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Novembre 2015
2015 du mastère spécialisé OSE s’est porté les « Microgrids », unité élémentaire dont se compose un réseau d’électricité et de chaleur. Son développement va permettre à la fois de réduire les pertes énergétiques, d’augmenter la part des énergies renouvelables et d’améliorer la fiabilité des réseaux de distribution. Dans le présent numéro, nous parlerons dans un premier temps de la technologie des réseaux de chaleur solaire illustrée par un exemple de
projet au Danemark. Ensuite, nous introduirons quelques méthodes pratiques de gestion de la demande dans les bâtiments intelligents. Enfin, nous mettrons en valeur le rôle du stockage dans les zones non interconnectées. Nous vous invitons également chers lecteurs à découvrir une gamme variée d’actualités liées au domaine énergétique. Bonne lecture !
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Sommaire Les News
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Les articles • Réseaux de chaleur solaires et
stockage
thermique. L’exemple des « Water Pit
• Bâtiments intelligents : Une solution pour maîtriser la consommation d’énergie • Le rôle du stockage dans les zones non
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Storage » au Danemark
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Edito
Aujourd’hui, le développement des réseaux d’électricité et de chaleur occupe une place importante dans les politiques énergétiques à travers le monde. Il s’agit de concevoir et de mettre en œuvre des réseaux intelligents qui permettent à la fois de réduire l’empreinte écologique, d’assurer la sécurité d’approvisionnement et de maîtriser la variation de l’offre et de la demande. C’est dans ce contexte que le choix du thème de la promotion
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interconnectées
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NEWS
Les News
L’ empreinte carbone “caché” des français
Ouverture à la concurrence des centrales hydroélectriques françaises
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Le lien étroit entre la pauvreté et le réchauffement climatique
Première utilisation du fond vert pour le climat
elon un rapport du commissariat général au développement durable, l’empreinte carbone des Français serait 45 % plus importante que l’empreinte carbone du territoire Français. Ceci est expliqué par la quantité de produits importés depuis l’étranger et leurs valeurs carbone. Les émissions associées aux importations ont augmenté de 54 % en l’espace de 20 ans. Cette augmentation indique une délocalisation de l’économie carbonée au profit d’une économie non carbonée en France (tertiaire).
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n rapport de la banque mondiale, diffusé le 8 novembre dernier, indique qu’un réchauffement climatique non contrôlé provoquerait une augmentation conséquente de la pauvreté dans le monde. Les populations les plus pauvres sont généralement les plus exposées aux conséquences directes du dérèglement climatique tels que les inondations, les typhons, les sécheresses ou la montée des eaux. Ce rapport souhaite rappeler aux négociateurs de la COP21 l’importance des enjeux de la sécurité alimentaire et sanitaire.
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es concessions hydroélectriques attribuées par l’état sont pour des raisons historiques gérées par EDF à 80%. A la demande de la commission européenne, Ségolène Royal va lancer un appel d’offre pour la réattribution des concessions hydroélectriques au cours de l’année 2016. Cette ouverture à la concurrence provoque la colère des salariés d’EDF protestant contre le risque de récupération de ses concessions rentables par des groupes étrangers privés et d’une dégradation du service associé.
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our la première fois depuis sa création en 2009 par la Convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques (CCNUCC), le fond vert sera utilisé pour 8 projets situés essentiellement en Afrique et Amérique du sud pour un investissement total de 168 millions de dollars sur un total de 10,2 milliards que compte le fond. A terme, le fonds doit être alimenté à hauteur de 100 milliards de dollars par an. Malheureusement, le financement n’a pas été clairement défini par les états. Samuel PARET
Sources : • http://www.actu-environnement.com/media/pdf/news-25628-cgdd-empreinte-carbone-francaise.pdf • http://lenergeek.com/2015/11/06/les-syndicats-protestent-contre-la-privatisation-des-barrages/ • http://www.actu-environnement.com/ae/news/concessions-hydroelectriques-mise-demeure-france-commissioneuropeenne-25585.php4 • https://openknowledge.worldbank.org/bitstream/handle/10986/22787/9781464806735.pdf?sequence=13&isAllowed=y • http://www.lemonde.fr/cop21/article/2015/11/08/le-changement-climatique-met-a-mal-l-eradication-de-la-pauvrete_4805432_4527432.html Just Another Newsletter Title • http://www.greenclimate.fund/
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NEWS Le mix électrique 100% EnR de l’ADEME
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’ADEME a récemment publié une étude qui risque de faire couler beaucoup d’encre. Il s’agit d’une étude exploratoire envisageant la possibilité en France d’un mix électrique reposant jusqu’à 100% sur les énergies renouvelables (EnR) à l’horizon 2050. L’ étude a pour but de mettre en lumière les freins ainsi que les mesures à mettre en œuvre pour accompagner une politique de croissance massive des nouvelles capacités EnR installées. Elle vise également à identifier les limites au-delà desquelles la faisabilité technique serait impossible ou le coût pour la collectivité non supportable.
