Électricité aux États-Unis

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Centrale à gaz naturel de Ravenswood à Queens, près de New York, en 2017.
Centrale de Bowen en Géorgie, la plus puissante centrale à charbon des États-Unis (3 500 MW).

Le secteur de l'électricité aux États-Unis se caractérise par une large prédominance des combustibles fossiles : leur part dans la production d'électricité atteint 60,1 % en 2021, dont 21,6 % pour le charbon et 38,1 % pour le gaz ; la part du nucléaire est de 18,7 % et celle des énergies renouvelables de 20,9 % (hydroélectricité : 6,2 %, éolien : 9,1 %, solaire : 4,0 %, etc.). La part des énergies renouvelables a plus que doublé en 11 ans.

Les États-Unis se placent aux tout premiers rangs dans la plupart des domaines : au 1er rang mondial pour la production d'électricité nucléaire et pour celles à partir du gaz naturel et de la géothermie, ainsi que pour les importations d'électricité, au 2e rang mondial pour la production totale d'électricité, pour la production à partir de l'éolien, du solaire et de la biomasse, au 3e rang pour celle à base de charbon et au 4e rang pour la production hydroélectrique.

La consommation d'électricité se répartit en 2021 en 38,9 % pour le secteur résidentiel, 34,9 % pour le secteur tertiaire et 26 % pour l'industrie.

La consommation d'électricité par habitant était en 2019 de 12 744 kWh, soit 3,9 fois la moyenne mondiale, 2,49 fois celle de la Chine et 1,81 fois celle de la France.

Comparaisons internationales[modifier | modifier le code]

Les statistiques de l'Agence internationale de l’énergie classent les États-Unis aux tout premiers rangs pour la plupart des indicateurs du domaine de l'électricité :

Place des États-Unis dans les classements mondiaux
Source d'énergie indicateur rang année quantité unité % monde commentaires
Électricité[k 1] Production 2e 2019 4371 TWh 16,2 % 1er : Chine (7 472 TWh)
Importation nette 1er 2019 39 TWh 11,7 % 2e : Italie (38 TWh)
Prod.élec.par source**[k 2] Charbon/lignite 3e 2019 1070 TWh 10,8 % 1er : Chine (4 876 TWh), 2e : Inde (1 181 TWh)
Pétrole 5e 2019 36 TWh 4,8 % 1er : Arabie saoudite (168 TWh)
Gaz naturel 1er 2019 1640 TWh 25,8 % 2e : Russie (514 TWh)
Renouvelables 2e 2019 767 TWh 10,9 % 1er : Chine (2 015 TWh)
Nucléaire[k 3] Production 1er 2019 843 TWh 30,2 % 2e : France (399 TWh), 3e : Chine (348 TWh)
Puissance installée 1er 2020 97 GW 24,7 % 2e : France (61 GW)
% nucléaire/élec* 5e 2019 19,2 % 1er : France (69,9 %)
Hydroélectricité[k 4] Production 4e 2019 311 TWh 7,2 % 1er : Chine (1 304 TWh)
Puissance installée 3e 2019 103 GW 7,9 % 1er : Chine (356 GW)
% hydro/élec* 10e 2019 7,1 % 1er : Norvège (93,4 %)
Énergie éolienne[k 5] Production 2e 2019 298 TWh 20,9 % 1er : Chine (406 TWh)
Puissance installée 2e 2019 103,7 GW 16,6 % 1er : Chine (210,3 GW)
% éolien/élec* 6e 2019 6,8 % 1er : Allemagne (20,7 %)
Solaire photovoltaïque[k 6] Production élec. 2e 2019 94 TWh 13,8 % 1er : Chine (224 TWh), 3e : Japon (69 TWh)
Puissance installée 2e 2019 75,7 GW 12,6 % 1er : Chine (205,2 GW)
% solaire PV/élec* 9e 2019 2,1 % 1er : Italie (8,1 %)
Biomasse[1] Production élec. 2e 2019 56 TWh 10,3 % 1er : Chine (111 TWh), 3e : Brésil (54,9 TWh), 4e : Allemagne (44,4 TWh)
Géothermie[1] Production élec. 1er 2019 18,36 TWh 20,2 % 2e : Indonésie (14,1 TWh), 3e : Philippines (10,7 TWh)
2020p : provisoire ; * % source (nucléaire, hydro, éolien, PV)/total production d'électricité
** production d'électricité par source d'énergie

Histoire[modifier | modifier le code]

Histoire de l'hydroélectricité aux États-Unis[modifier | modifier le code]

Centrale au charbon[modifier | modifier le code]

La première centrale électrique de New York, la Pearl Street Station, a été mise en service le par Thomas Edison dans le bas-Manhattan, ce qui a permis de faire fonctionner l'éclairage électrique des bureaux du quotidien The New York Times et d'autres bâtiments aux alentours de Wall Street. La centrale ne délivrant que du courant continu ne pouvait fournir efficacement qu'un petit secteur géographique. Elle a fonctionné jusqu'en 1895 après avoir subi un incendie en [2].

Histoire du nucléaire aux États-Unis[modifier | modifier le code]

Le réacteur de Shippingport, premier réacteur électronucléaire civil des États-Unis.
Construction mondiale des réacteurs nucléaires. L'accident nucléaire de Three Mile Island, en Pennsylvanie en 1979, marque un tournant.

Le président Eisenhower lance le programme Atoms for Peace à l'Assemblée générale des Nations unies, le . L'année suivante, l'Atomic Energy Act Amendments permet l'application commerciale de l'énergie nucléaire.

Le réacteur nucléaire de Shippingport est construit dans le cadre de ce programme. Ce réacteur est situé à la centrale nucléaire de Beaver Valley sur l'Ohio en Pennsylvanie près de Pittsburgh. C'est le premier réacteur à eau pressurisée à avoir produit de l'électricité, il a été mis en service le , et maintenu en exploitation jusqu'en 1982.

Le réacteur était à l'origine un réacteur à eau pressurisée d'une puissance de 60 MWe dont la conception dérive directement des réacteurs de la propulsion nucléaire navale américains. L'amiral Hyman Rickover, père de la propulsion nucléaire navale américaine, en est le promoteur.

Deux objectifs étaient poursuivis à l'origine :

  1. préfigurer les réacteurs destinés à équiper les porte-avions de l'US Navy ;
  2. prototyper la production d'électricité à partir de la fission nucléaire.

La construction de réacteurs nucléaires électrogènes se développa rapidement au cours des années 1960 et 1970 ; à la différence de la France, il n'y a pas eu de programme nucléaire centralisé confié par l'État à une entreprise publique, mais de multiples initiatives au niveau local, la production d'électricité étant dispersée entre un grand nombre d'entreprises opérant chacune au niveau d'un État ; les centrales nucléaires ont donc chacune un petit nombre de réacteurs (rarement plus de 2).

En 1979, un accident de niveau 5 sur l'échelle INES (qui va de 0 à 7) a lieu à la centrale nucléaire de Three Mile Island, quinze jours après la sortie du film Le Syndrome chinois (The China Syndrome), avec Jane Fonda, jouant sur le thème de l'accident nucléaire. Selon l'AIEA, l'accident de Three Mile Island marqua un tournant dans l'utilisation mondiale de l'énergie nucléaire. En effet, alors que la construction mondiale de réacteurs augmenta de manière continuelle de 1963 à 1979 (mis à part 1971 et 1978), celle-ci déclina de 1980 à 1998[3]. Le président Jimmy Carter ordonna une enquête sur l'accident. Les opérations de nettoyage commencèrent en et se sont poursuivies jusqu'à , coûtant 975 millions de dollars. De 1981 à 1984, 51 projets de construction de réacteurs nucléaires furent annulés aux États-Unis, dont une bonne partie provenant de Babcock & Wilcox, l'entreprise qui avait fabriqué celui de Three Mile Island.

Après Three Mile Island, le développement du nucléaire s'arrête ; la firme Westinghouse, un des grands constructeurs américains, est rachetée en 2006 par la firme japonaise Toshiba. Tous les réacteurs actuels ont été mis en construction avant 1974. Il a fallu attendre 2011 pour que des travaux soient entrepris sur de nouveaux réacteurs dans des centrales existantes.

