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Quelle empreinte pour nos sources d’électricité??

Introduction

L’énergie n’est pas seulement une question de carbone, de coûts ou de technologie… c’est aussi une question d’espace et de temps. Chaque filière électrique mobilise une portion du territoire, parfois visible, parfois diffuse, pendant des durées qui varient fortement entre la construction, l’exploitation et la remédiation. Ces différences spatio-temporelles influencent profondément la planification, l’acceptabilité et la durabilité de nos choix énergétiques.

(LinkedIn: https://www.linkedin.com/pulse/quelle-empreinte-pour-nos-sources-d%25C3%25A9lectricit%25C3%25A9-benoit-marcoux-ez3re/)

Aperçu

Le tableau comparatif synthétique ci-dessous (la version complète est en annexe) montre à quel point l’occupation du territoire varie selon les technologies de production, mais aussi comment la nature et la durée de cette occupation diffèrent : permanente ou temporaire, exclusive ou partagée, extractive ou réversible.

(Dans la mesure du possible, les données et hypothèses utilisées prennent le Québec comme référence géographique et technique.)

Tableau synthétique — Empreinte foncière par filière (ha/TWh/an)

Article content

Unités : hectares par TWh d’électricité livrée annuellement (ha/TWh/an). Les chiffres incluent les emprises de transport, les chaînes d’approvisionnement et, le cas échéant, un crédit de co-usage. Le tableau complet est présenté en annexe. Les détails des hypothèses qui sous-tendent ces tableaux sont disponibles sur demande dans un document distinct. Un hectare est équivalent à environ 108?000 pi² ou 2,5 acres.

L’hydroélectricité à réservoir a une empreinte spatio-temporelle importante, mais elle est très pratique, car sa puissance est réglable, contrairement au nucléaire ou à l’hydroélectricité au fil de l’eau qui fonctionnent en continu. Solaire et éolien restent intermittents, mais au Québec, les grands réservoirs facilitent leur intégration : l’électricité solaire produite l’été permet de garder l’eau pour les pointes hivernales.

Ces tableaux montrent à quel point l’occupation du territoire varie selon les filières de production d’électricité, et surtout, comment la nature et la durée de cette occupation diffèrent. Les grands réservoirs d’Hydro-Québec et les filières fossiles dominent en superficie absolue et en durée, mais cette occupation n’a ni la même intensité d’usage ni la même réversibilité que celle des technologies récentes.

Méthodologie

La méthodologie utilisée pour arriver à ces tableaux repose sur une approche progressive :

  • On part de l’empreinte directe, c’est-à-dire la surface physique occupée par les infrastructures de production, puis on applique trois ajustements pour obtenir l’empreinte ajustée.
  • On ajoute d’abord les extensions spatiales associées à la chaîne d’approvisionnement et au transport d’électricité, qui représentent la portion amont et aval du cycle énergétique.
  • On soustrait ensuite le co-usage (agricole, récréatif, écologique) pour tenir compte des surfaces partagées.
  • Enfin, on pondère par la durée d’occupation afin d’obtenir une mesure spatio-temporelle nette, exprimée en hectares par TWh d’énergie livrée par an.

Cette méthode permet une comparaison équitable entre des technologies à des échelles très différentes — de quelques panneaux solaires à un complexe hydroélectrique continental.

L’empreinte directe

L’empreinte directe correspond à la surface occupée physiquement par les infrastructures d’une centrale ou d’un parc de production. C’est le point de départ de toute comparaison entre filières, car elle traduit la portion du territoire directement touchée par la production d’énergie — le noyau et la zone liée au projet.

En plus du noyau, soit la centrale elle-même, l’empreinte directe inclut toute la zone liée au projet, y compris l’espace périphérique nécessaire au fonctionnement ou à la sécurité des installations. Elle varie fortement d’une filière à l’autre :

  • Dans le cas du nucléaire, elle comprend la zone d’exclusion et la zone de planification d’urgence, qui s’étendent sur plusieurs kilomètres autour du site et où les usages sont restreints.
  • Pour les centrales au charbon ou au gaz, elle inclut les marges de sécurité, les bassins de refroidissement et les zones industrielles adjacentes.
  • Pour l’hydroélectricité, elle comprend les digues et les réservoirs, souvent inondés de façon permanente.
  • Dans le cas de l’éolien, il s’agit des zones d’espacement entre turbines et des voies d’accès
  • Pour le solaire, des chemins de service et des marges autour des parcs, ou l’espace de toiture.

L’ensemble de ces zones élargit considérablement l’emprise apparente du projet, sans pour autant être toujours entièrement exclusif. Elles doivent donc être considérées comme une composante essentielle de l’empreinte directe.

Variabilité entre filières

  • Les grands ouvrages hydroélectriques submergent des milliers de kilomètres carrés, transformant durablement le paysage.
  • Les centrales thermiques ou nucléaires ont une empreinte compacte, concentrée autour des bâtiments et des aires de sécurité.
  • Les parcs éoliens et solaires s’étendent sur de grandes surfaces, mais leur occupation matérielle est faible : une petite fraction du sol est réellement construite.