Le réseau de chaleur de Strasbourg est désormais alimenté par une usine de traitement des déchets
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l a fallu à peine une année à «réseau GDS», l’opérateur local du réseau de distribution de Gaz, pour mettre en place un réseau de chaleur à Strasbourg. Le réseau de chauffage urbain exploite la chaleur produite par l’usine d’incinération de déchets ménagers du Rohrschollen. Il fournit en eau chaude et en chauffage environ 18 000 logements et s’est heurté à plusieurs obstacles : une forte urbanisation de la zone, le perçage d’un micro-tunnel permettant le passage sous la ligne de tramway locale, le franchissement de plusieurs ponts.
Des éoliennes flottantes au large de l’écosse en 2017
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’Ecosse devrait construire le plus important parc éolien off-shore flottant au monde. L’éolien flottant, dont les gisements sont bien plus importants que l’éolien off-shore classique, fait l’objet de plus en plus de projets sur la planète et en France. Le gouvernement français a récemment émis un appel d’offres au sujet de fermes pilotes d’éoliennes flottantes.
La première hydrolienne française a été raccordée au réseau électrique
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eudi 5 novembre, l’hydrolienne D10 de la société quimpéroise Sabella a produit ses tous premiers kilowatts d’électricité. Dotée de pales de 10 mètres et d’une capacité d’1 MW, elle est actuellement en phase de test et ne produit que le quart de sa puissance. Si les tests s’avèrent concluants, l’hydrolienne pourrait être rejointe par deux autres modèles, plus grands (15 mètres) et plus puissants (2,5 MW). A elles trois, ces machines pourraient fournir entre 50 et 70% des besoins en électricité de l’île d’Ouessant qui, pour l’heure, est alimentée par une centrale au fioul.
La ville d’Amiens recycle ses feuilles mortes
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haque automne, la ville picarde récupère les feuilles de ses 37000 arbres pour alimenter une usine de méthanisation. Plus d’un milliard de feuilles sont ainsi ramassées et partent alimenter l’usine de méthanisation locale. Le gaz alimente ensuite les réseaux de chaleur et d’électricité de la ville.
Abdelmoghith EL BELHADJI Sources : • www.mixenr.ademe.fr • www.sabella.fr • www.dhcnews.com • www.rtl.fr • www.industrie-techno.com
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ARTICLES
Réseaux de chaleur solaires et stockage thermique L’ exemple des « Water Pit Storage » au Danemark L’ enjeu des réseaux de chaleur
énergétique pour la croissance verte fixe l’objectif d’une multiplication par cinq de la quantité de chaleur e nos jours, les stratégies énergétiques des pays sont et de froid renouvelable et de récupération livrée par de plus en plus présentes dans les débats politiques. les réseaux à l’horizon 2030, soit le raccordement de L’accent est mis sur la réduction des émissions de gaz l’équivalent de 7 millions d’équivalents logements à effet de serre pour limiter l’impact du changement supplémentaires. climatique. Le chauffage dans le secteur résidentiel et tertiaire est à l’origine aujourd’hui d’un tiers des émissions de gaz carbonique dues à la consommation d’énergie. Pour répondre à l’objectif d’une forte diminution des émissions françaises de gaz à effet de serre, il ne suffira pas de faire des économies d’énergie : il faudra utiliser d’autres sources d’énergies que les énergies fossiles. Les réseaux de chaleur apparaissent alors comme un moyen d’utiliser massivement certaines sources Figure 1: Champs solaire au Danemark [3] d’énergies renouvelables comme la biomasse, la géothermie, le solaire thermique et la chaleur fatale Le solaire thermique au Danemark et représentent une composante nécessaire de toute u Danemark, les grands projets de réseaux