Le problème du stockage des déchets nucléaires a connu de longues et laborieuses tractations ; le , le président Reagan signe le Nuclear Waste Policy Act, la première loi complète du pays sur les déchets nucléaires. Le , le Congrès approuve un amendement désignant Yucca Mountain, dans le Nevada, comme le seul site à considérer pour le stockage des déchets nucléaires de haute activité[4]. Lorsque le président George W. Bush notifie au Congrès le qu'il considère Yucca Mountain qualifié pour son permis de construction, le gouverneur du Nevada Kenny Guinn oppose le son veto à la décision présidentielle, et il faut un vote de chacune des deux chambres pour annuler le veto du gouverneur en juillet[5].

Entre 2007 et 2009, 13 compagnies ont déposé auprès de l'Autorité de sûreté nucléaire américaine des demandes de permis de construction et d'exploitation pour 25 nouveaux réacteurs aux États-Unis. Mais les perspectives de relance des constructions de centrales ont été érodées par l'abondante disponibilité de gaz naturel (boom du gaz de schiste), la baisse de la demande d'électricité liée à la crise de 2008, le manque de financements et les incertitudes créées par l'accident nucléaire de Fukushima[6]. De nombreuses demandes de permis pour de nouveaux réacteurs furent suspendues ou annulées[7],[8].

En , l'Union of Concerned Scientists (UCS) publie un rapport sur l'état du parc nucléaire américain (99 réacteurs répartis dans 60 centrales, produisant 20 % de l'électricité du pays) ; il évalue à 35 % la part des réacteurs (22 % de la puissance du parc) qui sont menacés de fermeture anticipée ou déjà en instance de fermeture, et montre qu'en l'absence de nouvelle politique, la production de ces réacteurs serait remplacée par celle de centrales à gaz, ce qui pourrait entrainer une augmentation de 4 à 6 % des émissions de gaz à effet de serre du secteur électrique américain. L'UCS appelle donc les autorités à adopter des politiques de réduction du carbone, avec la fixation d'un prix du carbone, des normes d'électricité bas-carbone et un soutien financier aux centrales nucléaires[9].

Production d'électricité[modifier | modifier le code]

Production d'électricité par sources aux États-Unis 1950-2020 (données EIA).
Répartition par source (en %) de la production d'électricité de 1950 à 2016.

Le tableau ci-dessous et les graphiques ci-contre permettent de noter :

  • le tassement de la production totale d'électricité depuis la crise de 2008 : -2,8 % de 2007 à 2017, après une multiplication par 12,4 entre 1950 et le pic de 2007 (4 157 TWh) ; en 2018 elle retrouve son niveau d'avant la crise, mais en 2020 la crise du Covid-19 la ramène au niveau de 2017 ;
  • la prédominance des combustibles fossiles : 60,1 % ; le charbon, bien qu'en forte baisse depuis son apogée à 57 % atteint en 1987-88, représente encore 21,6 % de la production d'électricité en 2021, mais il a été dépassé par le gaz naturel en 2016 et a reculé de 51 % depuis 2010 ; la part des combustibles fossiles recule de 13 % de 2010 à 2021 ;
  • la forte remontée de la part du gaz naturel : tombé à 9 % en 1988, il atteint 38 % en 2021, battant son record de 1970 ; l'essor des gaz de schiste est la principale source de ce revival ;
  • la quasi-disparition du pétrole : 0,5 % en 2020 contre 17 % dans les années 1970 ;
  • la stabilité du nucléaire à 19-20 % depuis plus de 20 ans ;
  • la remontée progressive des énergies renouvelables : après un long déclin de 30,3 % en 1950 à 8,3 % en 2007, elles sont remontées à 20,9 % en 2021, grâce surtout à l'essor de l'éolien et plus récemment du solaire.
Historique de la production nette d'électricité des États-Unis
TWh 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Charbon 154,5 403,1 704,4 1161,6 1594,0 1966,3 1847,3
Gaz naturel 44,6 158,0 372,9 346,2 383,1 615,0 999,0
Pétrole 33,7 48,0 184,2 246,0 126,5 111,2 37,1
ss-total fossiles 232,8 609,0 1261,5 1753,8 2103,6 2692,5 2883,4
Nucléaire - 0,5 21,8 251,1 576,9 753,9 807,0
Hydroélectricité 100,9 149,4 251,0 279,2 292,9 275,6 260,2
- Pompage-turbinage - - - - -3,5 -5,5 -5,5
Bois 0,4 0,1 0,1 0,3 32,5 37,6 37,2
Déchets - - 0,2 0,2 13,3 23,1 18,9
Géothermie - 0,03 0,5 5,1 15,4 14,1 15,2
Solaire - - - - 0,4 0,5 1,2
Éolien - - - - 2,8 5,6 94,7
ss-total renouvelables 101,3 149,6 251,8 284,7 353,7 350,9 421,9
Total production 334,1 759,2 1535,1 2289,6 3037,8 3802,1 4125,1
% renouvelables 30,3 % 19,7 % 16,4 % 12,4 % 11,6 % 9,2 % 10,2 %
Source : Energy Information Administration [10]
Évolution récente de la production nette d'électricité des États-Unis
TWh 2010 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 % 2021 Δ* 2021/20 Δ* 2021/10
Charbon 1 847,3 1 352,4 1 239,1 1 205,8 1 149,5 965,0 773,4 898,7 21,6 % +16,2 % -51,4 %
Gaz* 999,0 1 346,6 1 391,1 1 308,9 1 482,6 1 598,4 1 636,0 1 586,5 38,1 % -3 % +58,8 %
Pétrole 37,1 28,2 24,2 21,4 25,2 18,3 17,5 18,8 0,5 % +7 % -49 %
ss-total fossiles 2 883,4 2 727,2 2 654,4 2 536,1 2 653,4 2 581,7 2 426,9 2 504,0 60,1 % +3,2 % -13,2 %
Nucléaire 807,0 797,2 805,7 805,0 807,1 809,4 789,9 778,2 18,7 % -1,5 % -3,6 %
Hydroélectricité 260,2 249,1 267,8 300,3 292,5 287,9 285,3 260,2 6,2 % -8,8 % 0 %
- Pompage-turbinage -5,5 -5,1 -6,7 -6,5 -5,9 -5,3 -5,3 -5,1 -4 % ns ns
Bois 37,2 41,9 40,9 41,1 40,9 38,5 36,2 37,2 0,9 % +2,7 % 0 %
Déchets 18,9 21,7 21,8 21,6 20,9 19,0 18,5 18,3 0,4 % -1,1 % -3 %
Géothermie 15,2 15,9 15,8 15,9 16,0 15,5 15,9 16,2 0,4 % +2,2 % +6,6 %
Solaire PV* 0,4 35,8 51,5 74,0 89,8 103,7 127,6 160,8 3,9 % +26 % x402
Solaire thermodyn.* 0,8 3,2 3,4 3,3 3,6 3,2 3,1 2,9 0,1 % -6,7 % +262 %
Éolien 94,7 190,7 227,0 254,3 272,7 295,9 337,9 379,8 9,1 % +12,4 % +301 %
ss-total EnR 421,9 558,4 621,6 704,1 730,5 763,6 819,2 870,3 20,9 % +6,2 % +106 %
Autres 12,9 14,0 13,8 13,1 13,0 13,3 12,9 12,1 0,3 % -5,6 % -5,6 %
Total production 4 125,1 4 091,7 4 095,5 4 058,3 4 207,8 4 162,9 4 048,7 4 164,6 100 % +2,9 % +1,0 %
% renouvelables 10,2 % 13,3 % 15,2 % 17,3 % 17,4 % 18,3 % 20,2 % 20,9 %
* Δ = variation ; gaz : gaz naturel + autres gaz ; solaire thermodyn. : solaire thermodynamique
solaire PV (photovoltaïque) : y compris solaire réparti (petites installations), estimé à partir de 2014
Source : Energy Information Administration
[e 1],[e 2]

Selon les prévisions 2019 de l'Energy Information Administration, avec une consommation d'électricité progressant de 1 % par an, la part du gaz naturel passerait de 34 % en 2018 à 39 % en 2050, celle du charbon reculerait de 28 % à 17 %, celle du nucléaire de 19 % à 12 % et celle des énergies renouvelables passerait de 18 % à 31 % (répartie en 2050 en 48 % de solaire photovoltaïque, 25 % d'éolien, 18 % d'hydroélectricité, 4 % de géothermie et 5 % de divers)[11].