Trois ajustements à l’empreinte directe

Trois facteurs principaux viennent donc ajuster l’empreinte directe :

1. Chaîne d’approvisionnement et transport d’électricité — une extension spatiale

L’empreinte réelle d’une filière dépasse largement le site de production. En amont, elle inclut les zones d’extraction et de transformation des matériaux et des combustibles?; en aval, elle comprend les réseaux de transport d’électricité nécessaires pour acheminer l’énergie vers les centres de charge.

Cet effet revêt une importance particulière pour l’hydroélectricité à réservoir au Québec : les lignes de transport de 315 à 735 kV peuvent parcourir plusieurs centaines de kilomètres, voire dépasser 1?500 km, afin d’acheminer l’électricité des centrales nordiques vers les régions consommatrices du sud. À l’inverse, les autres filières — solaire, éolien, thermique — peuvent être implantées beaucoup plus près des centres de charge, voire cosituées.

En ce qui concerne les filières fossiles et nucléaires, la chaîne d’approvisionnement (extraction minière, oléoducs, usines de traitement) domine souvent l’empreinte globale. En revanche, pour les énergies renouvelables distribuées, cette contribution reste négligeable.

2. Co-usage — un crédit spatial

Le co-usage s’applique, à des degrés variables, à l’ensemble des filières.

  • Dans le cas de l’éolien terrestre ou du solaire vertical bifacial, plus de 80 % du terrain reste disponible pour d’autres usages — agricoles, forestiers ou écologiques.
  • Pour l’hydroélectricité au fil de l’eau, les berges et les plans d’eau peuvent servir à la navigation, à la pêche ou aux loisirs.
  • Les centrales thermiques ou nucléaires, bien que plus confinées, peuvent parfois être entourées de zones écologiques protégées ou d’aires de recherche et de surveillance environnementale.
  • Même les réservoirs hydroélectriques, bien que permanents, offrent un certain co-usage récréatif.
  • Par contraste, le solaire en toiture, bien qu’excellent pour le co-usage, demeure un potentiel réel, mais limité, principalement en raison de la surface disponible, de la géométrie et de l’orientation des toits. Même pleinement mobilisé, il ne peut couvrir qu’une part relativement modeste de la demande provinciale.

Le co-usage agit donc comme un crédit spatial qui réduit l’empreinte effective d’une filière en valorisant l’intégration d’autres fonctions sur le même territoire. Il devient ainsi un indicateur de compatibilité territoriale entre énergie et autres fonctions socioéconomiques.

3. Dimension temporelle — une occupation prolongée

Enfin, la durée pendant laquelle le territoire reste occupé — de la construction à la remédiation — influence directement l’intensité réelle de l’emprise. Les filières à cycles longs (hydro, nucléaire, fossiles) immobilisent des surfaces pendant des décennies, voire de façon permanente, tandis que les renouvelables récents (solaire, éolien) ont des cycles plus courts et réversibles.

  • Construction : un barrage ou une centrale thermique exige plusieurs années, parfois une décennie, avant d’atteindre sa pleine capacité, alors qu’un parc éolien ou solaire se construit en moins de deux ans.
  • Fin de vie et remédiation : les sites fossiles et nucléaires nécessitent des décennies de démantèlement et de suivi?; les projets éoliens ou solaires peuvent être démontés, remotorisés ou réaffectés en quelques mois.
  • Temps non productif : pendant ces phases de construction ou de réhabilitation, le territoire reste occupé, mais ne produit pas d’énergie. Les filières à cycles longs subissent donc une inefficience temporelle plus marquée.

Ces trois ajustements — chaîne d’approvisionnement et transport d’électricité, co-usage, et temporalité — redéfinissent la notion même d’empreinte foncière, en l’élargissant d’une surface brute à une occupation spatio-temporelle nette.

Hydroélectricité et acceptabilité

L’hydroélectricité, fondement du système québécois, se distingue par sa stabilité et son intégration paysagère historique, mais les réservoirs restent une occupation permanente du sol — un legs irréversible. Ce modèle a longtemps bénéficié d’une large acceptabilité sociale au sud du Québec, où l’hydroélectricité est perçue comme un symbole de modernité et de souveraineté énergétique. Il n’en va pas de même pour plusieurs Premières Nations du Nord, pour qui ces ouvrages ont entraîné des pertes territoriales et culturelles profondes, et continuent de soulever des enjeux de reconnaissance, de gouvernance et de partage des bénéfices.

Co-usage vertical : le cas de Beauharnois

Le canal d’amenée de la centrale hydroélectrique de Beauharnois montre bien qu’une infrastructure existante peut être multifonctionnelle. Ce canal artificiel, long d’environ 25 kilomètres et large d’environ 1 kilomètre (soit environ 2?500 hectares de surface d’eau), fait partie intégrante de la voie maritime du Saint-Laurent et sert à la navigation commerciale et au contrôle des niveaux d’eau. Cette double fonction en fait un exemple remarquable de co-usage hydraulique et logistique. Le même canal pourrait accueillir du solaire flottant (floating PV) sans nuire à la fonction hydraulique ni à la navigation. À une densité réaliste de 0,5 MW/ha, on pourrait y installer environ 1,2 GW de panneaux produisant 1,5 à 1,8 TWh/an, soit près de 15 % de la production actuelle de Beauharnois (11,7 TWh). Ce type d’intégration permettrait d’augmenter la production électrique sans nouvelle emprise foncière : une forme de co-usage technologique et territorial déjà anthropisé.