de politique de réduction de nos émissions. Un réseau de chaleur alimentés par des centrales solaires se chaleur urbain fonctionne comme un grand chauffage central à l’échelle d’une agglomération ou d’un quartier. développent à grande vitesse comme en atteste la carte La chaleur produite localement à partir de plusieurs des projets en construction dans le pays (figure 2). La sources d’énergies et notamment des énergies production solaire n’étant pas pilotable et non corrélée renouvelables et de récupération, est transportée vers avec la consommation d’énergie, tout grand projet doit les usagers sous forme d’eau chaude, d’eau surchauffée s’accompagner d’un moyen de stockage thermique [4]. ou de vapeur par l’intermédiaire de canalisations Les danois ont développé leur propre technologie dans souterraines interconnectées. La chaleur ainsi distribuée ce domaine : plusieurs hectares de panneaux solaires est principalement utilisée pour le chauffage des sont raccordés à un stockage thermique à grande échelle : des «Water pitstorage » qui sont des grandes bâtiments et les besoins en eau chaude sanitaire. Suivant les continents, les situations sont très contrastées fosses creusées dans le sol qui sont remplies d’eau en fonction des politiques menées par les différents (figure 3). Ces mini-lacs, à moitié enterrés et bien isolés pays en matière d’énergie depuis les années 70-80. En permettent le stockage inter-saisonnier de l’excèdent France, les réseaux de chaleur distribuent aujourd’hui 5 de chaleur produit par les panneaux solaires en été. à 6% de la chaleur consommée dans le résidentiel [1]. Dans certains pays d’Europe, essentiellement au Nord et à l’Est, les réseaux de chaleur assurent une part bien plus importante des besoins de chauffage : 60% au Danemark où le lien entre chauffage urbain et cogénération est très fort. Ce taux atteint même 98 % à Copenhague. Le contenu CO2 moyen des réseaux de chaleur en France est de 162 g/kWh et diminue d’année en année. Certains nouveaux réseaux peuvent même avoir des contenus inférieurs à 50 g/kWh [2], d’où une forte volonté de développement. Le projet de loi sur la transition 4 Figure 2: Projets de réseaux de chaleur solaires au Danemark [3]
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ARTICLES Zoom sur les « Water Pit Storage »
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ette année, Marshall vient d’être détrôné par le es derniers permettent de stocker plusieurs dizaines réseau de Vojens : 52 491 m² de panneaux solaires de milliers de m3 d’eau à un prix relativement faible d’une puissance de 37 MW sont associés à un stockage pouvant descendre jusqu’à 50€/m3, à comparer aux prix de 203 000 m³ [7]. La nouvelle tendance semble donc des réservoirs cylindriques de plus de 400 €/m3 [5]. être au plus gros système afin de profiter d’économies La forme est celle d’un trapèze, forme la plus simple à d’échelles et obtenir un coût du m3 le plus faible possible. construire se rapprochant de la forme sphérique qui présente les pertes thermiques les plus faibles en raison d’un faible ratio surface sur volume. Le lac est creusé à la pelleteuse. La terre extraite est placée sur les bords du réservoir pour augmenter sa hauteur et éviter les coûts d’extraction. L’inclinaison des bords est la plus élevée qui permet de garantir la stabilité lors de la construction, soit une pente d’environ 27° par rapport à l’horizontale. La fosse est ensuite recouverte d’un « liner » spécial, qui permet de garantir l’étanchéité du réservoir. De nombreuses recherches ont portées sur ces liners pour trouver les plus résistants à Figure 3: "Water Pit Storage" en construction [3] haute température tout en empêchant la pénétration de la vapeur d’eau. Perspectives d’évolution L’isolation constitue un des éléments les plus chers. Pour réduire la surface à couvrir, le fond