Cet article est le deuxième d’une série de trois visant à montrer une prévision des besoins en énergie, dont l’électricité, pour le Maroc en 2050 dans le cadre d’un scénario économique « business-as-usual » (BAU), d’abord sans, puis avec introduction massive, mais progressive de la voiture électrique.
Les alternatives offertes par l’alimentation du transport par l’hydrogène seront volontairement ignorées :
- Les véhicules à moteur à combustion interne alimentés par de l’hydrogène (VMCIH), même s’ils ne nécessitent qu’une modification mineure des moteurs à combustion conventionnels (VMCIP).
- Les véhicules électriques à pile à combustible alimentées par de l’hydrogène (VEPC).
La substitution des véhicules à moteur à combustion interne (VMCIP) par le seul véhicule électrique à batterie (VEB) reste valable tant que les coûts de l’hydrogène ou de l’achat de son véhicule restent élevés.
En se référant à la première partie déjà publiée[i], les combustibles terrestres que sont l’essence ordinaire (jusqu’à 2005), le super et surtout le gasoil seront ici progressivement remplacés par de l’électricité.
Les scénarios présentés ignorent tout changement de la politique d’efficacité énergétique des transports. Ce qui veut dire que seront ignorés les efforts additionnels qui pourraient être consentis pour accélérer la réduction de la taille des véhicules et le développement des transports en commun ou du covoiturage.
2-1- Chaînes de conversion menant aux véhicules à combustion interne et électriques à batterie
Dans tout ce qui suit, la différence entre gasoil et essence sera négligée. D’ailleurs, le Diesel domine la demande en combustibles de transport terrestres à près de 90%. La chaîne de conversion bleue de la Figure 1 rappelle les pertes moyennes typiques des étapes de la chaîne de distribution et conversion qui aboutit au déplacement des véhicules à moteur à combustion interne (VMCIP) alimentés par des hydrocarbures pétroliers (gasoil ou essence). Ceux-ci aboutissent à 299 kWh pour 1’000 kWh en amont.
Figure 1 Besoins en énergie des chaînes de conversion des VMCIP et des VEB pour une même énergie « à la roue »
Imbriquée en parallèle avec celle des VMCIP, la chaîne de conversion rouge de la Figure 1 rappelle les pertes moyennes typiques de la chaîne de distribution et conversion qui aboutit au déplacement des véhicules électriques à batterie (VEB) que nous supposons qu’ils remplaceront progressivement les VMCIP. Les énergies mises en jeu dans cette chaîne de conversion sont calculées « en sens inverse » et montrent que, pour les mêmes 299 kWh « à la roue », il faut alimenter le VEB avec 411 kWh d’électricité.
2-2 Substitution de tous les carburants terrestres par de l’électricité distribuée
Ainsi, l’énergie électrique nécessaire à un VEB est 2,43 fois moindre que l’énergie de combustible pour un VMCIP (1’000 / 411), rapport résultant du meilleur rendement de la chaîne de conversion des VEB.
L’évolution de l’énergie des carburants de transport terrestre précédemment établie en tep1 (rappelée dans la courbe rougedu graphique inséré dans la Figure 2) est donc divisée par 2,43 et convertie en GWh pour obtenir l’évolution des besoins en électricité à distribuer montrée dans la courbe bleue de la Figure 2.
Figure 2 Energie des transports terrestres pour les VMCIP (rouge) substituée en électricité pour VEB (bleu)
A titre indicatif, quelques valeurs numériques sont listées dans le Tableau 1.
Tableau 1 Evolution d’une hypothétique substitution totale des carburants de transport terrestre par de l’électricité
Substituer les carburants des VMCIP demanderait entre 45,0 en 2030 et 85,3 TWh d’électricité en 2050.
Les futurs responsables devraient faire en sorte que l’énergie des transports n’augmente plus elle-même à cette cadence, pour notre, nous continuons sur les « tendances lourdes que rien ne viendrait contrarier » sinon nous devrions faire des scénarios d’efficacité énergétique qui auraient alors trop de facettes.
2-3- Scénarios de substitution progressive des véhicules à combustion interne (VMCIP)
Nous ferons l’approximation que l’électricité distribuée s’identifie aux livraisons totales de l’ONEE. Pour substituer les carburants fossiles des VMCIP par de l’électricité pour les VEB, trois scénarios libellés A (précoce), B (intermédiaire) et C (tardif) sont caractérisés par trois fonctions logistiques[ii] :
- décrites par un même « front de montée » de 5 ans (1/r en référence2), valeur choisie pour que la pénétration des VEB soit plus lente qu’en France[iii] (≈3 ans), à cause de l’absence de subventions,
- centrées sur 2040, 2045 et 2050 choisies pour que la substitution soit faite à moitié 5 ans après l’année où l’UE cesse les ventes de VMCIP, puis 5 ans plus tard et encore 5 ans plus tard.
Figure 3 Livraisons additionnelles d’électricité pour les véhicules électriques dans 3 scénarios
La Figure 2 montre la substitution des livraisons totales additionnelles de l’ONEE qui résulteraient des trois scénarios dont les fonctions logistiques sont montrées dans le graphique inséré dans la Figure 2.
A titre indicatif, quelques valeurs sont listées dans le Tableau 2.
Tableau 2 Livraisons additionnelles d’électricité pour les véhicules électriques dans 3 scénarios
En 2023, le scénario A paraît déjà trop précoce mais il reste difficile d’imaginer quel scénario est le plus probable car cela dépendra fortement de l’attrait du marché marocain de l’électrification du transport : les prix des véhicules, la conjoncture internationale ainsi que les éventuelles mesures nationales.
