Fernwärme. Rôle des réseaux de chaleur dans l approvisionnement en électricité

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1 Fernwärme DIE KOMFORT-ENERGIE Rôle des réseaux de chaleur dans l approvisionnement en électricité Michael Nast Centre allemand d aéronautique et de la navigation spaciale Institut de thermodynamique technique, Stuttgart Wärme- und Kälteversorgung in der Energiestrategie Schweiz 11. Tagung vom 26. Januar 2012 in Biel-Bienne

2 Structuration 1. Importance du secteur de l électricité dans la chaleur à distance Culture de chauffage et de production d électricité au Danemark Interaction de la production d électricité et de chaleur Exploitation de l électricité excédentaire des énergies renouvelables 2. Optimisation du système de chaleur à distance et tendances dans l approvisionnement énergétique danois 1. Réseaux thermiques également dans les régions rurales 2. Faible température à l aller et au retour % d énergie renouvelable d ici Résumé Wärme- und Kälteversorgung in der Energiestrategie Schweiz 11. Tagung vom 26. Januar 2012 in Biel-Bienne 2

3 Structure de chauffage au Danemark (par porteur d énergie) Chauffage des locaux d habitation et de service Chaleur à distance / rapporochée suivant le combustible 2% 7% 35% 24% 3% 30% 100 % = 150 PJ (inkl. Industrie und GHD) (davon 77 % aus Kraft-Wärme-Kopplung) DISTRICT Update_2010.xls Quelle: Dänische Energiebilanz

4 Production d électricité au Danemark Au Danemark, l électricité est produite dans les UVD s ou dans des installations PCCE (en partie dans la fourchette de la condensation) ou par éoliennes. Le reste est de 1% env. Production brute d élect. en 2010 dont éolienne 20% grandes UVD s 60% petites UVD s 14% Propres producteurs chaleurélectricité 6% 100% (39 TWh) Part de production d électricité par PCCE: 61%

5 Exploitation de l électricité éolienne excédentaire au Danemark Quelle: desire/skagen/

6 Danemark Interaction entre l approvisionnement électrique et thermique Fernwärme Bois Paille Gaz naturel Grand- Accumulateur i Silage, Fäkalien,.. Chaudière Thermie Solaire ß Bouilleur élect. Gr. PC Installation Biogaz Pas de projet pilote mais pratique réelle! Electricité éolienne Besoins en électricité Quelle: Bremer Energieinstitut Zeit

7 Chaleur solaire rapprochée, Braedstrup, Danemark (Surface des collecteurs m², coûts 220 /m² ) Avantage de la chaleur rapprochée Importants, avantageux champs de collecteurs

8 Charge et déchargement des accumulateurs thermiques avec du courant excédentaire Flue gas Flue gas Condens. To customer Heat pump Evaporator Condensator Engine Boiler Solar heat Heat accumulation 2 Heat accumulation 1 Source: John Tang, Danish District Heating Association Return

9 100% de porteurs d énergie renouvelable pour la fabrication d électricité Résultats de différents groupes systémiques et part d approvisionnement national autonome. /kwh oder dimensionslos Speicherbedarf in d. Stromgestehungskosten inklusive Ferntransport in /kwh Systemauslastung (= Kapazitätsfaktor = Volllaststunden / 8760) Überschuss im Verhältnis zur gesamten Stromerzeugung Stromübertragungskosten im Verhältnis zu den gesamten Systemkosten SVp_DE 85SV_EUNA 0SV_EUNA 85SV_NS9 0SV_NS Speicherkapazität im Verhältnis zum durchschnittlichen Tagesstrombedarf (rechte y-achse) 100SVp: 85SV: 0SV: DE: NS9: EUNA: Système isolé, 100% d auto-approvisionnement dans chaque bilan horaire auto-approvisionnement national de 85 % au minimum dans le bilan annuel aucune valeur inférieure exigée pour l auto-approvisionnement national Allemagne Nordseeanrainer + Irland et Luxembourg Europe (sans la Rusie), Afrique du Nord

10 Régime hydrographique et heures d exploitation intégrale du courant excédentaire Deutschland Ganglinie Überschussstrom (100DSp_DE) Überschussleistung[MW] Zeit [h] Travail annuel compte tenu de la puissance maximale = 580 h/a Nordseeanrainer Ganglinie Überschussstrom (0DS_NS9) Überschussleistung[MW] Travail annuel compte tenu de la puissance maximale = 170 h/a

