis lors –, tout en étant un des producteurs électriques les plus décarbonnées au monde – c’est-à-dire qui participe activement à la lutte contre le dérèglement climatique. [1]

Cette lutte est d’une importance primordiale pour le monde que nous allons laisser aux générations futures, et les scientifiques s’accordent à dire que l’usage de l’électricité sera amené à y jouer un rôle prépondérant [2] . Partant, l’avenir d’EDF concerne l’ensemble des citoyens français, et il est paradoxal de constater que c’est dans l’obscurité des antichambres du pouvoir européen que se décide actuellement le devenir d’un des plus grands fleurons industriels que la France ait mis sur pied.

Libéraliser le secteur électrique est en effet un objectif avoué de l’Union Européenne. Mais dans quel but ? Faire baisser des prix déjà faibles ? Accélérer la réduction des émissions de gaz à effet de serre déjà inexistantes ? Sécuriser un approvisionnement électrique déjà fiable ? Mystère. [3]

Puisqu’il est d’usage de critiquer ce que l’on a, et d’envier ce que l’on n’a pas, traversons l’Atlantique à la découverte d’un système électrique radicalement différent du nôtre, et scrutons les récents évènements qui s’y sont produits.

Du service public à la concurrence débridée

Bienvenue au Texas, le Poulidor des états américains : deuxième état le plus vaste des Etats-Unis d’Amérique, il est également le deuxième état le plus peuplé, et le deuxième état le plus riche. Patrie de la famille Bush qui y a fait fortune dans les hydrocarbures, son économie repose largement sur le secteur énergétique, au premier rang duquel figure l’industrie pétrolière et gazière : l’état possède un quart des réserves nationales de pétrole, et un tiers des réserves de gaz.

Pendant la majeure partie du XX^esiècle, le système électrique texan a fonctionné sur le modèle du service public : un fournisseur local – souvent une régie municipale ou une coopérative rurale – possédait les lignes électriques et une ou plusieurs centrales de production et alimentaient ainsi ses usagers en électricité. Tout change dans les années 1990. Au pays de la libre concurrence et de la propriété privée, la libéralisation du marché offre la promesse d’atteindre l’optimum économique – comprendre : la baisse des prix et la hausse des profits. [4]

Aussitôt dit, aussitôt fait : depuis 1999, le marché électrique du Texas est dérégulé. Les centrales électriques appartiennent désormais à des producteurs privées, qui vendent leur électricité sur un marché de gros à des entreprises de commercialisation, privées également, qui la revendent aux clients qui ont souscrit leurs offres. Ces entreprises de commercialisation sont une sorte d’assurance pour l’usager : elles le protègent de la volatilité des prix du marché de gros, où le tarif de l’énergie électrique peut varier brutalement.

En l’absence d’intervention publique, le marché s’équilibre grâce à la loi de l’offre et de la demande, côté consommateur, mais également côté producteur. Sans aucune incitation externe, les acteurs économiques n’ont aucun intérêt à développer des capacités de production en excès : cela provoquerait un accroissement de la production, donc une baisse des prix, donc une baisse des profits…

Dans ce nouveau système, seul le réseau de transport électrique reste en situation de monopole naturel, donc public ; il est géré par un gestionnaire de réseau, l’Electric Reliability Council of Texas (ERCOT), responsable à chaque instant de l’équilibre entre production et consommation électrique.

Fait unique aux Etats-Unis, ce gestionnaire de réseau a volontairement choisi de ne pas s’interconnecter avec ses voisins, afin d’échapper à la panoplie de réglementations fédérales imposées par la puissante Federal Energy Regulatory Commission (FERC), parmi lesquelles… le pouvoir de fixer les prix de l’électricité sur le marché de gros [5] .

Le Texas tient à sa concurrence pure et parfaite : seul le marché fixe les prix. Quitte à sacrifier la solidarité entre états : l’absence d’interconnexion signifie que le Lone Star State ne pourra jamais compter sur ses voisins en cas d’aléa.

Près de la moitié de la production d’électricité de l’état texan est assurée par des centrales au gaz, sans aucun moyen de stockage : les puits d’extraction locaux fournissent en temps réel les chaudières des centrales. Le reste de la production est assuré par des centrales à charbon (25 %), par des énergies renouvelables solaire et éolienne (20 %) et par deux centrales nucléaires (10 %). [6]

Le Texas est baigné par un climat tropical où les hivers sont doux. Ainsi, la pointe annuelle de consommation électrique a lieu en plein milieu de l’été, au moment où les climatiseurs des bureaux et habitations fonctionnent à plein régime.

C’est en cette saison que les centrales de production cherchent à être disponibles. En hiver, près de 60 % des habitants se chauffent à l’électricité [7] . A l’instar du système français, le système électrique texan est fortement dépendant de la température extérieure : plus il fait froid, plus la consommation électrique est élevée.

Une tempête hivernale exceptionnelle

Dès le 5 février 2021, une semaine avant le début de la vague de froid polaire, la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), l’organisme américain en charge de l’étude des phénomènes météorologiques, alerte sur la probable survenue d’une tempête hivernale importante dans le centre sud des Etats-Unis.