2-4- Impact des trois scénarios de substitution des VMCIP sur les livraisons totales de l’ONEE
La Figure 4 montre l’évolution du total des livraisons que devrait assurer l’ONEE dans le cadre des 3 scénarios de pénétration des VEB ainsi que le scénario initial sans VEB (en noir).
Figure 4 Livraisons totales de l’ONEE dans le cadre des 3 scénarios
A titre indicatif, quelques valeurs sont listées dans le Tableau 3.
Tableau 3 Livraisons totales de l’ONEE dans le cadre des 3 scénarios
2-5- Impact des trois scénarios de substitution des VMCIP sur l’électricité nette appelée
Pour remonter depuis les livraisons totales futures vers l’électricité nette appelée, un modèle d’évolution du rendement du réseau est nécessaire. Ce modèle est montré par le trait continu marron du graphique inséré dans la Figure 5 représentant une perte de 0,32%/an. Il est évident que les futurs responsables du transport et de la distribution d’électricité devraient faire en sorte que ce rendement ne baisse plus à cette cadence mais, nous restons sur les « tendances lourdes que rien ne viendrait contrarier » sinon nous serions tenus de prévoir aussi des scénarios d’efficacité énergétique qui auraient alors trop de facettes.
Figure 5 E.N.A. des 3 scénarios basée sur celle du rendement de réseau ONEE inséré
A titre indicatif, quelques valeurs sont listées dans le Tableau 4.
Tableau 4 Electricité nette appelée dans le cadre des 3 scénarios
2-6- Impact des trois scénarios de substitution des VMCIP sur la puissance maximale annuelle
A moins qu’il n’y ait un changement notable dans la courbe de charge moyenne annuelle, l’augmentation de la demande d’énergie électrique annuelle crée, forcément, une augmentation de la puissance maximale annuelle (P.M.A.). La corrélation entre la puissance maximale appelée annuellement (P.M.A.) et les livraisons totales de l’ONEE entre 1980 et 2023 est montrée dans l’agrandissement inséré en bas de la Figure 6. On y notera l’excellent visuel de l’ajustement obtenu par une parabole passant par l’origine qui est confirmé par un coefficient de corrélation de 99,8% entre 1980 et 2023.
Figure 6 Corrélation entre P.M.A. et L.T. de l’ONE entre 1980 et 2023 extrapolée à 2050
Bien que quasiment linéaire, l’ajustement parabolique a été choisi pour conférer à la corrélation un minimum de courbure, ne fût-ce que pour tenir compte d’une légère évolution, lente et monotone, de la courbe de charge moyenne journalière. Les années COVID restent dans l’ajustement à cause du caractère purement technique de la corrélation et au-delà de 37,8 TWh (soit après 2023), la corrélation a dû être extrapolée jusqu’à 220 TWh en utilisant l’ajustement parabolique puisqu’en Tableau 3, il a été établi que les livraisons du scénario le plus précoce pouvaient atteindre cette valeur en 2050.
De 37,8 à 220, l’extrapolation sur près de six fois la longueur de l’échantillon ne devrait pas « faire peur » car, d’une part, nous avons montré que les pentes à l’origine de ces corrélations pour l’Algérie et la Tunisie[iv] ne s’écartent guère plus de 6% de celle du Maroc, d’autre part, des cas extrêmes disent que :
- une puissance demandée idéalement constante toute l’année ne descendrait pas sous 25’114 MW pour 220 TWh/an, soit un facteur de remplissage de la courbe de charge à 100%,
- même pour un facteur de remplissage de la courbe de charge aussi bas que 50% les mêmes 220 TWh/an ne nécessiteraient pas une puissance maximale annuelle supérieure à 50’228 MW.
La Figure 7 montre l’évolution probable de la puissance maximale appelée annuellement par le réseau électrique sans véhicules électriques à batterie (en noir) ainsi que celles des 3 scénarios de pénétration des véhicules électriques. Le calcul de cette Figure 7 utilise la corrélation de la Figure 6 ainsi que les livraisons totales de l’ONEE obtenues pour les trois scénarios en Figure 4.
Figure 7 Evolution de la puissance maximale appelée avec les 3 scénarios
A titre indicatif, quelques valeurs sont listées dans le Tableau 5.
2-7- La suite
Il ne reste plus qu’à voir divers autres impacts énergétiques de ces 3 scénarios de pénétration des VEB.
Par Amin BENNOUNA sindibad@uca.ac.ma
[i] Amin Bennouna, « Energie Maroc’2050 (1/3) – Les bases d’une ‘tendance lourde’ de l’énergie et l’électricité au Maroc« , Webmagazine Ecoactu, 24 juin 2024, https://ecoactu.ma/energie-maroc-2050-tendance-lourde-energie/
[ii] « Fonction logistique (Verhulst)« , Encyclopédie Wikipédia, https://fr.wikipedia.org/wiki/Fonction_logistique_(Verhulst)
[iii] Amin Bennouna, « Simulation du démarrage de la part des VEB dans le parc automobile de plusieurs pays », non publié
[iv] Amin Bennouna, « Données du marché maghrébin de l’électricité« , Conférence au Forum des Entrepreneurs Maghrébins, Organisé par Confédération Générale des Entreprises du Maroc (CGEM), 17 Février 2014, Marrakech