n’est pas isolé. Au fur et à mesure des premières années d’exploitation, le sol es grands stockages thermiques pourront servir aux alentours va se réchauffer et jouer le rôle d’isolant. à l’avenir à lier les réseaux de chaleur avec le La couverture qui vient recouvrir la fosse est un des réseau électrique (via des pompes à chaleur, les CHP composants les plus techniques. Pour parer aux plants…) et apporter une plus grande flexibilité au phénomènes de dilatation thermique, celle-ci est réseau électrique, flexibilité essentielle pour une construite de manière à flotter sur l’eau. forte pénétration des énergies renouvelables. La En cours d’exploitation, l’eau va se stratifier en couches filière Power-to-Heat apparaît de plus en plus dans de température croissante au sein du stockage. L’eau en de nombreux scénarios de transition énergétique à haut du réservoir est ainsi stockée à 90°C. Pour ne pas l’horizon 2050 et des appels d’offres pour la réalisation perturber la stratification, l’eau chaude en provenance d’études de valorisation du stockage thermique et du des panneaux solaires est directement insérée à la bonne Power-to-Heat (comme celui lancé par le Club Stockage hauteur à l’aide d’un stratificateur, tube métallique d’Energies de l’ATEE) commencent à voir le jour. présent sur la figure 3. En France, les réseaux solaires peinent à se développer Les danois ont pris une grande avance dans ce domaine malgré une certaine volonté de se lancer dans le et développé un savoir-faire unique en Europe en domaine : appel à projets de l’ADEME, conférence surmontant les problèmes rencontrés lors des toutes internationale annuelle sur les réseaux de chaleur premières constructions : fuites, défaut de liners, solaires à Toulouse organisée par SDH (Solar District contraintes géotechniques… Heating) [8]. Un des freins au développement de ces A titre d’exemple, le stockage du réseau de chaleur de derniers sont les températures élevées des réseaux la ville de Marshall a longtemps été le plus grand au de chaleur. Pour l’instant, on peut citer les réseaux niveau mondial pendant un certain temps : une fosse de de Balma à Toulouse et de Juvignac à Montpellier. 75 000 m3, mesurant 113 m de long, 88m de large pour De futurs projets devraient voir le jour avec le une profondeur de 16 m [6]. Les deux mois nécessaires à développement des éco-quartiers, la rénovation son remplissage reflètent son énorme volume. des bâtiments, l’extension et la densification de Les panneaux solaires produisent en moyenne 400 kWh/ réseaux nécessaires pour répondre aux objectifs m2/an. Une surface de 33 000 m2 de panneaux solaires de développement des réseaux de chaleur. produit plus de 50 % de la consommation d’énergie du réseau. Cédric ANGLADE 5
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ARTICLES Sources : • [1] PREVOT Henry. Les réseaux de chaleur. Ministère de l’Economie, des finances et de l’industrie, mars 2006, 109p. • [2] Site Réseaux de chaleur et territoire. Disponible sur : < http://reseaux-chaleur.cerema.fr/constitution-dunreseau-de-chaleur> • [3] Site de l’entreprise Danoise PlanEnergi. Disponible sur <http://www.planenergi.eu/> • [4] PAVLOVL Georgi K, OLESEN Bjarne W, Seasonal ground solar thermal energy storage – Review of systems ans applications, ICIEE, DTU, Denmark • [5] JENSEN Morten Vang, Large Systems Seasonal pit heat storages - Guidelines for materials & construction, Task 45 IEA-SHC, 2014 • [6] DANNEMAND Andersen J, BODKER L, Large Thermal Energy Storage at Marstal District Heating, 2013 • [7] Site de l’entreprise Danoise Ramboll. Disponible sur <http://www.ramboll.com/projects/re/south-jutlandstores-the-suns-heat-in-the-worlds-largest-pit-heat-storage> • [8]SDH, National report france, New business opportunities for solar district heating and cooling. D5.1 Macro Analyses, Thomas DUFFE et al.
