Le stockage de l énergie dans les zones non interconnectées

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1 Le stockage de l énergie dans les zones non interconnectées Christian Dumbs Chef de mission Smart Grids EDF Direction des Systèmes Energétiques Insulaires 13 octobre

2 La Direction des Systèmes Energétiques Insulaires d EDF Guadeloupe + St-Martin et St-Barthélémy clients 277 MW 17,5 % d ENR St Pierre et Miquelon clients 26 MW 2% d ENR Paris et Rennes Iles bretonnes et normandes Siège Martinique clients 326 MW 6 % d ENR Corse clients 505 MW 33 % d ENR Guyane clients 241 MW 63% d ENR Chiffres ,1 million de clients pour 3100 salariés km de réseaux 9,6 TWh livrés 29 % d énergies renouvelables (EnR) 2000 MW de puissance installée EDF La Réunion clients 216 MW 38 % d ENR 2

3 Une mission de service public MARCHE CONCURRENTIEL MARCHE REGULE PRODUCTION thermique hydraulique autres ENR GESTION DU SYSTEME garantir l équilibre offredemande GESTION DES RESEAUX qualité des réseaux FOURNITURE pour tous les clients qualité de service EFFICACITÉ ENERGÉTIQUE maîtrise de la CSPE croissance verte solidarité SMART TECHNOLOGIES PARTENAIRE DES REGIONS Transition énergétique et préparation de l avenir PARTENAIRE DURABLE DES TERRITOIRES Développement local CONTEXTE ECONOMIQUE ET SOCIAL DIFFICILE Chômage record (> 20% dans les DOM) 10 % de TPN INNOVATION Technologies Social et sociétal 3

4 L intérêt du stockage électrochimique Réactivité : disponibilité immédiate temps de réponse ~100 ms Flexibilité : systèmes «à façon» concernant notamment le ratio énergie/puissance Contraintes d installation relativement légères Potentiel de développement important Perspectives de coûts en baisse Matériaux potentiellement recyclables 4

5 2009 : installation d une batterie Sodium-Soufre (1 MW) à la Réunion Batterie de type sodium soufre (NaS) Batterie dite «chaude» fonctionnement entre 300 C et 350 C Durée de vie annoncée par le constructeur : 4500 cycles Rendement AC/AC : ~ 75% Raccordement au réseau HTA 15 kv ; poste source de Saint-André 63 kv/15 kv Mise en service en novembre 2009 Entre 2010 et 2011, utilisation de la batterie pour réaliser un service de transfert d énergie sur le réseau électrique Charge de la batterie pendant la nuit Décharge de la batterie l après-midi et le soir Plus de 2 GWh transférés avec succès Convertisseur Batterie Utilisation de la batterie NaS en mode transfert d énergie NaS Saint-André (1 MW 7 MWh) 5

6 puissance La batterie au service des centrales EnR : le projet Pégase Contributeurs EDF Systèmes Energétiques Insulaires EDF Recherche & Développement 2009 Mise en service de la batterie NaS Ecole Polytechnique Laboratoire de Météorologie Dynamique Météo France 2011 Début du projet PEGASE 2015 Fin du projet PEGASE Favoriser le développement des EnR intermittentes, PV et éolienne, tout en maintenant la sûreté du réseau Associer, sur le territoire de l île de La Réunion, un système de stockage de type batterie et une/des ferme(s) PV et/ou éolienne Lisser la production injectée sur le réseau pour se prémunir des effets de l intermittence temps 6

7 Gestion de l intermittence du PV + éolien Utilisation des données de production de 3 fermes EnR Ferme PV de la Roseraye Puissance crête : 10 MW Exploitant : EDF Energies Nouvelles Ferme PV de la Star Puissance crête : 2 MW Exploitant : Albioma Ferme éolienne de la Perrière Puissance : 11 MW Exploitant : Quadran 7

8 Gestion de l intermittence du PV + éolien Mise en place d un système d information Mise au point de méthodes de prévisions de production PV et éolien : prévision à court terme (jusqu à 48 h) et très court terme (jusqu à quelques dizaines de minutes) Développement de centrales de pilotage pour le PV et l éolien Systèmes déjà existants Démonstration de la possibilité d injecter sur le réseau une production lissée à partir d une production intermittente en associant un système de stockage et une ferme EnR création de la société EDF Store & Forecast 8