Enjeux et perspectives

L’analyse foncière met en lumière trois enseignements structurants :

  1. L’importance du transport et de l’approvisionnement : plus une source est éloignée des centres de charge, plus l’emprise associée aux lignes de transport devient significative. Dans le cas des centrales fossiles, il faut aussi considérer les réseaux d’approvisionnement (p. ex. gazoducs) qui, comme le canal de Beauharnois pour la voie maritime du Saint-Laurent, constituent une part importante de l’empreinte spatiale réelle du système énergétique.
  2. La valeur du co-usage : ce n’est pas tant la superficie brute qui compte que la capacité d’un projet à partager l’espace avec d’autres fonctions.
  3. La réversibilité et la remédiation : les technologies récentes — éolien, solaire, stockage — se distinguent par leur capacité à libérer ou réutiliser les terrains à la fin de vie d’une centrale ou d’un parc.

Sur ce dernier point, les filières fossiles et le nucléaire laissent souvent une empreinte durable :

  • Les mines de charbon et les bassins de cendres nécessitent des décennies de surveillance environnementale?;
  • Les puits de gaz et les pipelines exigent un scellement et un suivi à long terme pour éviter les fuites de méthane?;
  • Les centrales nucléaires doivent être démantelées sur plusieurs décennies, et les sites de stockage des déchets demeurent interdits pendant des générations.

Cette différence temporelle d’occupation — le temps pendant lequel le territoire reste effectivement mobilisé même si la centrale ne produit plus — est aussi déterminante que la superficie elle-même.

Ces éléments suggèrent qu’à long terme, le véritable avantage des filières éolienne et solaire ne réside pas seulement dans leurs faibles émissions, mais dans leur empreinte spatio-temporelle qualitative : co-utilisable, réversible et temporellement limitée.

Conclusion

L’empreinte foncière des filières électriques ne se résume pas à une mesure d’hectares. Elle raconte notre rapport collectif au territoire : ce que nous acceptons de transformer, de partager ou de préserver pour produire l’énergie dont nous dépendons.

Au Québec, cette lecture spatio-temporelle rappelle trois évidences simples :

  • Notre patrimoine hydroélectrique a façonné le paysage et les mentalités, mais il ne peut à lui seul répondre à la croissance future de la demande?;
  • Les nouvelles filières renouvelables — solaire, éolien, stockage — ne menacent pas le territoire, mais l’invitent à devenir multifonctionnel : économique, agricole, énergétique et écologique à la fois?;
  • La proximité, la réversibilité et la temporalité doivent désormais compter autant que la puissance installée dans les critères de planification.

Réduire les émissions de carbone ne suffira pas : il faut aussi réduire la durée et l’intensité de notre emprise sur le territoire. Les technologies capables de coexister, de s’adapter et de disparaître sans traces sont celles qui construiront une énergie vraiment durable.

Annexe — Tableau complet d’usage du sol par filière électrique (ha/TWh/an)

Article content

Unités : hectares par TWh d’électricité livrée annuellement (ha/TWh/an). Les chiffres incluent les emprises de transport, les chaînes d’approvisionnement et, le cas échéant, un crédit pour le co-usage.

Définitions des colonnes

Noyau (emprise directe)

Surface strictement occupée par les infrastructures physiques de production : centrale, panneaux, turbines, plateformes, routes internes, postes électriques.

Zone liée au projet

Espace périphérique requis pour la sécurité, l’accès, l’espacement technique ou le fonctionnement, comme les zones d’exclusion nucléaires, les marges solaires ou l’espacement entre éoliennes.

Transport ? sud du Québec

Emprise foncière associée aux lignes de transport nécessaires pour relier la source de production (souvent au nord) aux centres de charge du sud du Québec : corridors 735 kV, 315 kV, postes et emprises.

Chaîne d’approv.

Surface indirectement mobilisée par l’extraction, la transformation, le transport et la logistique des matériaux ou combustibles : mines, pipelines, usines de traitement, terminaux, carrières, selon la filière.

Empreinte avant co-usage

Somme du noyau, de la zone liée au projet, du transport et de la chaîne d’approvisionnement — sans tenir compte des zones partageables.

Co-usage spatial (crédit)

Part de la zone liée au projet pouvant être utilisée simultanément pour d’autres fonctions (agriculture, foresterie, navigation, récréation). Plus ce crédit est élevé, plus l’empreinte réelle diminue.

Empreinte spatiale ajustée

Surface effectivement monopolisée par la filière après déduction du co-usage spatial. C’est l’emprise nette au sol par TWh/an.

Coefficient temporel

Rapport entre la durée totale d’occupation du territoire (construction + production + rémédiation) et la durée productive réelle. Ce coefficient reflète le temps pendant lequel le territoire est occupé sans produire.

Empreinte spatio-temporelle

Empreinte spatiale ajustée multipliée par le coefficient temporel. Il s’agit de la mesure la plus complète : l’occupation réelle du territoire sur l’ensemble du cycle de vie pour chaque TWh d’électricité produite.

What is the footprint of our electricity sources?