Taux de décarbonation de la production d'électricité[modifier | modifier le code]

Avec 18,7 % de nucléaire et 20,9 % d'énergies renouvelables, la production d'électricité est décarbonée à 39,6 % en 2021[e 1] ; 18 États dépassent même le seuil de 50 % d'électricité décarbonée et 7 autres (Caroline du Nord, Maryland, Nebraska, Oklahoma, Arizona, Alabama, Connecticut) sont entre 40 et 50 % :

États des États-Unis dont la production d'électricité est majoritairement décarbonée en 2021
GWh Prod.élec.*
[e 3],[e 4]
Nucléaire
[e 5]
Renouv.
[e 6],[e 4]
dont hydr.*
[e 7],[e 8]
dont éolien
[e 9]
dont solaire*
[e 4],[e 10]
% renouv. % décarboné
Drapeau du Vermont Vermont 2 335 2 327 1 075 338 375 99,7 % 99,7 %
Drapeau de l'État de Washington Washington 109 434 8 511 81 751 70 444 9 508 362 74,7 % 82,5 %
Drapeau du Dakota du Sud Dakota du Sud 17 837 14 633 5 295 9 322 4 82,0 % 82,0 %
Drapeau de l'Idaho Idaho 17 068 12 574 8 650 2 657 684 73,7 % 73,7 %
Drapeau du New Hampshire New Hampshire 17 628 9 856 2 895 1 167 504 197 16,4 % 72,3 %
Drapeau du Maine Maine 11 089 8 008 2 969 2 550 314 72,2 % 72,2 %
Drapeau de l'Oregon Oregon 61 386 40 993 28 361 9 593 1 812 66,8 % 66,8 %
Drapeau de l'Illinois Illinois 182 779 96 994 20 664 129 18 690 1 448 11,3 % 64,4 %
Drapeau du district de Columbia Washington D.C. 366 230 174 62,8 % 62,8 %
Drapeau de la Caroline du Sud Caroline du Sud 100 352 53 771 7 969 2 953 0 2 705 7,9 % 61,5 %
Drapeau du Kansas Kansas 56 808 8 575 25 843 30 25 625 124 45,5 % 60,6 %
Drapeau du Tennessee Tennessee 81 567 35 330 13 390 12 273 41 424 16,4 % 59,7 %
Drapeau de l'Iowa Iowa 66 369 0 38 208 955 36 578 475 57,6 % 57,6 %
Drapeau de la Californie Californie 216 555 16 477 101 200 14 242 15 626 54 087 46,7 % 54,3 %
Drapeau de l'État de New York New York 127 916 31 140 37 825 27 591 4 387 3 926 29,6 % 53,9 %
Drapeau du Minnesota Minnesota 59 807 14 123 17 258 898 12 941 2 102 28,9 % 52,5 %
Drapeau du Montana Montana 24 510 14 131 9 774 2 822 76 51,8 % 51,8 %
Drapeau du New Jersey New Jersey 64 080 28 142 4 853 -102 20 4 214 7,6 % 51,5 %
* Prod.élec. = production des centrales + production solaire répartie ; Renouv. = Renouvelables ;
hydr. = hydroélectricité (hors pompage). Source : EIA.

A la fin de 2018, 29 États ainsi que le district fédéral de Columbia ont adopté des « normes de portefeuille renouvelable » (renewable portfolio standards) qui imposent aux fournisseurs d'électricité des quotas d'électricité renouvelable ou de technologies éligibles. En , sept d'entre eux se sont fixé des objectifs de 100 % d'« électricité propre » (ou « décarbonée » ou « neutre en carbone ») d'ici 2050 : Maine, New York, Californie, Hawaï, Nevada, Nouveau Mexique, Washington et le District fédéral de Columbia[12].

Réglementation[modifier | modifier le code]

Organisation du secteur[modifier | modifier le code]

Le secteur électrique est encore aujourd'hui en grande partie aux mains des utilities, entreprises publiques ou privées historiquement responsables de l'approvisionnement en électricité sur le territoire d'un État. Le terme anglais « utility » pourrait être traduit par « entreprise de service public », bien que son sens soit légèrement différent : elle peut être publique ou privée, mais est toujours soumise à un arsenal réglementaire contraignant destiné à garantir le respect d'une série d'objectifs considérés comme étant d'intérêt général. La plupart de ces réglementations concernent les segments du marché électrique qui constituent des monopoles naturels : transport et distribution ; il s'agit bien entendu d'éviter tout abus de monopole ; la production et la commercialisation, étant des activités pleinement concurrentielles, jouissent d'une liberté beaucoup plus large.

Chaque état dispose d'une Public utilities commission chargée de contrôler les utilities, de réglementer leurs tarifs et leurs services.

Dans plusieurs états existent des Utility cooperatives, coopératives de service public, dont les membres sont leurs clients ; elles ont été créées dans les régions rurales à l'époque du New Deal pour promouvoir l'électrification rurale ; elles sont aidées par le Rural Utilities Service, agence du département de l'Agriculture des États-Unis.

Le Public Utility Holding Company Act[13], loi votée en 1935 par le Congrès des États-Unis pour renforcer la régulation des groupes opérant dans les services publics, notamment les groupes électriques, leur imposait deux mesures restrictives :

  • limitation de leur activité à un seul État des États-Unis, afin de soumettre les sociétés concernées à la régulation sectorielle, notamment tarifaire, qui s'exerce au niveau des États ;
  • recentrage de leurs activités sur le domaine régulé : avant tout engagement dans des activités non régulées, elles devaient obtenir une approbation préalable de la Securities and Exchange Commission (SEC) et, le cas échéant, organiser une séparation stricte entre activités régulées et non régulées.

En 1978, la loi Public Utility Regulatory Policies Act (PURPA) impose, afin de promouvoir les énergies renouvelables, aux utilities, opérateurs électriques bénéficiant d'un monopole naturel (= propriétaires de réseaux), l'obligation d'achat d'électricité d'autres producteurs plus efficaces, si le coût de cet achat est inférieur au « coût évité » de l'utility elle-même pour le consommateur ; le coût évité est égal à la somme des coûts additionnels que l'utility devrait engager pour produire elle-même l'électricité requise, ou le cas échéant, pour l'acheter auprès d'une autre source. Cette loi instituait donc de fait une libéralisation du marché de la production d'électricité ; elle déclencha une avalanche de construction de nouvelles centrales par des Independent Power Producers (IPP - producteurs indépendants d'électricité), en particulier des centrales de cogénération. Cependant, bien qu'il s'agisse d'une loi fédérale, son application était confiée aux états fédérés, de sorte que certains firent peu et d'autres beaucoup pour l'appliquer.

La loi Energy Policy Act de 1992 rédigée par la Federal Energy Regulatory Commission (FERC) a été l'étape cruciale vers la déréglementation de l'électricité en Amérique du Nord, et a été complétée par les ordonnances 888 et 889 de la FERC en 1996, qui établissaient les fondements pour la déréglementation formalisée de cette industrie en organisant la création du réseau nodal d'Open Access Same-Time Information System (OASIS - Système d'information en temps réel du libre accès au réseau), pas de géant dans l'interconnexion des réseaux américains.

Le , l'Energy Policy Act voté par les deux chambres du Congrès abolit les restrictions issues de PUHCA, en dépit des objections des organisations de consommateurs, de protection de l'environnement, des syndicats et des agences de notation. L'abolition devint effective le .

Le mouvement d'ouverture à la concurrence du marché de l'électricité a été moins poussé qu'en Europe, du moins dans le marché de détail : la possibilité de choisir son fournisseur a certes doublé entre 2000 et 2013, mais elle n'est ouverte qu'à 13 % du marché résidentiel. En 2015, 18 États avaient introduit une forme de concurrence dans ce segment, mais 14 seulement avaient renoncé à instituer des limites de prix fixées par l’État ou un régulateur ; tous ces États avaient introduit la concurrence « retail » dès les années 1990 et aucun État ne l’a fait depuis la crise californienne de 2001[14].

Politique énergétique[modifier | modifier le code]

Les nombreuses interventions de l'état fédéral ont surtout visé à ouvrir le secteur à la concurrence, à réduire la dépendance énergétique du pays en soutenant la production d'électricité à partir de ressources nationales ou en promouvant les économies d'énergie, ou à combattre la pollution. Mais aucune réglementation d'envergure n'avait été mise en place pour lutter contre le réchauffement climatique.