Bâtiments intelligents : Une solution pour maîtriser la consommation d’énergie
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a consommation énergétique mondiale est en constante augmentation alors que les ressources énergétiques sont de moins en moins disponibles. Contrairement au siècle dernier où l’énergie était abondante, le 21e siècle se caractérise par une pénurie
des ressources énergétiques. C’est pourquoi, la maîtrise des consommations énergétiques est devenue un enjeu primordial. Il faut noter que pour économiser un MWh d’énergie, il faut un investissement de seulement 13,5 € tandis que la production d’un MWh coûte 32,5 €. [1]
Méthode de gestion de charge [1]
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Articles Optimisation de la consommation des bâtiments
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es études récentes sur la consommation d’énergie montrent que la fraction d’énergie utilisée dans les bâtiments a augmenté au cours des dernières années et s’établit à 64,4% de l’électricité totale consommée en 2009. En effet, pendant les 3 dernières décennies, la consommation d’énergie électrique dans le secteur du bâtiment a augmenté deux fois plus rapidement que celle des autres secteurs. Ainsi, le secteur du bâtiment présente l’un des plus grands potentiels d’efficacité énergétique. Ceci souligne l’enjeu d’une gestion énergétique optimisée dans ce secteur. Pour réduire la consommation d’énergie dans les bâtiments, plusieurs voies peuvent être explorées, telles que le renforcement de l’isolation thermique des bâtiments ou le développement des systèmes de production d’énergie à haut rendement. De nombreux efforts ont été faits afin de trouver la meilleure approche pour gérer la consommation d’énergie dans les bâtiments. Dans cette optique, la gestion intelligente de la consommation électrique est une des préoccupations majeures pour les fournisseurs et les consommateurs d’énergie.
La gestion de charge indirecte est basée sur des solutions économiques. Différents tarifs et mécanismes d’évaluation sont utilisés afin d’encourager les clients à optimiser la demande de charge. La gestion directe de la charge est basée sur des solutions technologiques. Les mesures utilisées pour la gestion directe peuvent agir directement sur les équipements électriques. C’est-à-dire qu’ils contrôlent la demande d’électricité d’une façon optimale suivant des règles définies par les utilisateurs. Des technologies et des protocoles de communication modernes sont employés pour mettre en œuvre ces systèmes de gestion.
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es méthodes de gestion indirecte visent à inciter les consommateurs à changer leurs comportements de consommation d’électricité. Les systèmes et les équipements électriques sont gérés par les utilisateurs eux-mêmes et non pas automatiquement ou par les gestionnaires du réseau électrique. Ces méthodes sont regroupées principalement dans 3 catégories : •
Méthodes de gestion de charge dans les bâtiments intelligents
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a maîtrise de la demande énergétique peut être réalisée grâce à plusieurs solutions parmi lesquelles on peut citer l’utilisation d’équipements plus performants et économiques tels que les lampes basse consommation, l’utilisation d’autres sources d’électricité comme les panneaux photovoltaïques et l’application de méthodes de gestion intelligente de la charge grâce à des systèmes de régulation. Il s’agit du “smart building management”. La gestion des charges a comme objectif de réduire la demande de l’énergie électrique mais ceci peut être réalisé sous 3 formes différentes : • Réduction de la consommation d’énergie sur tout l’intervalle de temps • Lissage des pics de consommation • Déplacement de la consommation des heures chargées vers les heures creuses Les solutions de gestion de charge peuvent être classées en deux catégories : des solutions indirectes et d’autres directes.
Méthodes de gestion indirecte de consommation des bâtiments
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Inciter les utilisateurs à remplacer leurs anciens appareils électriques lors de leur renouvellement par de nouveaux appareils plus économiques (électroménager, téléviseur,..). Dans le même ordre d’idée changer les lampes à incandescence (encore utilisées) par des lampes fluorescentes ou bien concevoir une meilleure isolation des bâtiments. Ces méthodes reposent le plus souvent sur des aides au financement. Avoir un accord entre les fournisseurs d’énergie et les clients afin que ces derniers réduisent leur consommation pendant une période définie. Ces méthodes sont appliquées afin de résoudre les problèmes liés aux pics de consommation pendant les heures de pointe. Appliquer des tarifs différents au cours de la journée. Les prix de l’électricité diffèrent suivant la demande et deviennent plus élevés lors des heures de pointe.