Introduction

Energy is not only a question of carbon, cost, or technology… It’s also about space and time. Each electricity source mobilizes a portion of territory, sometimes visible, sometimes diffuse, over periods that vary greatly between construction, operation, and remediation. These spatiotemporal differences deeply influence the planning, acceptance, and sustainability of our energy choices.

(LinkedIn: https://www.linkedin.com/pulse/what-footprint-our-electricity-sources-benoit-marcoux-qtbwe/)

Overview

The table below (the full version can be found in the appendix) compares land occupation by generation technology, highlighting the differences in the nature and duration of this occupation. These can be permanent or temporary, exclusive or shared, extractive or reversible.

(Where possible, data and assumptions are based on Québec’s geographic and technical context.)

Summary table — land-use footprint by technology (ha/TWh/year)

Article content

Units: hectares per TWh of electricity delivered annually (ha/TWh/year). The figures include transmission rights-of-way, supply chains, and, where applicable, a co-use credit. The full table is presented in the annex. Details of the underlying assumptions are available upon request. One hectare is equivalent to approximately 108,000 sq. ft. or 2.5 acres.

Reservoir hydro has a very large spatiotemporal footprint, but it is very useful because its power is dispatchable, unlike nuclear or run-of-the-river hydro, which operates continuously. Solar and wind remain intermittent, but in Québec the large reservoirs facilitate their integration: the solar electricity produced in the summer makes it possible to keep the water for winter peaks.

These tables show how land occupation differs across electricity sources, and more importantly, how the type and duration of that occupation vary. Large hydroelectric reservoirs and fossil-based systems dominate in both total surface and duration, but their land use is neither as intensive nor as reversible as that of newer technologies.

Methodology

The method to derive these tables follows a progressive approach:

  • Start from the direct footprint—the physical surface occupied by production infrastructure, then three adjustments are applied to obtain the adjusted footprint.
  • Add the supply chain and electricity transmission extensions, which represent the upstream and downstream portions of the energy cycle.
  • Subtract co-use (agricultural, recreational, ecological) to account for shared land.
  • Adjust for duration of occupation to obtain a net spatiotemporal measure, expressed in hectares per TWh of energy delivered per year.

This method allows an apples-to-apples comparison between technologies with vastly different scales—from a local solar array to a continental hydroelectric complex.

Direct footprint

The direct footprint refers to the physical area occupied by a power plant or generation site. It is the starting point for any comparison, since it reflects the portion of land directly dedicated to energy production—the core site and its project-related zone.

In addition to the core, the direct footprint includes the peripheral areas required for operation or safety. It varies widely across technologies:

  • For nuclear power, it includes the exclusion and emergency planning zones, which can extend several kilometres around the site.
  • For coal or gas plants, it includes safety buffers, cooling ponds, and adjacent industrial zones.
  • For hydroelectricity, it encompasses dams and reservoirs, often permanently flooded.
  • For wind, it covers turbine spacing and access roads.
  • For solar, service roads and buffer zones for large solar parks or roof space.

These peripheral areas significantly enlarge the apparent footprint of a project, even if not all land is exclusively occupied. They must, therefore, be considered as an essential component of the direct footprint.

Variation across technologies:

  • Large hydroelectric projects flood thousands of square kilometres, permanently transforming the landscape.
  • Thermal and nuclear plants have compact sites concentrated around buildings and security areas.
  • Wind and solar farms spread over large surfaces, but their physical occupation is low—a small fraction of the ground is built upon.

Three adjustments to the direct footprint

Three key factors refine the direct footprint:

1. Supply chain and transmission — spatial extensions

The real footprint of a technology goes far beyond its generation site. Upstream, it includes material extraction and processing zones; downstream, the transmission networks delivering power to load centres.

This effect is especially significant for Québec’s reservoir-based hydro: 315–735 kV transmission lines can extend hundreds of km, even over 1,500 km, linking northern generating stations to southern demand centres. By contrast, other technologies—solar, wind, thermal—can often be located closer to load centres, even co-located with them.

For fossil and nuclear power, supply chains (mines, pipelines, processing plants) often dominate total footprint, whereas for distributed renewables this contribution is marginal.

2. Co-use — a spatial credit

Co-use applies, to varying degrees, across all technologies.

  • For onshore wind and vertical bifacial solar, over 80% of the land remains available for agriculture, forestry, or conservation.
  • For run-of-river hydro, riverbanks and water bodies can be used for navigation, fishing, or recreation.
  • Thermal and nuclear plants, though more contained, may be surrounded by conservation zones or environmental monitoring areas.
  • Even hydro reservoirs, though permanent, offer recreational co-use.
  • In contrast, rooftop solar, while excellent for co-use, remains a real but limited potential, mainly due to the available surface area, geometry and orientation of the roofs. Even if fully mobilized, it can only cover a relatively modest part of the provincial demand.

Co-use, therefore, acts as a spatial credit that reduces the effective footprint of a sector by promoting the integration of other functions in the same territory. It thus becomes an indicator of territorial compatibility between energy and other socio-economic functions.

3. Temporal dimension — prolonged occupation

Finally, the duration of occupation—from construction through remediation—directly affects the true intensity of land use.

Long-cycle technologies (hydro, nuclear, fossil) tie up land for decades or permanently, while renewables like solar and wind have shorter, reversible cycles.