À six mois de la Conférence de Paris de 2015 sur le climat, le président des États-Unis a dévoilé le un plan de lutte contre le réchauffement climatique dans le secteur de l'électricité : le « Clean Power Plan (en) ». Les nouvelles règles édictées dans ce plan visent à réduire de 32  % d’ici à 2030, par rapport à 2005, les émissions de CO2 des centrales électriques, qui représentent 31  % des émissions totales de gaz à effet de serre du pays ; leurs émissions de dioxyde de soufre seront réduites de 90 % et celles d'oxydes d'azote de 72 %. La part des énergies renouvelables sera portée à 28 % d’ici à 2030, contre 13 % en 2014[15],[16]. Les nouvelles règles édictées dans ce plan vont au-delà des propositions émises en 2014 par l’Agence de protection de l’environnement (EPA) : 32 % de réduction des émissions de carbone au lieu des 30 % proposés par l'EPA et 28 % d'énergies renouvelables au lieu de 22 %[17]. En 2014, plus de 500 centrales électriques au charbon alimentent le pays ; c’est la première source d’électricité dans une vingtaine d’états, du Wyoming à l’Utah, en passant par l’Arizona. Si le plan pour une énergie propre est mis en application, la part de ce combustible dans la production d’électricité aux États-Unis passera de 39  % en 2014 à 27  % en 2030. La Maison-Blanche estime que l'EPA peut imposer ces règles aux états, s’appuyant sur une décision de la Cour suprême datant de 2007, qui, donnant tort à l’administration Bush, avait alors jugé que les GES étaient des «polluants» et avait estimé que l’EPA avait autorité pour réguler les émissions de gaz à effet de serre, en vertu du Clean Air Act de 1963[18].

L'objectif de réduction de 32 % des émissions de CO2 du secteur électrique par rapport à 2005 est moins ambitieux qu'il ne parait : en effet, ces émissions ont déjà baissé de 15,1 % de 2005 (2 415,6 millions de m3 de CO2) à 2014 (2 051,3 millions de m3 de CO2, dont 77 % émis par les centrales au charbon) ; près de la moitié de la réduction a donc été déjà réalisée en 9 années sur 25[19].

Malgré la décision de sortie de l'Accord de Paris sur le climat prise par Donald Trump en , près de 13 gigawatts de capacités de production à partir de charbon devraient disparaître en 2018. Plus de 85 % des capacités éoliennes sont installées dans des districts qui ont voté Trump en 2016, selon l'AWEA (association des entreprises américaines de l'éolien). Le prix des modules photovoltaïques a été divisé par dix en dix ans et celui des turbines éoliennes par deux entre 2009 et 2017 ; au Texas, l'éolien est déjà la source d'énergie la moins chère du marché, selon Bloomberg New Energy Finance. En Californie, le solaire sera la source la moins onéreuse d'électricité dès le début des années 2020, malgré la baisse des crédits d'impôts[20].

Centrales thermiques fossiles[modifier | modifier le code]

Centrale de Castle Gate (190 MW) dans l'Utah en 2007.
centrale de Cumberland, dans l'État du Tennessee, 2 600 MW.

Le charbon, abondant aux États-Unis, y était la première source de production d'électricité jusqu'en 2015. Mais il a été dès 2012 quasiment évincé par le gaz naturel pour la construction des nouvelles centrales[21], et sa part dans la production électrique est passée de 52 % en 2000 à 21,6 % en 2021 contre 38,1 % pour le gaz naturel[e 1].

En 2017, le charbon était la source d'énergie la plus utilisée pour la production d'électricité dans 18 états, contre 28 en 2007 ; le gaz naturel était en tête dans 16 états contre 11 en 2007 ; le nucléaire dans 9 états contre 6 en 2007 et l'hydraulique dans 6 états contre 4 en 2007[22].

En 2016, les producteurs d'électricité ont consommé 664,7 Mt (millions de tonnes) de charbon, contre 1 045 Mt lors du pic de 2007 ; au premier semestre 2018, leur consommation encore a baissé de 4,8 %[23].

Nombre de centrales thermiques aux États-Unis par combustible[24]
Année Charbon Pétrole Gaz naturel Autres gaz Total
2006 616 1 148 1 659 46 3 469
2007 606 1 163 1 659 46 3 474
2010 580 1 169 1 657 48 3 454
2011 589 1 146 1 646 41 3 422
2012 557 1 129 1 714 44 3 444
2013 518 1 101 1 725 44 3 388
2014 491 1 082 1 749 43 3 365
2015 427 1 082 1 779 45 3 333
2016 381 1 076 1 801 45 3 303
2016/2006 -38 % -6,3 % +8,6 % -2 % -4,8 %
Principales centrales à charbon aux États-Unis[25]
Nom de la centrale État Date
de mise
en service
Puissance
en MW
centrale de Bowen Drapeau de la Géorgie Géorgie 1971-1975 3 500
centrale de Gibson Drapeau de l'Indiana Indiana 1975-1982 3 340
centrale de Monroe Drapeau du Michigan Michigan 1971-1974 3 280
centrale John E. Amos Drapeau de la Virginie-Occidentale Virginie-Occidentale 1971-1973 2 933
centrale James H.Miller Jr Drapeau de l'Alabama Alabama 1978-1991 2 822
centrale W. A. Parish Drapeau du Texas Texas 1977-1982 2 737
centrale de Cumberland Drapeau du Tennessee Tennessee 1973 2 600
centrale de Gavin Drapeau de l'Ohio Ohio 1974-1975 2 600
centrale de Rockport Drapeau de l'Indiana Indiana 1984-1989 2 600
centrale de Paradise Drapeau du Tennessee Tennessee 1963-1970 2 558
centrale de Roxboro Drapeau de la Caroline du Nord Caroline du Nord 1966-1980 2 558
Centrale à gaz naturel de Moss Landing en Californie.
Principales centrales à gaz naturel aux États-Unis[25]
Nom de la centrale État Date
de mise
en service
Puissance
en MW
West County Energy Center Drapeau de la Floride Floride 2009-2011 4 263
centrale Dynegy Moss Landing Drapeau de la Californie Californie 1967-2002 2 802
centrale de Ravenswood Drapeau de l'État de New York New York 1967-2002 2 625
centrale de Gila River Drapeau de l'Arizona Arizona 2003 2 476
centrale de Martin Drapeau de la Floride Floride 1994-2005 2 448
centrale Union Power Partners Drapeau de l'Arizona Arizona 2003 2 428
centrale de Sanford Drapeau de la Floride Floride 1969-2003 2 378
centrale Mystic Drapeau du Maryland Maryland 1975-2003 2 361
centrale H.L.Culbreath Bayside Drapeau de la Floride Floride 1965-2009 2 294
centrale Sherwood H Smith Jr Drapeau de la Caroline du Nord Caroline du Nord 2001-2011 2 282
Hines Energy Complex Drapeau de la Floride Floride 1999-2005 2 262
centrale McIntosh Drapeau de la Floride Floride 1994-2007 2 187
centrale de Willow Glen Drapeau de la Louisiane Louisiane 1960-1976 2 178
centrale de Fort Myers Drapeau de la Floride Floride 1958-2003 2 083
centrale de Cedar Bayou Drapeau du Texas Texas 1970-2009 2 065
centrale de Sabine Drapeau du Texas Texas 1962-1979 2 051
centrale H.Allen Franklin Drapeau de l'Alabama Alabama 2002-2008 1 996
centrale de Nine Mile Point Drapeau de la Louisiane Louisiane 1955-1973 1 960
AES Alamitos LLC Drapeau de la Californie Californie 1956-1966 1 922
centrale de Lauderdale Drapeau de la Floride Floride 1957-1993 1 863
Midland Cogeneration Venture Drapeau du Michigan Michigan 1989-1998 1 849
Forney Energy Center Drapeau du Texas Texas 2003 1 784
Lincoln Combustion Drapeau de la Caroline du Nord Caroline du Nord 1995-1996 1 754
centrale Haynes Drapeau de la Californie Californie 1962-2005 1 750
Midlothian Energy Facility Drapeau du Texas Texas 2000-2001 1 734
Elwood Energy LLC Drapeau de l'Illinois Illinois 1999-2001 1 728
centrale de Seminole Drapeau de l'Oklahoma Oklahoma 1971-1975 1 724
centrale de Lagoon Creek Drapeau du Tennessee Tennessee 2001-2010 1 625
centrale de Ormond Beach Drapeau de la Californie Californie 1971-1973 1 612

Plusieurs de ces centrales brûlent également divers produits pétroliers.