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Articles Méthodes de gestion directe de consommation des bâtiments
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es méthodes sont plus intrusives dans le fonctionnement du système. Les gestionnaires et les utilisateurs peuvent définir des stratégies pour contrôler le fonctionnement des équipements. Ces méthodes visent à contrôler principalement les consommations des climatiseurs, des chauffages et des chauffe-eaux. On peut classer les méthodes de gestion de charges directes en deux groupes : les méthodes préventives et les méthodes en temps réel. Chaque méthode de gestion de la charge, préventive
Etape 1 : Des mesures des grandeurs significatives du système physique sont faites à travers un réseau de capteurs. Les utilisateurs initialisent leurs configurations. Ces configurations fixeront les règles selon lesquelles le système agira. Puis, il faut des prévisions que ce soit à court ou à moyen terme. Etape 2 : Les données récoltées pendant l’étape 1 seront traitées pour formaliser la problématique. Des modèles mathématiques du système physique (bâtiment, équipement électrique, ..) seront identifiés lors de cette étape. 8
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ou en temps réel, a des avantages et inconvénients différents. Elles peuvent cependant être utilisées simultanément dans un même système de gestion, car la combinaison de plusieurs méthodes différentes permet d’obtenir de meilleures performances. Actuellement, la majorité des méthodes de gestion intelligente des charges utilisent des recherches optimales de prédiction de la consommation. En ce qui concerne les applications de gestion en temps réel, on s’oriente vers l’amélioration des moyens de contrôle.
Etape 3 : Grâce aux modèles établis précédemment, cette étape met en œuvre des algorithmes afin de trouver des actions de contrôle optimal adaptées aux besoins définis à l’étape 1. Etape 4 : Action sur les équipements concernés par la gestion.
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Méthodes de gestion préventive
lles reposent sur des programmes ayant pour but d’établir à l’avance des plans de gestion de l’énergie. Le principe de ces méthodes est de fournir des informations concernant l’énergie qui sera consommée dans le futur. Les données utilisées pour concevoir les actions préventives sont le comportement d’utilisation et les prévisions météorologiques. Pour avoir des prévisions météorologiques, les programmes de gestion peuvent les récupérer depuis
des sites ou des sources crédibles. La prévision la plus importante concerne la prévision des courbes de charge. Les principales méthodes utilisées pour la prévision sont les réseaux de neurones artificiels, les systèmes experts et les systèmes d’apprentissage. L’efficacité des méthodes de gestion préventive dépend principalement de la précision des résultats et de la capacité de l’algorithme à s’adapter aux incertitudes.
Méthodes de gestion en temps réel
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’objectif de ces méthodes est de contrôler les charges de façon directe avec un temps d’intervention rapide, voire en temps réel. Ces méthodes sont appliquées dans plusieurs domaines comme les systèmes de • contrôle de l’éclairage. Ces méthodes de contrôle reposent sur deux approches majeures : • Approche basée sur les réseaux de capteurs (sensor-based approach). Cette approche améliore
la qualité des services de gestion afin d’optimiser l’utilisation de l’énergie, en profitant des derniers développements dans le domaine des capteurs. Approche basée sur des techniques de Multi-agent (MA). Cette approche considère les équipements et les utilisateurs du système comme un ensemble d’agents. Chaque agent agit de façon autonome et intervient avec les autres en respectant des contraintes globales déterminées par le système.
Structure d’un bâtiment intelligent [2]
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Conclusion
a gestion de charges de manière intelligente et le contrôle optimal de la consommation permettent de réduire considérablement la demande énergétique et de stabiliser le réseau électrique. De ce fait, ils font partie des préoccupations majeures des consommateurs d’énergie, des gestionnaires des réseaux et des fournisseurs.
Source: Ghassene JEBALI • [1] K. LE, «Gestion optimale des consommations d’énergie dans les bâtiments,» 2008. • [2] Gérôme Bovet, Jean Hennebert. Le web des objets à la conquête des bâtiments intelligents. Bulle9 tin Electrosuisse, 2012, 10s/2012, pp.15-18
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Articles
Le rôle du stockage dans les zones non interconnectées Le marché des îles à énergies renouvelables
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es îles sont une réelle opportunité pour le développement des énergies renouvelables. En effet, les réseaux insulaires sont isolés et vulnérables. Le mix énergétique y est fortement carboné ce qui implique une forte dépendance à l’importation de ressources fossiles. Dans un souci de réduire cette dépendance qui induit des risques climatiques, écologiques et économiques, les demandes augmentent dans le but
de décarboner les mix énergétiques insulaires. Les îles disposent d’un large éventail de ressources pour réaliser cette transition : fort ensoleillement, zones ventées, possibilité d’exploiter l’énergie thermique des mers ou encore la biomasse. De plus, le prix du MWh d’origine renouvelable baisse avec le temps alors que le prix du MWh fossile demeure très instable.