  • Construction of a dam or thermal plant can take many years, even a decade, while a solar or wind farm can be built in less than two.
  • At the end of life, fossil and nuclear sites require decades of decommissioning and monitoring, whereas wind or solar facilities can be dismantled or repowered within months.
  • These three adjustments—supply chain, co-use, and temporality—broaden the concept of land footprint from a raw surface area to a net spatiotemporal occupation.

Hydroelectricity and social acceptability

Hydroelectricity, the cornerstone of Québec’s energy system, stands out for its stability and historical landscape integration, but its reservoirs represent a permanent transformation of land—a legacy that cannot be undone. This model has long enjoyed social acceptance in southern Québec, where hydro is seen as a symbol of modernity and energy sovereignty. However, this is not the case for many northern Indigenous Nations, for whom these projects caused deep territorial and cultural losses and continue to raise issues of recognition, governance, and benefit-sharing.

Vertical co-use: the Beauharnois case

The Beauharnois generating station’s intake canal illustrates how existing infrastructure can serve multiple purposes. This artificial canal, about 25 km long and nearly one kilometre wide (?2,500 ha of water surface), is also part of the St. Lawrence Seaway, serving commercial navigation and water-level regulation. This dual role makes it a striking example of hydraulic and logistical co-use. The same canal could host floating solar panels (floating PV) without impeding hydraulic function or navigation. At a realistic density of 0.5 MW/ha, it could accommodate about 1.2 GW of panels generating 1.5–1.8 TWh per year—nearly 15% of Beauharnois’s current output (11.7 TWh). Such integration would boost production without any new land footprint—a model of technological co-use on already developed territory.

Challenges and perspectives

Land-use analysis highlights three key insights:

  1. The importance of transmission and supply: the farther a source is from load centres, the more significant the land footprint associated with transmission lines becomes. For fossil-fuelled power plants, supply networks (e.g. gas pipelines) must also be considered, which, like the Beauharnois Canal for the St. Lawrence Seaway, represent a substantial portion of the actual spatial footprint of the energy system.
  2. The value of co-use: what matters is not total surface but the project’s ability to share space with other functions.
  3. Reversibility and remediation: newer technologies—wind, solar, storage—stand out for their capacity to release or repurpose land after decommissioning.

Conversely, fossil and nuclear systems leave lasting marks:

  • Coal mines and ash ponds require decades of environmental monitoring.
  • Gas wells and pipelines must be sealed and monitored long-term to prevent methane leaks.
  • Nuclear plants require decades of decommissioning, and waste storage sites remain restricted for generations.

This temporal difference in land occupation — the time during which territory remains effectively committed even after a power plant stops producing — is just as significant as the surface area itself.

Taken together, these elements suggest that, in the long term, the real advantage of wind and solar technologies lies not only in their low emissions, but also in their qualitative spatiotemporal footprint: co-usable, reversible, and limited in duration.

Conclusion

The land footprint of electricity systems is more than a measure of hectares. It tells the story of our collective relationship with territory: what we choose to transform, share, or preserve to produce the energy we rely on.

In Québec, this spatiotemporal perspective reminds us of three simple truths:

  • Our hydroelectric heritage shaped both landscapes and mindsets, but it alone cannot meet future demand.
  • New renewable sources—solar, wind, and storage—do not threaten the land; they invite it to become multifunctional: economic, agricultural, energy, and ecological at once.
  • Proximity, reversibility, and temporality should count as much as installed capacity in planning criteria.

Reducing carbon emissions will not be enough; we must also reduce the duration and intensity of our land footprint. Technologies capable of coexisting, adapting, and disappearing without a trace are those that will build a truly sustainable energy future.

Annex — Detailed Land-Use Table by Generation Technology (ha/TWh/year)

Article content

Units: hectares per TWh of electricity delivered annually (ha/TWh/year). The figures include transmission rights-of-way, supply chains, and, where applicable, a co-use credit.

Column Definitions

Core (direct footprint)

The land area strictly occupied by physical production infrastructure: the plant, panels, turbines, platforms, access roads, and substations.

Project-related area

The peripheral land required for safety, access, operational spacing, or technical constraints—for example, nuclear exclusion zones, solar buffer areas, or turbine spacing in wind farms.

Transmission ? southern Québec

The land footprint associated with transmission corridors needed to bring electricity from production sites (often in the North) to load centres in southern Québec: 735-kV and 315-kV corridors, rights-of-way, and substations.

Supply chain

Indirect land use linked to the extraction, processing, transportation, and logistics of materials or fuels: mines, pipelines, processing plants, terminals, quarries—depending on the technology.

Footprint before co-use

The sum of the core footprint, project-related area, transmission, and supply chain — before accounting for areas that can be shared with other land uses.

Spatial co-use (credit)

The portion of the project-related area that can be simultaneously used for other functions (agriculture, forestry, navigation, recreation). A higher co-use credit reduces the effective land footprint.

Adjusted spatial footprint

The net land area effectively monopolized by the energy source after subtracting the co-use credit. Expressed per TWh/year.

Temporal coefficient

The ratio of total land occupation time (construction + production + remediation) to productive time. It reflects how long land remains occupied even when no electricity is being produced.

Spatiotemporal footprint

The adjusted spatial footprint multiplied by the temporal coefficient.