« Nous avons commencé à avoir des indications vers le 5 février. Entre le mardi 9 et le vendredi 12, nous savions qu’il allait y avoir de gros problèmes. »indique Matt Rogers, président du Commodity Weather Group, qui conseille les énergéticiens américains [8] . Même Chris Coleman, un météorologue d’ERCOT, s’inquiète des conditions exceptionnelles à venir sur son blog le 12 février.

Si les scientifiques de la World Meteorological Organization travaillent encore pour comprendre comment le changement climatique pourrait être la cause d’un tel épisode, c’est paradoxalement un réchauffement de la stratosphère qui est à l’origine de l’extrême refroidissement ressenti sur le plancher des vaches américain. En temps normal, un vortex polaire – une série de vents violents qui tournent autour du pôle nord – permet de contenir les masses d’air froid du pôle au-dessus de celui-ci.

Le réchauffement stratosphérique a perturbé cette rotation, la faisant osciller : par endroit des masses d’air chaud sont remontées au nord, ailleurs des masses d’air froid sont descendues au sud. [9]

Le 16 février, les trois quart du territoire des Etats-Unis sont recouverts de neige. Certaines températures relevées au Texas sont plus froides que d’autres relevées 4 000 km plus au nord, en Alaska, illustrant l’effet d’oscillation du vortex polaire. Il fait -19°C à Dallas, du jamais vu depuis 70 ans, -8 à Houston, alors que les moyennes se situent normalement autour de 15°C pour le mois de février.

Entre le 7 et le 12 février, au fur et à mesure que le mercure descend, la consommation électrique du réseau texan augmente de 50 %, passant de 40 à 60 GW [6] . La situation critique n’est pas encore passée et déjà, ERCOT n’a quasiment plus aucune marge dans les capacités de production de son réseau.

Les jours les plus longs

Lorsque la main invisible du marché gère les investissements, l’anticipation des situations extrêmes est rarement une priorité : comme au Texas les températures ne descendent quasiment jamais en-dessous de 0, les centrales de production ne sont pas équipées contre le gel. Lorsque le combustible est solide – charbon ou uranium – la lutte contre le froid peut être gérée plus facilement que lorsqu’il est fluide, comme pour le gaz.

Ce combustible nécessite d’être transporté dans de nombreuses tuyauteries, entrecoupées de robinets – des vannes – qui doivent pouvoir s’ouvrir ou se fermer pour gérer l’approvisionnement.

Or, si ces vannes gèlent, elles ne peuvent plus être manœuvrées, rendant les tuyaux inutilisables. D’autre part, la gestion des flux de gaz se fait au moyen de capteurs de pression : il y en a une petite dizaine de milliers sur ce type d’installation. S’ils gèlent, plus de visibilité sur le processus de fonctionnement, et sans visibilité, impossible de piloter une turbine à gaz.

Figure 1 : centrale électrique gelée au Texas © Entergy Texas.

Le 15 février, alors que la demande d’électricité augmente, certains moyens de production tombent en avarie, vaincus par le froid. ERCOT, qui gère alors son réseau sans aucune marge, voit peu à peu 25 GW – soit un tiers de la consommation d’alors – de centrales au gaz s’arrêter, 5 GW de centrales au charbon, et un réacteur nucléaire [6] .

Impossible, dès lors, de maintenir l’alimentation électrique chez l’ensemble des usagers texans : la demande, excessive, risquerait de déstabiliser le réseau. A 1h53 le 15, une alarme retentit dans la salle de contrôle d’ERCOT : la fréquence du réseau vient de passer sous le seuil de délestage de 59,4 Hz. Le gestionnaire du réseau a alors 9 minutes pour faire remonter la fréquence : au-delà de ce délai sous le seuil fatidique, la plupart des groupes de production sont programmés pour s’arrêter automatiquement, entrainant inéluctablement le réseau vers un black-out généralisé.

Pour éviter ce scénario catastrophe, le gestionnaire de réseau ordonne immédiatement la coupure de 2 millions de foyers, soit 10 GW, ce qui permet de rétablir partiellement la fréquence. En fin de journée, 2 millions de foyers supplémentaires sont privés d’électricité, alors que des températures polaires sévissent à l’extérieur. [10]

Figure 2 : évolution de la production et de la consommation électriques au Texas lors de la vague de froid exceptionnelle.

Ces coupures, d’une ampleur inédite aux Etats-Unis, dureront près de 4 jours complets. Les industriels sont également touchés : ironiquement, certains puits de gaz qui alimentent des centrales électriques stoppent leur production par manque… d’électricité.

Chez les particuliers privés de chauffage, tout est bon pour trouver un peu de chaleur : on brûle du bois, des meubles, provoquant une augmentation des intoxications au monoxyde de carbone [11] .