Énergie nucléaire[modifier | modifier le code]

Carte des centrales nucléaires des États-Unis.
source : U.S. Nuclear Regulatory Commission.

Les centrales nucléaires ont produit 778,2 TWh en 2021, soit 18,7 % de la production nette nationale d'électricité[e 1].

En , avec 95 réacteurs nucléaires en activité totalisant une puissance électrique de 97 154 MW, qui ont produit 809 TWh en 2019, les États-Unis sont au premier rang mondial de la production d'énergie d'origine nucléaire ; 2 réacteurs sont en construction (puissance : 2 234 MW), et 38 ont été arrêtés définitivement (puissance : 17 540 MW)[26]. Les 95 réacteurs américains représentent 21,6 % du nombre total de réacteurs dans le monde, et leur puissance nette totale : 97,15 GW représente 24,95 % du total mondial. Pour comparaison, le numéro deux, la France, a 56 réacteurs d'une puissance totale de 61,37 GW (15,8 %) et la Chine a 48 réacteurs d'une puissance totale de 45,52 GW (11,7 %)[27].

La production par gigawatt installé est 30 % plus élevée aux États-Unis qu'en France en 2019 : près de 8 térawattheures par gigawatt de capacité aux États-Unis contre 6 en France ; ceci s'explique pour l'essentiel par un fonctionnement en base : le nucléaire ne produit que 20 % de l'électricité produite aux États-Unis, ce qui permet de faire tourner les réacteurs au maximum de leur capacité, toute la journée et toute l'année, sans avoir à s'adapter aux variations de consommation[28].

Rentabilité des centrales et aides publiques[modifier | modifier le code]

Une étude de Bloomberg New Energy Finance (BNEF) publiée en révèlait que 34 centrales nucléaires américaines sur les 61 étudiées perdaient de l'argent, leur coût étant supérieur à celui des centrales à gaz, du fait de l'abondance et du prix bas du gaz de schiste. Quatre centrales nucléaires étaient en cours de fermeture, tandis que quatre autres avaient fermé au cours des quatre dernières années. Les États de New York et de l'Illinois ont déjà accordé des aides pour la poursuite de l'exploitation de centrales nucléaires et des aides similaires sont demandées dans l'Ohio et la Pennsylvanie[29].

Alors qu'en 2006 le thème de la « renaissance du nucléaire » était abondamment évoqué aux États-Unis, où le japonais Toshiba investissait 5,4 milliards de dollars pour racheter l'américain Westinghouse et dévoilait des plans ambitieux prévoyant l'installation dans le pays de 45 nouveaux réacteurs avant 2030, dix ans plus tard le nucléaire accumule les déboires : en , Westinghouse s'est placée sous le chapitre 11 de la loi sur les faillites des États-Unis, et au début les électriciens Santee Cooper et Scana Corporation ont décidé de stopper la construction de deux nouveaux réacteurs à la centrale nucléaire de Virgil Summer en Caroline du Sud ; l'avancement de chantier était déjà parvenu à 40 %, mais le coût prévisionnel des deux réacteurs avait doublé, à vingt milliards de dollars, et le planning du chantier avait pris cinq ans de retard. Le nucléaire ne peut plus rivaliser avec les centrales au gaz de schiste, dix fois moins coûteuses en investissement ; la stratégie de l'industrie nucléaire est maintenant de prolonger l'exploitation des centrales existantes jusqu'à 80 ans. Il ne reste plus qu'un seul projet de centrale encore en cours de construction aux États-Unis, en Géorgie[30].

Neuf réacteurs ont fermé définitivement depuis 2013, et il est prévu que quatre autres s’arrêtent d’ici 2025, majoritairement en Californie et en Nouvelle-Angleterre :

Réacteurs arrêtés de 2013 à 2025[31]
Nom du réacteur État Date
de mise
à l'arrêt
Puissance
en MW
Type Opérateur
Kewaunee Drapeau du Wisconsin Wisconsin 2013 566 PWR Dominion
San Onofre 2 Drapeau de la Californie Californie 2013 1100 PWR Southern California Edison
San Onofre 3 Drapeau de la Californie Californie 2013 1100 PWR Southern California Edison
Crystal River 3 Drapeau de la Floride Floride 2013 860 PWR Duke
Vermont Yankee Drapeau du Vermont Vermont 2014 620 BWR Exelon
Fort Calhoun Drapeau du Nebraska Nebraska 2016 478 PWR Exelon/OPPD
Pilgrim Drapeau du New Jersey New Jersey 2018 610 BWR Exelon
Oyster Creek Drapeau du Massachusetts Massachusetts 2019 610 BWR Entergy
Three Mile Island 1 Drapeau de la Pennsylvanie Pennsylvanie 2019 819 PWR Exelon
Duane Arnold Drapeau de l'Iowa Iowa août 2020 601 BWR NextEra Energy Resources
Indian Point 2 Drapeau de l'État de New York New York avril 2020 1067 PWR Entergy
Indian Point 3 Drapeau de l'État de New York New York avril 2021 1085 PWR Entergy
Palisades Drapeau du Michigan Michigan 2022 789 PWR Entergy
Diablo Canyon 1 Drapeau de la Californie Californie 2024 1138 PWR PG&E
Diablo Canyon 2 Drapeau de la Californie Californie 2024 1118 PWR PG&E

Le débat sur la fermeture anticipée de Diablo Canyon a été relancé en 2020 car, face à d’importantes vagues de chaleur et une demande record, le gestionnaire de réseau a dû multiplier les délestages par manque de capacité pilotable, illustrant ainsi l’importance critique que la centrale aura à l’avenir[31].

La Commission des services publics de Géorgie a donné son feu vert à la poursuite de la construction de deux nouveaux réacteurs à la centrale nucléaire de Vogtle, près d'Augusta, tout en fixant une limite de coûts ; le chantier devrait se terminer en 2021 ou 2022. Ce projet, engagé en 2007, mais retardé par la faillite de Westinghouse, pourrait coûter plus de 25 milliards de dollars, contre 14 milliards prévus initialement. C'est désormais le seul projet de réacteur nucléaire aux États-Unis, après l'abandon à l'été 2017 de la construction de deux autres réacteurs par la Caroline du Sud[32].

Le budget fédéral 2018 des États-Unis, voté en , illustre un soutien renouvelé pour le nucléaire : l'Office of Nuclear Energy a reçu 1,2 milliard de dollars, en hausse de 20 %, dont 669 millions de dollars pour les programmes de R&D (+107 M$) et 35 M$ pour lancer un projet de réacteur de recherche à neutrons rapides (Versatile Advanced Test Reactor)[33].

En , le Sénat et l’Assemblée du New Jersey ont voté les textes législatifs nécessaires pour faire de cet État le troisième, après New York et l’Illinois, à avoir inclus le nucléaire dans ses programmes de subventions aux énergies propres ; les centrales nucléaires peuvent désormais bénéficier des Zero Emission Certificates (ZEC)[34]. En , la Commission des entreprises de service public du New Jersey (New Jersey Board of Public Utilities) a attribué des certificats d’émission zéro (ZEC) aux réacteurs Salem 1 et 2 et à celui de Hope Creek. Ces trois réacteurs vont recevoir environ 100 millions de dollars par an chacun pendant trois ans[35].

Six réacteurs nucléaires américains ont été arrêtés avant la fin de leur durée de vie technique depuis 2013 et 12 autres devraient l’être d'ici 2025. Au total, ces 18 fermetures enlèveront plus de 15,8 GW de la production du réseau, soit 15 % de la capacité nucléaire existante. Début , une vaste coalition réunissant 75 ex-hommes d'État, responsables de la sécurité nationale et dirigeants industriels a exhorté Rick Perry, Secrétaire américain à l'Énergie, à prendre des mesures immédiates pour empêcher la fermeture des réacteurs nucléaires, rappelant les bénéfices d'un secteur nucléaire national fort sur le plan de la sécurité nationale compte tenu de la sécurité d’approvisionnement qu’il procure. Rick Perry a déclaré que le soutien financier des centrales nucléaires est essentiel à la sécurité nationale. Face à la hausse de la demande en électricité, il a confirmé que des travaux sont en cours pour proposer un plan de préservation de certaines des principales centrales nucléaires du pays. Le Département de l'Énergie des États-Unis (DOE) étudie ainsi les moyens d’aider financièrement les installations nucléaires, y compris en obligeant les exploitants de réseaux à acheter cette électricité[36].