It is the most complete measure, capturing the total land occupation over the full life cycle for each TWh of electricity produced.

Analyse historique du plan d’action « Vers un Québec décarboné et prospère » d’Hydro-Québec

J’ai lu avec attention ce plan d’action et, surtout, écouté la commission parlementaire du 30 novembre dernier lors de laquelle des membres de la haute direction d’Hydro-Québec ont témoigné. Je présente ici mon analyse personnelle de tout ceci, dans une perspective historique partant des années 60.

Michael Sabia présente ce plan comme un «?projet de société?» et il a répété cette expression plusieurs fois, au point d’en faire le thème central de la commission parlementaire. La vision est ainsi beaucoup plus sociale et économique que le commercialisme de l’ancien président Éric Martel et que la perspective surtout organisationnelle de l’ancienne présidente Sophie Brochu. 

Le plan d’action semble cohérent avec un projet de société. Les autres dirigeants de l’entreprise ont ainsi fait de nombreuses références à l’ouverture de l’entreprise pour travailler avec les peuples autochtones, les communautés, les clients, l’écosystème de l’électricité, les promoteurs, etc. On a même mentionné l’ouverture sur le monde en voulant s’inspirer de ce qui se fait de mieux ailleurs. Le plan d’action est d’ailleurs présenté comme étant une première ébauche, sujette justement à des ajustements à la suite de discussions à venir. Je reçois ceci comme un vent de fraîcheur, Hydro-Québec s’étant repliée sur elle-même au cours des dernières années. Le cadre de ces discussions n’est cependant pas précisé.

Le plan d’action «?Vers un Québec décarboné et prospère?» rappelle la période qui a suivi la Révolution tranquille, dans les années 60 et 70. Les gouvernements successifs, unionistes, libéraux ou péquistes, ont alors enclenché le développement des grands ouvrages de Manic-Outardes, qui ont doublé la capacité de production du Québec, de Churchill Falls (au Labrador) et de la Baie-James, qui l’ont encore doublé. Aujourd’hui, on parle à nouveau de doubler à l’horizon 2050. Mais augmenter la capacité de production ne fut pas le seul objectif des gouvernements. 

Dans les années 60 et 70, les gouvernements ont aussi utilisé la construction des grands ouvrages pour permettre aux Québécois francophones de prendre en main le développement économique de la province. Ce développement économique fut à la fois dans le secteur secondaire (fabrication d’équipement électrique et alumineries) et dans le secteur tertiaire (grandes firmes de génie-conseil et, un peu plus tard, en technologies de l’information). On entend encore les échos de cette décision d’avenir, car le Québec est aujourd’hui le pôle canadien de fabrication de matériel électrique : nous avons proportionnellement 2 fois plus d’emplois en fabrication de matériel électrique que le reste du Canada, tout au long de la chaîne de valeur, et des PME aux multinationales. Cette période voit aussi l’émergence de firmes québécoises de génie-conseil de calibre international, dont certaines sont parvenues au top-10 mondial, comme SNC-Lavalin. 

On peut s’inspirer de ce parallèle historique, tout en constatant que la situation actuelle présente ses caractéristiques propres. 

On parle encore d’hydroélectricité appuyée par le savoir-faire d’Hydro-Québec, bien évidemment, mais beaucoup d’éolien et de solaire, filières moins coûteuses, plus décentralisées, plus rapides à implanter, et utilisables directement par les clients. Au fil des grands projets hydroélectriques, dès les années 50, Hydro-Québec est devenue experte dans la gestion de ces projets, largement livrés à temps et dans les budgets. C’est exceptionnel dans le domaine — on n’a qu’à penser aux dépassements des projets Site C en Colombie-Britannique et Muskrat Falls au Labrador. Or, Hydro-Québec n’a pas le même savoir-faire pour l’éolien et le solaire que pour l’hydroélectricité, alors que plusieurs développeurs ont déjà acquis une expérience considérable en éolien et en solaire en Europe, aux États-Unis ou en Asie. Certains de ces développeurs sont même basés ici, comme Boralex et Brookfield. Dans le plan d’action, Hydro-Québec semble ouverte à continuer à travailler avec des développeurs, et je crois que c’est bien ainsi, pour éviter à notre tour des erreurs coûteuses. 

On parle aussi de plus de lignes et de postes de transport vers nos voisins, et pas seulement pour l’exportation, mais aussi pour utiliser nos ouvrages afin d’équilibrer la production renouvelable intermittente ici et ailleurs — une très grande valeur économique. Pour ce qui est des lignes de distribution dans les villes et les campagnes, elles ont été mises à niveau lors des vagues d’électrification des années 60 à 80, mais plusieurs équipements arrivent en fin de vie. C’est en partie ce qui explique la dégradation de la fiabilité du service depuis une dizaine d’années. Or, la fiabilité sera d’autant plus nécessaire que la société sera plus dépendante de l’électricité. Le plan fait mention de réduire les pannes de 35 % d’ici 7 à 10 ans, ce qui semble peu ambitieux puisque les pannes ont doublé depuis 10 ans. Tout de même, plusieurs technologies et façons de faire sont considérées pour redresser la situation, avec des infrastructures physiques plus résistantes ou résilientes (conducteurs recouverts, entrecroises flexibles, poteaux en composite), des systèmes de protection (plus de réenclencheurs, réenclenchement monophasé, réseau plus maillé, automatismes, etc.), ou encore avec une meilleure maîtrise de la végétation.  