La faiblesse des réseaux insulaires
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e réseau réunionnais est un bon exemple de réseau ligne centrale. Cette caractéristique explique l’absence insulaire. On voit qu’il est contraint par le relief du de redondance au niveau des lignes de transport, ainsi fait des deux volcans présents de part et d’autre de la que la forme circulaire et le faible maillage du réseau.
Figure 1 : Le réseau électrique réunionnais (source : EDF SEI)
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Articles
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es îles étant par définition des milieux restreints, cela implique plusieurs problèmes pour le réseau. Sur une île, il n’y a pas de foisonnement de la demande. De ce fait, une hausse de la consommation en un point n’a que peu de chance d’être contrebalancée par une baisse en un autre point contrairement à un réseau de grande taille. Ceci va créer de l’instabilité dans le réseau. De la même façon, il n’y a pas de foisonnement de la production. Si une unité de production tombe en panne, cela peut avoir un impact important sur le réseau et impliquera des délestages voire des black- out. Ces deux facteurs ont un impact sur les caractéristiques du réseau. Le réseau doit délivrer un courant dont la qualité est constante, il doit posséder une fréquence stable (50Hz) et une tension fixe (230V). La fréquence
représente l’équilibre entre la demande et la production. Cette grandeur doit être fixe et retranscrire la fréquence des groupes tournants. Si la demande augmente par rapport à la production, les groupes tournants ralentiront et la fréquence diminuera. Dans le cas contraire, si la demande est plus faible que la production, les groupes tournants accélèreront et la fréquence augmentera. L’objectif du gestionnaire du réseau est donc de maintenir cet équilibre en permanence pour avoir une fréquence stable autour de 50Hz. La tension, quant à elle, ne doit pas être trop importante afin d’éviter les surtensions qui pourraient endommager les installations électriques, ni trop faible afin d’éviter d’augmenter les pertes de transport. Ces réseaux non interconnectés ont donc besoin d’un mécanisme d’ajustement permettant de réguler la tension et la fréquence.
Le seuil de pénétration des énergies renouvelables intermittentes est atteint
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n arrêté du 23 avril 2008 a fixé à 30% la part de puissance instantanée fournie par une source renouvelable intermittente. Cette règle des 30% est liée à la nécessité de maintenir un équilibre permanent entre l’offre et la demande et d’avoir la capacité de réagir en cas d’incident. EDF est à l’origine
de cette limite. Ce nombre est basé sur des travaux de dynamique de réseau réalisés par le groupe. En effet, des études dynamiques menées sur des incidents de réseaux, avec 30% d’énergies renouvelables, ont montré que le problème pouvait être résolu. Au-delà de ce seuil, la situation était plus difficile à gérer.[1]
Figure 2 : Effacement de la production par le gestionnaire de réseau (source : EDF)
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Articles Comme le montre la figure 2, l’arrêté permet au gestionnaire de réseau de déconnecter des centrales quand le seuil est dépassé. Ces déconnexions impliquent donc un risque important pour le
producteur qui n’est pas dédommagé de l’énergie non vendue. Néanmoins, ce seuil est déjà atteint dans la plupart des îles françaises depuis 2013 :
Figure 3 : Pénétration des EnRs intermittentes dans les îles françaises (EDF Corse) Afin de pouvoir continuer à développer ces énergies dans les milieux insulaires, il est nécessaire de trouver le moyen d’accroître le pourcentage de pénétration de ces énergies.
