La majeure partie de l’électricité produite dans le monde provient de la combustion du charbon ou du gaz naturel. Le nucléaire, l’hydroélectricité, l’énergie éolienne et l’énergie solaire à faibles émissions constituent le reste de la production. (J’écris ceci du Québec, où l’électricité provient principalement de l’hydroélectricité.) En d’autres termes, pour la plupart des gens dans le monde, utiliser un kilowattheure d’électricité, c’est un peu comme brûler un peu de charbon ou de gaz naturel. Mais cela change rapidement : en 2025, l’Agence internationale de l’énergie montre que la part des sources à faibles émissions se rapproche des combustibles fossiles dans la production mondiale d’électricité.

Utiliser le charbon ou le gaz naturel pour produire de l’électricité signifie que la production de chaque unité d’énergie électrique (kilowattheures ou kWh) coûte de l’argent : il faut acheter le combustible. En revanche, une caractéristique commune de l’électricité à faibles émissions est que le coût marginal de production et de livraison est pratiquement nul.

• Les sources solaire, éolienne et hydroélectrique au fil de l’eau peuvent produire de l’électricité tant que le soleil, le vent ou l’écoulement de l’eau est disponible. Réduire la production ne réduit pas les coûts sociétaux.
• Pour l’hydroélectricité à réservoir («?grande hydro?»), c’est un peu plus compliqué. Il n’y a pas de frais d’exploitation pour ouvrir les vannes et générer plus, et pas d’économies à fermer. Cependant, la production épuise le réservoir en amont, de sorte qu’il peut y avoir un coût d’opportunité si cette énergie pouvait être vendue à des moments différents pour un prix plus élevé. Cependant, ces centrales hydroélectriques doivent aussi maintenir un débit minimal et la gestion de plusieurs centrales le long d’un réseau fluvial nécessite des compromis, de sorte qu’elles ne sont pas entièrement pilotables. Néanmoins, les coûts marginaux d’exploitation sont nuls.
• Les centrales nucléaires sont souvent conçues pour fonctionner à une puissance constante, avec des montées et baisses de puissance mesurées en jours. Certaines centrales nucléaires plus nouvelles peuvent mieux varier leur production, mais le seul coût supplémentaire est celui de l’uranium, qui est très petit. Réduire la production d’une centrale nucléaire ne réduit pas vraiment les coûts.
• Enfin, les coûts du réseau de transport et de distribution sont également fixes à court terme.

Ainsi, dans un système alimenté par des sources autres que fossiles, les coûts sont constants à court terme, du moins jusqu’à sa capacité de production ou de transport. Lorsque la demande s’approche de la capacité du système, les coûts marginaux augmentent soudainement. Pour équilibrer l’offre et la demande dans un système contraint, l’opérateur du système prendra des mesures coûteuses telles que :

• Démarrer des générateurs fossiles, tels que les centrales au gaz naturel, qui sont coûteuses à exploiter.
• Faire appel aux batteries en réseau, achetant cette énergie à certains taux précédemment convenus.
• Importer de l’électricité supplémentaire d’autres régions.
• Piloter des charges contrôlables, comme la climatisation et les chauffe-eau des clients résidentiels.
• Payer les grands clients industriels, comme les alumineries, pour réduire leur charge.

Ainsi, en fin de compte, un kilowattheure supplémentaire est soit «?gratuit?» (n’ajoute pas aux coûts du système), soit très coûteux (près de la capacité du système).

Cette caractéristique de tout-ou-rien soulève quelques questions pour la conception des tarifs et du marché.

Les tarifs réglementés sont conçus pour recouvrer les coûts du système, mais dans un système à faibles émissions, ils n’augmentent que pendant les périodes de pointe critiques, généralement quelques heures par an. Les tarifs de prix de pointe critiques et de remise de pointe critique peuvent donc être un meilleur signal pour les clients que les tarifs fixes selon l’heure de consommation appliqués 365 jours par an. (Les tarifs de pointe critique et les tarifs horaires peuvent être utilisés en même temps, surtout lorsque de grands générateurs non distribuables sont présents sur le système, comme en Ontario.) D’autre part, les tarifs en temps réel, qui varient constamment avec les coûts du marché, pourraient signifier que les clients sont confrontés à des prix extrêmement élevés pendant les pointes, ce qui peut conduire à l’injustice.

Dans de nombreuses régions, l’électricité est achetée et vendue dans un marché ouvert de l’énergie (mesurée en kWh, une unité d’énergie) entre les producteurs et les détaillants. Le coût marginal des générateurs fossiles fixe le prix de clôture du marché, les producteurs non émetteurs soumissionnant à zéro, sachant que tout montant supérieur à zéro est mieux que rien. Que se passe-t-il lorsqu’un système n’a que (ou presque que) des sources non émettrices?? Le prix de clôture reste à zéro la plupart du temps. Oups, ce n’est pas bon pour les affaires. Dans ces cas, un marché de capacité (mesuré en kW, une unité de puissance) peut être formé. Dans un marché de capacité, les producteurs sont payés pour la capacité potentielle qu’ils peuvent fournir pendant les périodes de pointe, que leurs actifs soient appelés ou non. Par conséquent, un plus grand nombre d’administrations compteront sur les marchés de capacité dans un avenir à faibles émissions. Une autre approche consiste à se passer entièrement des marchés et à opter pour un accord d’achat d’électricité entre une agence d’achat (ou un service public) et des producteurs d’électricité. D’autres approches mixtes peuvent également être trouvées dans le monde entier. Nous sommes encore en train d’apprendre à concevoir au mieux les marchés de l’électricité avec un réseau sans émission, et ce sujet est en évolution.

En fin de compte, attendez-vous à payer différemment pour l’électricité et les producteurs seront indemnisés différemment. Parfois, les prix de l’électricité seront moins élevés, mais parfois plus élevés qu’ils ne le sont actuellement. Cette transformation économique est similaire à certains égards à ce qui s’est passé dans les télécommunications. Il y a trente ans, nous payions pour chaque appel interurbain et chaque appel cellulaire, à des taux mesurés en dollars par minute dans le cas des appels internationaux. De nos jours, nous payons des frais fixes pour une énorme bande passante ou de grands blocs de données, et nous ne réfléchissons pas à deux fois avant de faire une vidéoconférence FaceTime avec des proches à l’étranger. Payons-nous moins pour les télécommunications?? Eh bien, pas vraiment dans l’ensemble, et c’est beaucoup plus compliqué, mais nous en obtenons beaucoup plus pour notre argent. La même chose se produira avec l’électricité.