Afrique du Sud : les coupures de courant pourraient atteindre des niveaux critiques cet hiver

Au cours des 15 dernières années, l’Afrique du Sud a connu une aggravation progressive du nombre de coupures d’électricité . Cet état de fait a suscité de la frustration parmi les citoyens, un sentiment économique international négatif et des difficultés financières pour de nombreuses entreprises.

La pression publique s’est intensifiée, conduisant à la décision présidentielle extraordinaire du président Cyril Ramaphosa de proclamer l’état de catastrophe ainsi que de nommer un ministre de l’Electricité .

L’année 2022 a été marquée par les pires coupures de courant de l’histoire du pays . Les déficits de production d’électricité ont parfois atteint jusqu’à 6 GW , nécessitant jusqu’à 10 heures de coupures d’électricité continues.

De nombreuses pannes ont persisté pendant les premiers mois plus chauds de 2023, et depuis début janvier, le pays a connu des coupures de courant tous les jours .

On s’attend généralement à ce qu’elle s’aggrave à mesure que la consommation d’électricité culmine au cours des mois d’hiver du sud, en juin et juillet. Et on craint de plus en plus que le réseau électrique national ne s’effondre complètement à un moment donné. Cela conduirait à des pannes d’électricité qui duraient plusieurs jours, voire plusieurs semaines.

Sur la base d’une analyse des tendances et des événements récents dans le secteur de l’électricité, j’identifie ici les facteurs qui, selon moi, conduiront à des pannes d’électricité atteignant des proportions critiques cet hiver. J’évalue également la probabilité de pénuries d’électricité record et de scénarios catastrophiques tels qu’un effondrement complet du réseau.

Le mix de production d’électricité et ce qui ne va pas

Centrales au charbon . La compagnie nationale d’électricité Eskom dispose actuellement d’une capacité de production maximale installée de 55 GW. Sur ce total, 74% (40 GW) sont générés à partir de centrales au charbon.

Il s’agit pour la plupart d’usines plus anciennes approchant – ou dépassant déjà – leur durée de vie prévue de 40 ans. Ces dernières années, et en partie à cause de pénuries d’électricité persistantes, les centrales électriques ont été utilisées de manière excessive. Ils ont également été insuffisamment entretenus.

Le résultat est que les usines tombent en panne beaucoup trop fréquemment, ce qui représente l’essentiel de la capacité perdue d’Eskom.

Il existe deux centrales au charbon beaucoup plus récentes – Medupi et Kusile – qui, ensemble, devraient fournir 9,6 GW . Ces constructions ont été lancées en 2007 pour atténuer les pénuries d’électricité qui étaient prévues une décennie plus tard.

Mais les deux usines ont fini par coûter plus du double de la somme initialement prévue. Ils ont également été paralysés par d’énormes retards de construction et des défauts de conception technique.

L’une des unités de Medupi (0,8 GW) a subi une explosion massive et les réparations ne devraient être achevées qu’en 2024 .

En octobre de l’année dernière, Kusile a connu un effondrement catastrophique de sa cheminée . Les réparations complètes prendraient deux ans.

Pour permettre aux unités de fonctionner plus tôt, Eskom a demandé et reçu une autorisation spéciale pour dépasser les limites normales de pollution . Néanmoins, les unités concernées ne seront prêtes à produire à nouveau de l’électricité qu’à la fin de cette année au plus tôt.

Nucléaire . Cela représente 3% de la capacité de production nationale. Deux unités de la centrale électrique de Koeberg dans le Western Cape ont une capacité totale de 1,8 GW. Pour continuer à fonctionner au-delà de la fin de sa durée de vie actuellement approuvée de 40 ans en 2024, Eskom procède à des mises à niveau majeures qui, selon les prévisions, nécessiteraient six mois par unité.

Mais l’exercice est déjà bien en retard . Cela signifie qu’une unité qui devrait normalement générer 0,9 GW sera indisponible pendant les mois d’hiver de cette année.