11 Au sujet du couplage du marché de l électricité et de la chaleur (1) Exploitation de l électricité excédentaire dans de grands accumulateurs thermiques, possibilités très avantageuses (faibles investissements pour le thermoplongeur, faibles coûts d accumulation, faibles pertes calorifiques). Obstacle: la renonciation à la taxe sur l électricité, lors de l utilisation du courant excédentaire doit être réglée fiablement. L exploitation de la chaleur solaire dans de grandes installations devient intéressante puisqu elle écarte progressivement la chaleur des réseaux PCCE des accumulateurs d appoint. Wärme- und Kälteversorgung in der Energiestrategie Schweiz 11. Tagung vom 26. Januar 2012 in Biel-Bienne 11

12 Au sujet du couplage du marché de l électricité et de la chaleur (2) Il existe une série de possibilités d adaptations des besoins d électricités aux producteurs d électricité par des énergies renouvelables fluctuants. (Gestion des charges, centrale hydroélectrique a accumulation par pompage, voitures automobiles électriques, production de H 2 ou CH 4 ). Une évaluation comparative de toutes les options n existe pas à ce jour. La faible valeur de l exploitation intégrale des heures de surproduction parle en faveur d une exploitation comme électricité de chauffage dans des accumulateurs thermiques de chaleur à distance. Wärme- und Kälteversorgung in der Energiestrategie Schweiz 11. Tagung vom 26. Januar 2012 in Biel-Bienne 12

13 Quantité de chaleur vendue par mètre de tracé au Danemark Wärmemenge in kwh je Trassenmeter Deutscher Mittelwert Dänischer Mittelwert Verkauf [kwh/m] Einspeisung [kwh/m] 212 dänische Fernwärmeunternehmen Quelle: Dansk Fjernvarme, Ohne 53 Netze mit unklarer Datenlage. Fördergrenze im MAP (seit 2008) Dänischer Zielwert für neue Erschließungen (F&E) Au Danemark, les secteurs à très faible densité thermique sont inclus dans les réseaux thermiques Trass-B.pre

14 Températures du réseau danois en hiver 150 Vorlauf [ C] Rücklauf [ C] Netztemperatur [ C] Typisch für Deutschland: T Vor/Rück = 100 / 65 C 0 Im Sommer sind die Vorlautemperaturen im Mittel um 5 C geringer und die Rücklauftemperaturen um 4 C höher. 254 dänische Fernwärmeunternehmen Quelle: Dansk Fjernvarme, Ohne 11 Netze mit fehlenden Temp.angaben NetzTemp.pre Wärme- und Kälteversorgung in der Energiestrategie Schweiz 11. Tagung vom 26. Januar 2012 in Biel-Bienne 14

15 Minimisation des températures de retour, au Danemark, par l exploitation de l Internet Quelle: Wärme- und Kälteversorgung in der Energiestrategie Schweiz 11. Tagung vom 26. Januar 2012 in Biel-Bienne 15

16 100% d énergies renouvelables au Danemark, d ici 2050 (objectif officiel du Gouvernement danois) Source: Commission climatique, Green energy the road to a Danish energy system without fossil fuels. Wärme- und Kälteversorgung in der Energiestrategie Schweiz 11. Tagung vom 26. Januar 2012 in Biel-Bienne 16

17 Résumé Les réseaux de chaleur favorisent le passage à un approvisionnement d énergie durable, de multiples façons. La chaleur à distance peut considérablement contribuer à l équilibre entre l offre et la demande (éolien, PV) dans les réseaux futurs d électricité. Des observations y relatives sont faites aujourd hui déjà au Danemark. Le Danemark donne l exemple dans L importance de la chaleur à distance, la PCCE et les énergies renouvelables Faibles températures d aller et de retour dans les réseaux de chaleur Transformation du système énergétique vers des énergies renouvelables Recommandation: Mise en place des plans d approvisionnement calorifique communaux structurés uniformément selon le modèle danois. Wärme- und Kälteversorgung in der Energiestrategie Schweiz 11. Tagung vom 26. Januar 2012 in Biel-Bienne 17