Cinq des six gouverneurs des États de la Nouvelle-Angleterre (Nord-Est des États-Unis) ont signé en une lettre adressée à l’ISO-New England (ISO-NE), le gestionnaire du réseau, afin de lui demander d’étudier des moyens pour encourager le développement des énergies propres, faisant spécifiquement mention aux énergies renouvelables mais aussi au nucléaire. La lettre souligne en particulier les avantages du nucléaire et s’inquiète de la fermeture prochaine de la centrale Pilgrim (Massachusetts), qui ne laisserait en que deux centrales en fonctionnement dans la région, Millstone (Connecticut) et Seabrook (New-Hampshire), soit seulement 3 500 MW d’électricité de base[37].

En , l'Ohio est devenu le cinquième État à prendre des mesures pour accorder des compensations ou des aides aux centrales nucléaires, après le Connecticut, l'Illinois, le New Jersey et l'État de New York. Les 14 réacteurs dans dix centrales qui reçoivent ces soutiens représentent 9 % de la puissance de l'ensemble des centrales électriques de ces états et 13 % de la puissance installée nucléaire du pays. Par ailleurs, 55 % de la puissance nucléaire se trouvent sous le statut traditionnel où le prix de l'électricité à la production est réglementé par des commissions d'État, ce qui peut les protéger contre la pression des marchés de gros ; seules 30 % (en puissance) des centrales nucléaires sont directement exposées au marché de gros[38].

Plusieurs États ayant des centrales menacées de fermeture ont mis en place des aides financières, soit sous la forme de subventions directes, soit en leur appliquant les mêmes programmes d’exemptions de taxes que pour les sources renouvelables, appelés « Zero Emission Credits » (ZEC) :

Centrales bénéficiant de subventions de type ZEC[31]
Centrale État Puissance
en MW
Opérateur Date de
l'aide
Date de
fin prévue
Fitzpatrick Drapeau de l'État de New York New York 813 Exelon 2017 2029
Nine Mile Point Drapeau de l'État de New York New York 2019 Exelon 2017 2029
Ginna Drapeau de l'État de New York New York 580 Exelon 2017 2029
Clinton Drapeau de l'Illinois Illinois 1062 Exelon 2017 2027
Quad Cities Drapeau de l'Illinois Illinois 1819 Exelon 2017 2027
Millstone Drapeau du Connecticut Connecticut 2098 Dominion 2019 2029
Hope Creek Drapeau du New Jersey New Jersey 1172 PSEG 2019 2025
Salem Drapeau du New Jersey New Jersey 2327 PSEG 2019 2025
Davis-Besse Drapeau de l'Ohio Ohio 894 Energy Harbor 2021 2026
Perry Drapeau de l'Ohio Ohio 1256 Energy Harbor 2021 2026
Byron[28] Drapeau de l'Illinois Illinois 2336 Exelon 2021 2026
Dresden[28] Drapeau de l'Illinois Illinois 1734 Exelon 2021 2026

Exelon a annoncé en 2020 une fermeture précoce pour 2021 de deux centrales dans l’Illinois, Byron et Dresden, afin de forcer le gouvernement local, qui ne peut se permettre une telle perte de capacité, à attribuer des ZEC pour ces sites. Le Congrès fédéral pourrait même voter prochainement un système d’aides fédérales aux réacteurs en difficulté, préservant ainsi le parc nucléaire dans son ensemble[31]. En octobre 2021, Exelon annonce que ces deux centrales ne fermeront pas, grâce à une nouvelle loi de l'État de l'Illinois qui, prévoyant d'atteindre 50 % d'énergie « propre » à l'horizon 2040, a accordé près de 700 millions de dollars sur cinq ans à trois centrales nucléaires menacées de fermeture. Le Maryland et la Pennsylvanie étudient des dispositifs similaires[28].

Les exploitants ont largement optimisé le fonctionnement de leurs réacteurs, atteignant en 2019 un facteur de capacité record de 93,5 % sur l'ensemble du parc. Combinées avec la fermeture des réacteurs les moins rentables, ces performances ont fait passer le coût moyen de production du nucléaire américain de 42 $/MWh en 2012 à 30 $/MWh en 2019[31].

Un projet de l'administration Biden, pour parvenir à ses objectifs de décarbonation de l'électricité, prévoit d'octroyer jusqu'à 6 milliards de dollars de crédits zéro émission pour la période 2022-2026, alloués via un processus compétitif aux centrales nucléaires fragilisées financièrement, mais jugées sûres et dont la fermeture entrainerait une augmentation des émissions de CO2[28]. Le 19 avril 2022, le Department of Energy annonce un programme d'appels à candidatures pour soutenir la poursuite de l'exploitation des réacteurs nucléaires américains, le « Civil Nuclear Credit Program » (CNC), doté de 6 milliards $, dans le cadre de la loi sur les infrastructures. La secrétaire à l'Énergie Jennifer M. Granholm déclare : « Les centrales nucléaires américaines fournissent plus de moitié de notre électricité décarbonée, et le Président Biden s'est engagé à maintenir ces centrales en activité pour atteindre nos objectifs en matière d'énergie propre »[39].

Prolongation de la durée de vie[modifier | modifier le code]

L'autorité de sûreté nucléaire américaine, la NRC, a publié fin 2015 un projet de lignes directrices, soumis à consultation publique jusqu'en , pour « décrire les méthodes et techniques acceptables par les équipes de la NRC pour le renouvellement de licence » jusqu'à 80 ans d'exploitation. La NRC a accordé des renouvellements de licence jusqu'à 60 ans pour 81 réacteurs sur les 99 en service dans le pays. Les exploitants devront démontrer que les composants les plus sensibles, notamment la cuve qui ne peut être changée, pourront être exploités de manière sûre sur un telle durée[40]. La centrale de Surry, en Virginie, pourrait être la première à faire l'objet d'une demande de licence pour prolongation à 80 ans de la durée de vie de ses deux réacteurs ; son propriétaire Dominion a annoncé le son intention de déposer cette demande[41], qui devrait être déposée en 2019 ; Dominion a informé en la NRC de son intention de déposer la même demande pour les deux réacteurs de sa centrale de North Anna, également en Virginie[42].

En , l’opérateur américain Exelon a fait la demande d’une prolongation à 80 ans de ses réacteurs 2 & 3 à eau bouillante de la centrale de Peach Bottom (Pennsylvanie), qui ont déjà l’autorisation de fonctionner jusqu’à 60 ans, soit 2033 pour l’unité 2 et 2034 pour l’unité 3. Florida Power & Light avait déjà fait la même demande pour ses réacteurs à eau pressurisée 3 et 4 de la centrale de Turkey Point[43].

Le , la Nuclear Regulatory Commission (NRC) octroie aux deux réacteurs de la centrale nucléaire de Turkey Point en Floride une licence[44] pour prolonger leur durée de vie jusqu'à 80 ans, soit jusqu'en 2052 et 2053. C'est une première mondiale : la très grande majorité du parc nucléaire américain avait déjà obtenu une licence pour prolonger son exploitation de 40 à 60 ans, mais la demande de prolongation à 80 ans déposée par Florida Power & Light (FPL, filiale du groupe coté NextEra Energy) était la première. Des décisions sont attendues pour pour les deux réacteurs de Peach Bottom (Pennsylvanie), et pour pour les deux réacteurs de Surry (Virginie). Deux autres réacteurs en Virginie prévoient de déposer un dossier d'ici à fin 2020[45].

Projets de SMR[modifier | modifier le code]

L'industrie nucléaire américaine mise sur les petits réacteurs modulaires, dont les projets se multiplient. Le projet le plus avancé est celui de NuScale, issu de la recherche publique et universitaire au début des années 2000. L'entreprise basée dans l'Oregon est aujourd'hui détenue par Fluor, un grand groupe de BTP et d'ingénierie, qui prévoit de l'introduire en Bourse en 2022. Le gouvernement a déjà apporté 400 $ millions pour développer son module de 77 MW, qui pourrait par exemple, en combinant 4 à 8 unités, remplacer des centrales de 300 ou 600 MW. Le marché est vaste : 150 000 MW de centrales au charbon vont s'arrêter dans les vingt ans. NuScale prévoit un coût de production à 58 $/MWh pour son premier projet américain, une centrale de 6 modules prévue à l'horizon 2029 pour un consortium de municipalités dans l'Idaho sur un site fédéral ; ce coût relativement réduit serait permis par un assemblage en grande partie en usine. L'entreprise TerraPower, fondée en 2006 avec le soutien de Bill Gates, vient de présélectionner la petite ville de Kemmerer, dans le Wyoming, pour construire un démonstrateur de 345 MW, un réacteur rapide refroidi au sodium appelé Natrium, développé avec GE-Hitachi. Il vise une mise en service en 2028, pour remplacer une centrale à charbon de PacifiCorp[46].

