Ce document est le rapport complémentaire de l’étude « Trajectoires d’évolution du mix électrique 2020-2060 ». Il apporte des compléments d’analyse sur 3 enjeux majeurs liés au développement d’une part importante de renouvelable dans le mix électrique français. Ces nouveaux éléments permettent d’expliciter et d’étayer la synthèse parue en décembre 2018, qui a présenté de premiers résultats généraux axés sur la place des différents moyens de production à long-terme, l’évolution des prix de marché et des coûts complets et enfin les potentiels d’export et de décarbonation.

Pour satisfaire les objectifs de l’Accord de Paris, la production d’électricité renouvelable et neutre en carbone est amenée à jouer un rôle central. Cette étude propose une optimisation conjointe de diverses solutions de flexibilité pour permettre l’opérabilité d’un système électrique 100% décarboné en 2050, respectant des objectifs de production de combustibles de synthèses à partir d’électricité. Compte tenu de la contrainte de maintien d’équilibre offre-demande à différentes échelles de temps, les résultats mettent en évidence et quantifient la complémentarité entre productions flexibles, échanges transfrontaliers, stockage de court termes (batteries stationnaires, véhicule électrique, stockage thermique résidentiel…) et de stockage de moyen/long termes (stockage hydraulique, stockage sous forme de gaz de synthèse). Les synergies possibles entre gaz et électricité ont aussi été partiellement prises en compte, notamment via l’hybridation d’une part de la consommation : les chauffages d’appoint au gaz permettant de limiter la consommation des pompes à chaleur électriques en cas de tension sur le système électrique.

Dans des systèmes électriques à fort taux de pénétration EnR, une part importante de la production électrique est soumise aux aléas météorologiques. Cette incertitude de production EnR se traduit en un risque croissant de volatilité des prix qui rend plus incertain les revenus des différents acteurs : producteurs EnR ou non, opérateurs de stockage, consommateurs etc.
Cette étude analyse l’évolution de la structure des prix dans un contexte de systèmes décarbonés. Elle quantifie les risques de rentabilité liés aux aléas météorologiques ainsi qu’à une modification imprévue de la structure du parc électrique et suggère des stratégies de couverture.

L’analyse montre que le prix est plus souvent déterminé par des consommateurs flexibles (comme l’électrolyse). En termes de risques, le solaire est particulièrement vulnérable à l’effet de cannibalisation, puisque sa production provoque une baisse de revenus disproportionnée liée à sa concentration en milieu de journée. Le profil de production de l’éolien étant mieux réparti, et les stockages étant essentiellement sensibles aux opportunités d’arbitrage, cet effet est moins accentué. En tant que consommateurs flexibles, les électrolyseurs tirent parti des périodes de faibles prix et représentent ainsi une possibilité de couverture pour les producteurs.