Gaz, hydraulique, éolien et solaire . Les 13 GW restants (23%) de la capacité de production d’électricité sud-africaine sont à peu près également partagés par le gaz, l’hydroélectricité, l’éolien et le solaire. Ceux-ci ne produisent généralement que 25 à 50 % de leur puissance maximale nominale .

Les contraintes comprennent :

l’intermittence de l’ensoleillement et du vent et l’irrégularité des débits d’eau due aux impératifs de gestion de l’eau.

Le gaz est une technologie de production d’électricité très coûteuse qui n’est destinée à être utilisée qu’en cas d’urgence. La surutilisation l’hiver dernier a empêché Eskom d’utiliser pleinement cette ressource plus tard, ce qui a également entraîné une pénurie d’électricité au cours de l’été dernier.

Les centrales électriques renouvelables n’ont actuellement qu’une faible empreinte dans le mix énergétique sud-africain. Cela signifie qu’ils ne peuvent pas pour l’instant jouer un rôle majeur dans l’atténuation des pénuries d’électricité. L’ augmentation significative des installations solaires domestiques au cours de l’année écoulée ainsi que l’achèvement prévu de nombreux nouveaux parcs solaires et éoliens à la fin de 2024 ne suffisent pas encore à combler le déficit énergétique.

La pointe d’hiver

Aucun soulagement majeur du déficit d’électricité sous la forme de nouvelles grandes unités de production d’électricité ne devrait avoir lieu avant l’année prochaine. Les Sud-Africains doivent donc se préparer aux pénuries d’électricité hivernales.

La consommation de pointe quotidienne d’électricité en Afrique du Sud passe d’une moyenne estivale de 32 GW à 36 GW en hiver . Cela est dû à l’utilisation accrue d’appareils de chauffage électriques, ainsi qu’à l’utilisation plus longue des lumières et à la consommation accrue de geysers.

Eskom a tenté de maximiser le fonctionnement de ses centrales électriques pendant les mois les plus froids en programmant la maintenance des centrales pendant les saisons les plus chaudes. Cette stratégie est à nouveau adoptée en 2023 et apportera un certain soulagement. Mais il y a trop d’usines qui ne fonctionneront pas pendant toute la saison hivernale.

Mes estimations suggèrent que le déficit de puissance au milieu de l’hiver sera de l’ordre de 2 GW supérieur à ce qu’il était en 2022. prévu certains jours.

Le danger d’un effondrement du réseau

Une panne d’électricité nationale déclenchée par la fréquence d’oscillation actuelle du réseau s’éloignant trop des 50 Hertz prescrits augmenterait le risque d’ effondrement du réseau électrique . Cela se produirait si des points le long du réseau – y compris les centrales électriques – se déclenchaient les uns après les autres, entraînant une électricité nulle partout.

La remise sous tension du réseau serait un processus lent réalisé une station à la fois. De nombreuses journées d’activité économique seraient perdues avant que l’approvisionnement complet en électricité ne soit rétabli. Les conséquences seraient considérables et incluraient d’éventuels pillages et vandalisme. Cela pourrait également entraîner des pénuries de carburant, qui à leur tour affecteraient les transports et l’industrie ainsi qu’une multitude d’installations utilisant des générateurs de secours tels que les hôpitaux, les laboratoires et les morgues.

Les coupures de courant continues sont le meilleur moyen pratique d’éviter un effondrement du réseau et une panne totale. Eskom s’efforce donc de toujours maintenir la puissance générée supérieure à la puissance utilisée. Pour ce faire, il coupe l’accès à l’électricité à certains utilisateurs.

Une réduction rapide de la consommation d’énergie grâce à la mise en œuvre rapide de coupures d’électricité plus sévères empêcherait toujours un effondrement du réseau. Néanmoins, un effondrement du réseau ne peut être exclu si, par exemple, un ensemble de centrales au charbon peu performantes tombent toutes en panne rapidement.

Comme l’a prévenu le nouveau ministre sud-africain de l’électricité , l’hiver 2023 s’annonce difficile.

Hartmut Winkler

Professeur de physique, Université de Johannesburg