Énergies renouvelables[modifier | modifier le code]

Parc éolien d'Alta Wind dans le sud de la Californie, États-Unis. En 2013, il s’agit du plus grand parc éolien du pays, avec une puissance installée combinée de 1 550 MW.
Centrale solaire d'Ivanpah dans le sud de la Californie, États-Unis. En 2014, elle était la plus grande centrale solaire thermique au monde.

Selon les données de l’Energy Information Administration des États-Unis, les énergies renouvelables représentaient en 2016 environ 12,6 % de la consommation totale d’énergie primaire[47] et 20,9 % de l’électricité produite aux États-Unis en 2021, dont 6,1 % d'hydroélectricité, 9,1 % d'éolien, 4 % de solaire, 0,9 % de biomasse, 0,4 % de déchets et 0,4 % de géothermie[e 1],[e 2].

Leader mondial dans la filière géothermique, les États-Unis sont également en 2019 au 2e rang mondial pour l'éolien, le solaire photovoltaïque et la biomasse derrière la Chine ainsi que pour le solaire thermodynamique derrière l'Espagne, et au 4e pour l'hydroélectricité derrière la Chine, le Canada et le Brésil. Pour l'ensemble des renouvelables, la production d'électricité des États-Unis est au 2e rang mondial avec 10,9 % du total mondial, derrière la Chine[48]. Au total, les énergies renouvelables fournissaient 20,6 % de l'électricité du pays en 2020,

En 2017, dix États produisaient plus de 20 % de leur électricité à partir du vent et du soleil (contre 8 % pour l'ensemble des États-Unis) : Iowa 37 %, Kansas 36 %, Oklahoma 32 %, Dakota du sud 30 %, Dakota du nord 27 %, Vermont 24 %, Californie 22 %, Maine 20 %, Colorado 20 %, Minnesota 20 %[49].

Dans l'été 2020, la Californie qui a fait le pari des énergies renouvelable pour produire son électricité, dont environ un tiers est produite grâce aux immenses champs de panneaux solaires et d'éoliennes qui couvrent certains endroits dépeuplés, est confrontée à des coupures d’électricité. Près de 220 000 foyers en août ont été privés de courant durant des périodes de 60 à 90 minutes. La raison est que théoriquement les éoliennes et les panneaux solaires pourraient compenser la fermeture en 2012 d'une centrale nucléaire de 2 000 MW, mais qu'en cette période de canicule le vent souffle peu et les panneaux solaires sont inefficaces la nuit quand les températures restent élevées et les climatiseurs fonctionnent. En l’absence de capacité de stockage, l’électricité produite la journée ne peut donc être restituée la nuit. La seconde conséquence de cette situation est l'importance des émissions de CO2 : plus de la moitié de l'électricité produite par la Californie l'est par les centrales à gaz, une source d'énergie fossile qui émet 490 grammes de CO2 par kWh produit, 40 fois plus que le nucléaire[50].

Hydroélectricité[modifier | modifier le code]

L’énergie hydroélectrique est le deuxième source d’électricité renouvelable du pays, produisant 6,1 % de l’électricité totale du pays en 2021 et 29,3 % de la production totale d’électricité renouvelable[e 1]. Les États-Unis sont le quatrième producteur mondial d’hydroélectricité après la Chine, le Canada et le Brésil.

Énergie éolienne[modifier | modifier le code]

Depuis 2019, l’énergie éolienne est la première source d’électricité renouvelable du pays. L’énergie éolienne a produit 379,8 TWh d’électricité en 2021, soit 9,1 % de la production totale d’électricité du pays et 43,6 % de la production totale d’électricité renouvelable[e 1].

Énergie solaire[modifier | modifier le code]

L’énergie solaire fournit une part croissante de l’électricité aux États-Unis, avec plus de 50 GW de capacité installée générant environ 1,3 % de l’approvisionnement total en électricité du pays en 2017, contre 0,9 % l’année précédente. Les principales centrales photovoltaïques aux États-Unis sont Mount Signal Solar (600 MW) et Solar Star (579 MW). Depuis que les États-Unis ont été les pionniers de la technologie de l’énergie solaire thermique dans les années 1980 avec Solar One, plusieurs autres centrales de ce type ont été construites. Les plus grandes sont la centrale solaire d'Ivanpah (392 MW), au sud-ouest de Las Vegas, et le groupe de centrales SEGS dans le désert de Mojave, avec une capacité de production totale de 354 MW[51].

Biomasse[modifier | modifier le code]

Les États-Unis étaient en 2019 le deuxième pays producteur d'électricité à partir de la biomasse : 56 TWh (10,3 % du total mondial), derrière la Chine (111 TWh), mais devant le Brésil (54,9 TWh) et l'Allemagne (44,4 TWh)[1].

Production d'électricité à partir de biomasse aux États-Unis[e 2]
Année Bois[n 1]
(TWh)
Gaz de
décharge
(TWh)
Déchets
munic.[n 2]
(TWh)
Autres
déchets[n 3]
(TWh)
Total
biomasse
(TWh)
% var.
prod.
Part/prod.
élec.
renouv.
Part/prod.
élec.
totale
2021 37,17 9,95 6,11 2,25 55,48 +1,4 % 6,4 % 1,33 %
2020 36,21 10,21 6,08 2,20 54,70 -4,9 % 6,7 % 1,35 %
2019 38,54 10,47 6,09 2,40 57,51 -7,0 % 7,5 % 1,38 %
2018 40,94 11,04 7,14 2,72 61,83 -1,5 % 8,5 % 1,47 %
2017 41,12 11,54 6,95 3,12 62,74 -0,05 % 8,9 % 1,55 %
2016 40,95 11,22 7,27 3,33 62,77 -1,4 % 10,1 % 1,53 %
2015 41,93 11,29 7,21 3,20 63,63 -0,6 % 11,4 % 1,57 %
2014 42,34 11,22 7,23 3,20 63,99 +5,1 % 11,6 % 1,56 %
2013 40,03 10,66 7,19 2,99 60,86 +5,6 % 11,7 % 1,50 %
2012 37,80 9,80 7,32 2,70 57,62 +1,7 % 11,7 % 1,42 %
2011 37,45 9,04 7,35 2,82 56,67 +1,0 % 11,0 % 1,38 %
2010 37,17 8,38 7,93 2,61 56,09 +2,9 % 13,1 % 1,36 %
2009 36,05 7,92 8,06 2,46 54,49 -1,0 % 13,0 % 1,38 %
2008 37,3 7,16 8,10 2,48 55,03 -0,9 % 14,4 % 1,34 %
2007 39,01 6,16 8,30 2,06 55,54 +1,2 % 15,7 % 1,34 %
2006 38,76 5,68 8,48 1,94 54,86 +1,1 % 14,2 % 1,35 %
2005 38,86 5,14 8,33 1,95 54,28 +1,4 % 15,2 % 1,34 %
2004 38,12 5,13 8,15 2,14 53,54 15,2 % 1,35 %

Selon l'Environmental Protection Agency (EPA), la part de la biomasse dans la production d'électricité était en progression dans les années 2000 : la production des centrales à biomasse a augmenté de 14 % en 10 ans (2001-2011) ; mais la plupart utilisent des technologies obsolètes, beaucoup ayant été créées sous l'administration Carter, et sur 107 de ces centrales en fonctionnement au début 2012, 85 ont été sanctionnées pour violation des normes anti-pollution de l'air et de l'eau ; elles ont reçu 700 M$ de subventions des États et de l'état fédéral, dont 270 M$ du programme de stimulation signé par le président Obama en 2009, qui prend en charge 30 % des investissements dans les énergies renouvelables ; la Californie a 33 de ces centrales à biomasse, dont celle de Madera, près de Fresno, qui a été accusée de plus de 20 violations des normes de 2004 à 2009[52].