Sur le marché de gros, les prix de l’électricité flambent, pour atteindre la limite maximum de 9 000 dollars le MWh pendant plusieurs jours d’affilée – il se négocie d’ordinaire autour d’une vingtaine de dollars. Dans certains comtés, des stations de traitement d’eau doivent s’arrêter : pour 14 millions de personnes, il devient impossible de boire l’eau du robinet sans la faire préalablement bouillir [10] .

Ces perturbations dureront plus d’une dizaine de jours, le temps que la vague de froid ne s’estompe et que toutes les centrales électriques indispensables reprennent leur fonctionnement normal.

Business as usual

Aussi inédite cette situation soit-elle pour le pays le plus riche du monde, elle n’en était pas moins prévisible : en 2011, le Texas a vécu une vague de froid certes moins intense, mais similaire.

Cet hiver-là, 1 million de foyers avaient déjà été privés d’électricité. A l’époque, cet évènement avait été analysé en détail dans un document titré « Adaptation des groupes de production électrique du Texas aux conditions hivernales » (sic) qui indiquait notamment : « Les problèmes rencontrés par les groupes de production ont été principalement causés par le gel des capteurs, qui ont été soumis à des températures plus basses que celles prévues par leur plage de fonctionnement normal, ou qui étaient mal isolés. Pour ce type de matériel, il est normal d’ajouter des protections supplémentaires contre ces évènements hivernaux exceptionnels. ». [12]

Visiblement, les propriétaires des centrales électriques concernées n’ont pas jugé nécessaires de suivre ces recommandations. Peut-on faire confiance aux intérêts privés pour sécuriser l’approvisionnement d’un bien aussi indispensable que l’électricité ? Cet exemple permet d’en douter.

Sécuriser le système électrique, le rendre robuste et résilient face aux évènements climatiques extrêmes est capital pour garder la confiance des usagers dans une industrie amenée à jouer les premiers rôles dans la transition énergétique.

L’électricité est un bien de première nécessité, ses infrastructures sont des biens communs qui, comme l’illustre cette débâcle énergétique de grande ampleur, ne pourront être laissés à la seule loi du marché, ni pour assurer à tout citoyen un accès énergétique vital, ni pour jouer les premiers rôles dans la lutte contre le changement climatique.

Puissent les dirigeants français et européens en avoir conscience au moment de décider de l’avenir du champion mondial de l’électricité décarbonnée.

Pour aller plus loin :

[1] Ministère de la transition écologique, Données et études statistiques,« Prix de l’électricité en France et dans l’Union européenne en 2019 », juin 2020.

[2] France Stratégie,« Les réseaux de distribution d’électricité dans la transition énergétique », document de travail de 146 pages disponible en ligne, par Etienne Beeker, juin 2019.

[3] Le Monde diplomatique,« Qui veut la mort d’EDF ? », par Anne Debregeas et David Garcia, février 2021.

[4] Houston Chronicle,« Texas’ deregulated electricity market, explained », par Dylan Baddour, 8 juin 2016. Texas Monthly, « Electric Deregulation Is Working in Texas, Says Lawmaker Who Led the Effort », interview de Steve Wolens, qui a mené la deregulation du système électrique texan, 6 août 2018.

[5] « ERCOT’s Jurisdictional Status: A Legal History And Contemporary Appraisal », document de 17 pages disponible en ligne, par Jared M. Fleisher, 19 mars 2008.

Le réseau électrique texan est dit non interconnecté car il ne partage volontairement aucune interconnexion synchrone avec ses voisins. Il ne participe donc pas à la mise en commun des différents réglages de fréquence que partage l’ensemble des producteurs d’une même zone interconnectée, et qui garantissent une marge de puissance solidaire permettant d’affronter des aléas.

Néanmoins, le Texas dispose de 2 lignes frontalières à courant continu : l’une avec le Mexique (400 MW) et l’autre avec l’Oklahoma (800 MW).

[6] Données publiques de la U.S. Energy Information Agency, disponibles en ligne.

[7] International Energy Agency,« Severe power cuts in Texas highlight energy security risks related to extreme weather events », par Keith Everhart et Gergely Molnar, 18 février 2021.

[8] The Washington Post,« Meteorologist for Texas grid operator warned of the winter storm’s severity », par Andrew Freedman, 19 février 2021.

[9] World Meteorological Organization,« Extreme weather hits USA, Europe », article disponible en ligne, 19 février 2021.

[10] Bloomberg,« The Two Hours That Nearly Destroyed Texas’s Electric Grid », par Catherine Traywick, Mark Chediak, Naureen S Malik et Josh Saul, 20 février 2021. Ecouter également l’excellent episode 74 de la saison 2 du podcast Daybreak du Daily Princetonian, qui interroge Jesse Jenkins, assistant professeur au Andlinger Center for Energy and the Environment.

[11] L’élue texane Lina Hidalgo a déclaré le 16 février 2021 :« Le nombre d’admissions dans les hôpitaux pour des intoxications au monoxyde de carbone augmente de façon inquiétante. N’apportez pas d’éléments extérieurs chez vous, ne faites pas fonctionner votre voiture dans votre garage. ».

[12] ERCOT,« Winter Weather Readiness for Texas Generators », document disponible en ligne, 13 avril 2011.