Depuis les années 70, Hydro-Québec a périodiquement mis l’accent sur l’efficacité énergétique, surtout dans les années immédiatement avant la mise en marche d’une nouvelle centrale, abandonnant cependant ces programmes dans les années suivantes, lors de surplus. Ces programmes furent surtout administrés par des firmes privées mieux capables de rejoindre efficacement les nombreux clients, comme la firme de génie-conseil Dessau pour le programme Énergain au début des années 80. Aujourd’hui, la participation active des clients, passifs consommateurs en 1960, est nécessaire pour atténuer les pointes de demandes et consommer efficacement l’électricité. On parlera donc aussi de programmes de gestion de la demande, en plus d’efficacité énergétique. Les programmes comme la «?GDP affaires?» (gestion de pointe pour les clients commerciaux, institutionnels ou industriels) avec des agrégateurs privés et l’entente récente avec Sinopé pour automatiser la tarification dynamique sont probablement appelés à se multiplier. Certains clients seront aussi autoproducteurs, avec des systèmes solaires (et éoliens pour certains industriels) installés par des tiers. La collaboration avec les clients et l’écosystème de l’électricité sera nécessaire, même si elle prendra différentes formes qu’il y a 40 ou 50 ans.

En industrialisation, on ne parle plus d’alumineries mais de secteurs nécessaires à la transition, comme la fabrication de batteries. En 1970, on promettait des emplois pour se faire élire, mais nos entrepreneurs et industriels sont maintenant en pénurie de main-d’œuvre et doivent automatiser leurs usines. 

Dans les discussions à venir sur ce projet de société, il y aurait lieu, je crois, d’avoir aussi des discussions sur des points qui pourraient faire polémiques. Mieux vaut aborder ces points maintenant si on veut arriver à un consensus durable envers ce projet de société. 

Par exemple, l’écosystème de l’électricité ne réalise pas son plein potentiel d’innovation. Il n’en a pas toujours été ainsi, car la Révolution tranquille a vu l’innovation québécoise se démarquer. Ainsi, les lignes de transport d’électricité à 735?000 volts, inventées ici et inaugurées en 1965, sont demeurées les lignes à la plus haute tension dans le monde jusqu’en 1982, seulement alors surclassées par une installation d’Union soviétique. Depuis, Hydro-Québec a fait plusieurs tentatives de commercialisation d’innovations du centre de recherche d’Hydro-Québec, avec des filiales comme Nouveler, Capitech et Industech. Les résultats n’ont pas été à la hauteur des attentes. Ailleurs au Québec, même si l’innovation est au cœur des préoccupations des entrepreneurs et des industriels engagés dans la transition énergétique, on se doit de constater que l’écosystème ne réalise plus son plein potentiel, avec des barrières importantes, en particulier à ce qui a trait à la commercialisation. L’ouverture énoncée dans le plan pourrait donc devenir un accélérateur d’innovation par les entrepreneurs et industriels d’ici. Pour appuyer l’écosystème, on devrait peut-être repenser le rôle du centre de recherche d’Hydro-Québec pour en faire un moteur d’innovation, en s’inspirant de modèles existants ailleurs. Par exemple, en Colombie-Britannique, Powertech Labs est une filiale de BC Hydro très active dans la certification de produits électriques et plusieurs de nos entrepreneurs y font tester leurs nouveaux designs. En Ontario, Kinectrics, issue de la privatisation d’Hydro Ontario Research Division il y a une vingtaine d’années, est maintenant présente dans 7 pays et œuvre aussi dans le domaine des tests d’appareillages électriques. Un troisième modèle pourrait être le Lawrence Berkeley National Laboratory aux États-Unis, avec une mission de recherche appliquée peut-être plus conforme au nom officiel du centre de recherche, l’Institut de recherche en électricité du Québec (IREQ). Ces exemples et d’autres devront être discutés avec toutes les parties prenantes, y compris les entrepreneurs et industriels du secteur ainsi que le personnel de l’IREQ.

Tant qu’à avoir des discussions difficiles, il faudra aussi étudier les réformes de l’industrie qui ont eu lieu en Europe au cours des dernières décennies. Ce fut en particulier le cas en Norvège et en Suède, qui, comme le Québec, sont des régions largement alimentées à l’hydroélectricité dans un climat nordique. En général, les points forts de ses réformes ont été le dégroupage du secteur et l’introduction d’un marché de l’électricité. On a donc divisé les opérations du système électrique en transport et distribution d’électricité, qui sont des monopoles naturels, et la production et la vente d’électricité, qui ont été soumises à la concurrence. En outre, un marché de gros de l’électricité avec des prix fluctuants a été introduit en plus d’un marché de détail où les consommateurs pouvaient choisir leur fournisseur d’électricité. 