Géothermie[modifier | modifier le code]

Les États-Unis sont le premier pays producteur d'électricité géothermique : 16 238 GWh en 2021 (production nette), en hausse de 2,2 % par rapport à 2020, dont 70,5 % en Californie, 24,2 % au Nevada, 2,2 % dans l'Utah, 1,3 % dans l'Oregon et 1,0 % à Hawaï[e 11] ; la part des États-Unis dans la production mondiale était de 20,2 % en 2019, loin devant l'Indonésie, deuxième avec 14,1 TWh[1].

L'une des sources géothermiques les plus importantes est située aux États-Unis : The Geysers, à environ 145 km au nord de San Francisco, démarra la production en 1960 et dispose d'une puissance de 2 000 mégawatts électriques. Il s'agit d'un ensemble de 21 centrales électriques qui utilisent la vapeur de plus de 350 puits[53]. La Calpine Corporation gère et possède 19 des 21 installations. Afin de maintenir la production de ce site victime de surexploitation, il est alimenté en partie par les eaux traitées de la ville de Santa Rosa et de la station de Lake County. Au sud de la Californie, près de Niland et Calipatria, une quinzaine de centrales électriques produisent environ 570 mégawatts électriques ; une nouvelle centrale a été mise en service sur ce site en  : Hudson Ranch I (50 MW). Il y aurait 146 projets en développement dans 15 États[54].

Scénario 100 % renouvelables[modifier | modifier le code]

Des chercheurs de l’université californienne de Stanford ont étudié un scénario de mix électrique 100 % renouvelables pour 2050 : 30,9 % d’éolien à terre, 19,1 % d’éolien en mer, 30,7 % de centrales photovoltaïques de grande taille, 7,2 % de photovoltaïque résidentiel et autant de solaire thermodynamique avec stockage, le reliquat étant principalement assuré par l’hydroélectricité et la géothermie. Ces équipements de production couvriraient 0,42 % du territoire américain. Le scénario implique une baisse de 40 % de la demande d'électricité, pour l’essentiel issue de gains d’efficacité : il créerait 5,9 millions d’emplois, soit un gain de 2 millions par rapport aux 3,9 millions de jobs assurés par le secteur énergétique conventionnel. Ce scénario permettrait 260 $ par an d’économies sur la facture énergétique acquittée par chaque citoyen américain, sans compter d’autres économies en termes de santé[55].

Transport et distribution[modifier | modifier le code]

Carte du réseau de transport à haute tension des États-Unis (2008)
source données : FEMA et NREL.

Le réseau de transport à haute tension (115 à 500 kV) reste relativement hétérogène, les niveaux de tension normalisés étant différents selon les régions. Il totalise 300 000 km de lignes exploitées par 500 compagnies.

Des organismes régionaux dénommés « Regional Transmission Organization » (RTO) et « Independent System Operator » (ISO) coordonnent les mouvements d'énergie entre les réseaux des utilities ; les ISO ont été mis en place à l'initiative de la FERC et se limitent souvent à un état ; une organisation plus large, la North American Electric Reliability Corporation (NERC) couvre l'ensemble des États-Unis ainsi qu'une compagnie mexicaine (Baja California) et plusieurs compagnies canadiennes de l'Ontario, du Québec et de l'Alberta ; elle est chargée de veiller à la fiabilité du système d'interconnexion entre les réseaux régionaux. Certaines RTO ou ISO jouent également le rôle de marché de gros pour les échanges d'électricité entre compagnies. Il existe 12 RTO/ISO (dont 3 canadiennes) et 2 organismes indépendants similaires.

Le Texas a fait le choix d'avoir un réseau électrique quasiment indépendant, ce qui lui permet d'échapper à la tutelle du régulateur fédéral (Ferc), mais le prive de la possibilité d'échanger de l'électricité avec d'autres États. Cet isolement a contribué à aggraver la crise subie par le système électrique texan lors de la vague de froid de février 2021[56].

Échanges transfrontaliers[modifier | modifier le code]

Les échanges d'électricité avec les pays voisins : Canada et Mexique, ont représenté en 2011 à peine 1 % de l'électricité consommée aux États-Unis. Les échanges avec le Mexique sont faibles, et ceux avec le Canada sont structurellement importateurs : en 2011, 51 TWh ont été importés du Canada et 14 TWh exportés vers le Canada.

Le Réseau multiterminal à courant continu qui relie le nord du Québec au Massachusetts par une ligne à haute tension en courant continu à ±450 kV d'une longueur totale de 1 600 km permet d'importer en Nouvelle-Angleterre une partie de la production hydroélectrique de la Baie James ; c'est une des principales voies d'importation depuis le Canada (8 à 9 TWh/an) ; le réseau du Québec est interconnecté en 19 points avec le réseau des États-Unis.

Consommation d'électricité[modifier | modifier le code]

La consommation d'électricité par habitant était en 2019 de 12 744 kWh[k 7], soit 3,9 fois la moyenne mondiale (3 265 kWh), 2,49 fois celle de la Chine (5 119 kWh) et 1,81 fois celle de la France (7 043 kWh)[k 8].

Historique de la consommation finale d'électricité des États-Unis par secteur
TWh 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Industrie 146,5 324,4 570,9 815,1 945,5 1 064,2 970,9
Transport 6,8 3,1 3,1 3,2 4,8 5,4 7,7
Résidentiel 72,2 201,5 466,3 717,5 924,0 1 192,4 1 445,7
Commerce 66,0 159,1 352,0 558,6 838,3 1 159,3 1 330,2
Total commercialisé 291,4 688,1 1 392,3 2 094,4 2 712,6 3 421,4 3 754,5
Autoconsommation nd nd nd nd 124,5 170,9 131,9
Total consommation 291,4 688,1 1 392,3 2 094,4 2 837,1 3 592,4 3 886,4
Source : Energy Information Administration[57].
Évolution récente de la consommation finale d'électricité des États-Unis par secteur
TWh 2010 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 % 2021 Δ 11 ans* Δ 71 ans*
Industrie 970,9 958,6 976,7 984,3 1 001,6 1 002,4 959,1 986,8 26,0 % +2,9 % +574 %
Transport 7,7 7,7 7,5 7,5 7,7 7,6 6,5 6,4 0,2 % -2,4 % -6 %
Résidentiel 1 445,7 1 399,9 1 411,1 1 378,6 1 469,1 1 440,3 1 464,6 1 476,6 38,9 % +0,8 % +1945 %
Commerce 1 330,2 1 358,4 1 367,2 1 352,9 1 381,8 1 360,9 1 287,4 1 324,8 34,9 % +2,9 % +1907 %
Total commercialisé 3 754,5 3 724,5 3 762,5 3 723,4 3 860,1 3 811,1 3 717,7 3 794,5 100 % +2,1 % +1202 %
Autoconsommation 131,9 138,8 139,8 141,1 143,6 nd
Total consommation 3 886,4 3 863,3 3 902,3 3 864,5 3 945,5 nd
* Δ 11 ans = variation 2021/2010 ; Δ 71 ans = variation 2021/1950
Source : Energy Information Administration[e 12].

Prix de l'électricité[modifier | modifier le code]

Prix moyen de détail de l'électricité par État en 2015
source données : EIA.

On remarque la forte dispersion des prix : de 9,0 cents dans le Washington à 29,6 cents par kWh à Hawaï ; les États qui ont des prix bas sont souvent ceux qui ont de grands barrages hydroélectriques ou des gisements de charbon ou de gaz naturel ; les prix les plus élevés se rencontrent dans les États périphériques (Hawaï, Alaska) et dans ceux du Nord-Est.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Bois et dérivés du bois : sciure, écorces, papiers, poteaux, traverses de chemin de fer, liqueur noire, etc.
  2. Fraction organique des déchets municipaux.
  3. Déchets divers issus de biomasse : boues de décantation, déchets agricoles, biogaz, etc.

Références[modifier | modifier le code]

  1. p. 33
  2. p. 31
  3. p. 19
  4. p. 21
  5. p. 23
  6. p. 25
  7. p. 69
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  2. a b et c p. 18.
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  5. p. 38.
  6. p. 42.
  7. p. 40.
  8. p. 44.
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  10. p. 56.
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  • Autres
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  13. (en)[PDF]Public Utility Holding Company Act of 1935: 1935 - 1992 par le département de l'Énergie des États-Unis.
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Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]