9 Perspectives Malgré un système de stockage au dimensionnement important, difficile de se prémunir complètement des effets de l intermittence Même si les coûts sont en baisse, technologie toujours chère Pour aller au-delà, il faut profiter du foisonnement de la production : Gestion centralisée du stockage le dimensionnement d un système de stockage (Wh/Wc) peut potentiellement être divisé par 2, pour une même efficacité de lissage Autres utilisations du stockage? 9

10 Un démonstrateur d envergure dans le contexte insulaire Projet retenu en 2009 dans le cadre des Investissements d Avenir. Un projet en 4 années ( ) Soutenu par les fonds européens FEDER, les régions Corse, Guadeloupe et Réunion. Déploiement et test d écosystèmes auprès des clients particuliers dans 3 îles : Passerelles Nombre de foyers équipés : un foyer peut contenir plusieurs charges pilotées ~1200 charges PV-stockage Nombre de systèmes résidentiels complets installés (3 kwc solaire / 4 kwh Li-ion par foyer) Corse Réunion Archipel Guadeloupe Un consortium composé de différents acteurs industriels visant à déployer plusieurs technologies et services 10

11 Partage des bénéfices du stockage Enjeux de Millener : Explorer les gisements de flexibilités pour le système électrique et l intérêt de ce type de dispositif sur le marché résidentiel Contribuer à l équilibre offre demande Maximiser l insertion des énergies renouvelables Améliorer la stabilité des systèmes électriques Partage des bénéfices du stockage entre le foyer résidentiel le système électrique Sécurisation de l alimentation Autoconsommation Soutien fréquence Lissage de la production Gestion de l équilibre offredemande 11

12 Le générateur solaire résidentiel avec stockage Une batterie Li-ion de 4 kwh Une armoire électrique de communication avec le gestionnaire du système Une interface personnalisée de suivi de consommation et de production Plusieurs configurations déployées dans l habitat : intérieur / extérieur 12

13 Une batterie 4 kwh multi-services Fonctionnement du dispositif Une innovation dans le partage de la batterie entre différents services pour le système électrique et pour le participant (secours) Partager les services apportés par la batterie Pointe SOC UC 3 UC2 >=60% 50% UC1 UC8 (si outage) Soleil h Secours des charges Apporter un secours dès lors que la fréquence et la tension sont hors des plages définies Soutien de fréquence Contribuer au soutien fréquence et à la réserve primaire du système électrique par la puissance d injection de l onduleur Lissage de la production PV Diminuer la variabilité d injection solaire dans le réseau Pilotage distant de la batterie Participer à l équilibre offre-demande à la pointe en déchargeant les batteries de l île depuis le dispatching 13

14 Quel modèle économique associé? Grand intérêt dans la population Bénéfices partagés Profils sociologiques très variés Démarche éco-citoyenne, contexte insulaire Intérêt pour l autoconsommation Coût actuel très élevé Combinaison entre services système (energie/puissance) et bénéfices clients (énergie) des dispositifs expérimentaux Difficulté de recrutement : marché PV sinistré Perspective : prix en forte baisse Bénéfice client variable selon l appréciation individuelle (secours, auto-consommation) Valeur système identifiée grâce à Millener Identification du soutien fréquence : porteur de valeur Comment capter la valeur? 14

15 Comment capter la valeur du soutien fréquence? Identification du soutien fréquence portant une valeur significative La mise en œuvre dans le périmètre et au sein de l habitat résidentiel nécessite la prise en compte du mécanisme de délestage fréquence-métrique des départs de distribution non-prioritaires besoin de mesure individuelle pour chaque installation de la disponibilité effective besoins en réserve primaire finis mécanismes d évaluation et de signalisation au marché Emergence d applications de réglage primaire au-delà du réseau BT de distribution Réactivité en qqs msec au lieu de quelques secondes pour le réglage primaire conventionnel (machines tournantes) sans oublier d autres leviers : Respect des plages élargies des seuils de U/f pour la déconnexion des producteurs EnR Reconstitution systématique de la réserve primaire par la réserve secondaire Définition sélective du plan de délestage en fn de la présence des producteurs 15

16 Merci de votre attention! Christian Dumbs 16