D’emblée, je dois dire que je ne vois aucun appétit de privatisation d’Hydro-Québec (à l’image d’Hydro One en Ontario) ni pour revoir le mandat d’exploitation des forces hydrauliques comme stipulé dans la Loi sur Hydro-Québec. De plus, les lignes de transport et de distribution utilisées pour fournir le service au public sont un monopole naturel local qui n’est pas remis en question, mais Hydro-Québec n’est pas le seul exploitant au Québec, puisqu’il y a 10 autres distributeurs d’électricité (9 municipalités et une coop) et quelques lignes de transport privées entre des installations industrielles. Cependant, on pourrait comparer les avantages et les inconvénients de réformer le secteur à l’image des Européens. Ceci amènerait aussi la discussion vers le besoin d’avoir un exploitant indépendant («?Independent System Operator?») comme ailleurs en Amérique du Nord. Ce seraient certainement des discussions animées, opposant des vues très différentes, mais nécessaires pour avoir les conditions gagnantes pour effectuer une transition énergétique porteuse de prospérité. Un défi constant lors de ces discussions sera d’aller au-delà des phrases clichés et de partager une compréhension commune des enjeux et des possibilités — l’industrie de l’électricité est complexe et le «?gros bon sens?» nous amène rarement aux bonnes conclusions.

En conclusion, je crois qu’il y a assez peu à critiquer sur ce plan d’action initial proposé par Hydro-Québec, aligné avec les volontés gouvernementales et somme toute bien réfléchi. Les quelques critiques que j’ai entendues sont surtout en amont ou en aval. En amont, Hydro-Québec est un instrument du gouvernement du Québec, et on ne peut lui reprocher d’agir en conséquence. Par exemple, certains critiquent l’allocation de 25 % de l’électricité supplémentaire pour la croissance économique, préférant mettre l’accent sur la réduction de la consommation. Cependant, c’est une décision gouvernementale à laquelle Hydro-Québec ne fait que répondre, et on ne peut lui reprocher ceci. En aval, d’autres soulignent les risques à exécuter ce plan, comme pour ce qui est de la pénurie de main-d’œuvre, de l’incertitude sur les besoins futurs ou des imprévus associés au développement des centrales de production. Tout vrai, mais j’ai déjà fait plusieurs plans stratégiques dans des contextes de transition, et les meilleurs sont à la fois ambitieux et itératifs?; les détails deviendront plus clairs au fur et à mesure. 

En fait, c’est là la clé : il faut discuter de ce projet de société entre nous, s’inspirant de ce qui se fait ailleurs, dans des forums qui laissent place à toutes les perspectives.

BP’s Energy Outlook Describes a Low-Carbon Future

As always, this year’s BP Energy Outlook is a well-written perspective on how our energy system might evolve. Written by an oil major, it can’t be accused of being overly pushing an environmental agenda: it can be seen as best-case scenarios (from a fossil point of view) or worst-case ones (from an environmental point of view). Yet, the future of global energy that it shows is dominated by four trends: declining role for hydrocarbons, rapid expansion in renewables, increasing electrification, and growing use of low-carbon hydrogen.

First, the Outlook sees oil demand declining, driven by falling use in road transport as the efficiency of the vehicle fleet improves and the electrification of road vehicles accelerates. In all scenarios, peak oil demand happens before 2030. The prospects for natural gas depend on the speed of the energy transition. I found the Outlook geopolitical forecast particularly interesting. The Outlook states that OPEC lowers its output over next decade in response to the growth in US and other non-OPEC supplies, accepting a lower market share to mitigate the downward pressure on prices. As the decline in oil demand gathers pace and the competitiveness of US output wanes, OPEC competes more actively, raising its market share. OPEC’s share of global oil production increases to between 45-65% by 2050 in all scenarios.

Renewables (largely wind and solar power) expand rapidly over the outlook, offsetting the declining role of fossil fuels. The share of renewables in global primary energy increases from around 10% in 2019 to between 35-65% by 2050, driven by the improved cost competitiveness of renewables, together with the increasing prevalence of policies encouraging a shift to low-carbon energy.

The growing importance of renewable energy is underpinned by the continuing electrification of the energy system. The share of electricity in total final energy consumption increases from around a fifth in 2019 to between a third and a half by 2050. 

According to the Outlook, the decarbonization of the energy system is supported by the growing use of low-carbon hydrogen in hard-to-abate processes which are difficult or costly to electrify. The share of primary energy used in the production of low-carbon hydrogen increases to between 5-21% by 2050. Tellingly, the more fossil-friendly scenario has the least hydrogen, while the scenarios with faster transition have the most hydrogen. I’m not sure if this reflects BP’s belief that hydrogen helps drive the transition or BP’s hopes that it can be a meaningful player in hydrogen once its fossil business dries up. Either way, making hydrogen will require a lot of electricity, as BP expects that around 60% of low-carbon supply will be from electrolysis (“green”) in 2030, and growing further in later years.

In transportation, the Outlook predicts a switch away from the reliance on diesel in medium- and heavy-duty trucks and buses, with the share of diesel-based trucks declining from around 90% in 2021 to 5-20% in 2050. The main switch is to electrification, but hydrogen-fueled trucks also play a role (15%), especially for heavy-duty, long-distance use cases. BP’s states that the choice between electrification and hydrogen varies across different countries and regions depending on policies affecting the relative price of electricity and low-carbon hydrogen, as well as on regulatory policies and the development of charging and refueling infrastructures.

BP’s Outlook may be found at https://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/energy-outlook.html.