Principaux services du stockage [2]
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e système énergétique des zones insulaires • étant extrêmement contraint par des coûts de production, cela rend ces zones très attractives pour le développement de solution de stockage. Ces solutions peuvent rendre les services suivants : • Diminuer les coûts d’investissement dans les • moyens de production de pointe : le stockage peut servir de garantie capacitaire permettant de réduire les pics de demande ;
Réaliser l’arbitrage entre les moyens de production de pointe et de base : dans notre cas, il s’agit d’éviter l’arrêt d’une centrale à charbon qui produit de la base et d’éviter de démarrer une centrale à fioul qui produit de la pointe afin d’éviter des surcoûts ; Participer à la stabilité du réseau : le stockage offre une réserve permettant de faire face à la coupure d’un groupe ou à l’apparition d’un nuage.
Développement des solutions dans les zones non interconnectées (ZNI) françaises [3]
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es projets de réalisation d’installations de production d’électricité à partir d’une ressource intermittente couplée à des dispositifs de stockage sont trop coûteux pour être développés avec les tarifs d’obligations d’achat proposés actuellement. Afin de bénéficier d’un tarif de rachat de l’électricité produite suffisant pour le développement de ces solutions, les projets développés doivent être intégrés à l’appel d’offres de la Commission de Régulation de l’Energie (CRE).
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L’appel d’offres pour les ZNI se déroule comme suit : la Commission de Régulation de l’Energie (CRE) a publié un cahier des charges le 18 mai 2015. Les candidats doivent alors présenter leurs dossiers de réponse le 20 novembre 2015. La CRE annoncera les lauréats en mai 2016. Afin de sélectionner les projets, la CRE s’appuie sur plusieurs critères, notamment le prix, le volet environnemental (bilan carbone), l’acceptabilité locale et la recherche et développement.
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Articles Comme les îles ont un taux de pénétration des énergies intermittentes qui ne peut dépasser le seuil de 30%, le cahier des charges impose un minimum de 0,5kWh de stockage doté d’une puissance utile en injection de 0,5kW par kWc de puissance installée. L’annexe 10 de ce cahier des charges précise ce qui est attendu du dispositif de stockage de l’énergie géré par le producteur. Comme expliqué précédemment, la garantie capacitaire fait partie de cet appel d’offres. La CRE a rendu ce service optionnel, ce qui offre au producteur le choix entre deux cahiers des charges différents.
Le producteur devra annoncer au gestionnaire une prévision de la production par minute la veille avant 16h. Le jour J, il devra redéclarer sa prévision trois fois : • A 4h pour la période comprise entre 6h et 24h • A 10h pour la période comprise entre 12h et 24h • A 12h pour la période comprise entre 14h et 24h
Les valeurs annoncées doivent ainsi être comprises entre 0% et 70% de la puissance installée. De plus, pour chaque pas de temps d’une minute, le producteur doit assurer une précision d’annonce de +/- 5% de la puissance installée pour ne pas payer de pénalités. La précision imposée par la CRE donne une importance de premier plan à la prévision météo. En effet, le producteur devra mettre au point un système de prévision efficace permettant d’évaluer avec précision la production qui en découle. Ce faisant, il pourra dimensionner au mieux la capacité du dispositif de stockage. Si le producteur fait le choix de la fourniture de
puissance à la pointe, il devra être en capacité d’injecter entre 19h et 21h au moins 20% de la puissance installée. Dans ce cas, le producteur a la possibilité de soutirer au réseau entre 0% et 5% de la puissance installée afin de stocker de l’énergie dans le stockage ou d’alimenter les auxiliaires. Le CRE encourage avec son cahier des charges le développement de deux services du stockage. Le premier étant une forme de lissage de la production qui aura pour but de faire correspondre la production réelle avec les différentes annonces réalisées par le producteur. Le second service étant celui de la garantie capacitaire. Valentin NOILHETAS
L’évolution entre deux valeurs successives de l’annonce est contraignante. Elles doivent être comprises dans les valeurs du tableau ci-dessous :
Source: • [1] Stephane Lascaud - Smart Grids et stockage - Presse des mines- 2013 • [2] Etude sur le potentiel du stockage de d’énergies - ADEME – 2013 • [3] Appel d’offres portant sur la réalisation et l’exploitation d’installations de production d’électricité à partir de techniques de conversion du rayonnement solaire d’une puissance supérieure à 100 kWc et situées dans les zones non interconnectées – CRE - 2015
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La COP21 ouvre le 30 novembre.
D’ici là , les pays abattent leurs cartes...
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