Café Sciences et Citoyens de l Agglomération Grenobloise. Eolien et solaire: comment gérer l'intermittence?

Transcription

1 Café Sciences et Citoyens de l Agglomération Grenobloise Eolien et solaire: comment gérer l'intermittence?

2 Electricité : France - Allemagne en quelques chiffres 2012 France Allemagne 540 TWh 560 TWh 62 GW 64 GW Puissance pointe 100 GW 81 GW Puissance installée 130 GW 170 GW Energie: production nette Puissance moyenne

3 L intermittence de l éolien et du photovoltaïque selon Poyry Europe du nord 4 mois 2010 & 2035

4 Mix électrique européen en énergie (selon Poyry 2013)

5 Mix électrique dynamique, sur 3 pays selon Poyry & 2030, Hiver & Eté

6 Raphaël CAIRE

7 Principe des réseaux : mutualisation Sans mutualisation des sources : P installées = P consommées Pc=7.3 kw Pc=7.4 kw

8 Principe des réseaux : mutualisation Avec mutualisation des sources : å i centrales Pinstallées å i ch arges Pc=7.3 kw Pc=7.4 kw Pconsommée

9 Interconnections [3] Si les productions présentent des caractères aléatoires, il en va de même pour les charges. En raison des compensations statistiques évidentes (fuseaux horaires, saisons, modes de vie, décalage des heures légales, entre autres), le caractère aléatoire des charges est moins marqué lorsque le nombre de consommateurs croît. Création de grands ensembles interconnectés au sein d associations type l UCPTE (depuis 1951) Source : H. Persoz histoire générale de l électricité, Tome III

10 Équilibre productionconsommation tension fréquence Pour maintenir les tensions et la fréquence dans les limites admissibles, il faut assurer à tout instant l équilibre : production = consommation (aux pertes près) 50Hz temps temps 49 Conso Source: Prod. loi loi

11 Nouveaux paradigmes Ouverture à la concurrence du marché de l énergie Développement nouvelles technologies de petites productions et moyens de stockage Saturation des réseaux de transport Contraintes écologiques Directives Européennes Accords de Kyoto Multiplication attendue des générateurs au sein des réseaux de distribution Remise en question possible des systèmes électriques

12 Introduction aux (R)évolutions structurelles - enjeux Problématique de l insertion des moyens de production décentralisés Impacts sur les grandeurs électrotechniques Remise en question possible des grands choix technologiques inhérents aux différents distributeurs

13 Nouveaux enjeux PLANIFICATION Production Transport CONTROLE 400kV/63kV 400kV/63kV Répartition INCERTITUDES HTB/HTA Distribution 63kV/20kV GED GED HTA/BT 20kV/400V HTB/HTA 63kV/20kV FLUX DE PUISSANCE HTA/BT PROTECTIONS 20kV/400V Consommation GED QUALITE DE FOURNITURE TENSION Source: M. Fontela/G. Rami

14 Une définition du Smartgrid Il n existe pas de consensus international sur le terme concept qui repose sur une vision système (pour le système électrique) «Un smart grid n est pas défini par les technologies qu il intègre mais plutôt par ce qu il peut faire» solution pour fournir, de façon sûre, une énergie de haute qualité en respectant l environnement R. Caire - (R)évolutions dans les réseaux électriques, distribution de l intelligence et interdépendances - 10 décembre 2012

15 Fondamentaux du Smartgrid Les trois piliers du Smartgrid sont donc : L accessibilité/ (non discrimination, accès aux marchés de l énergie, nouv. usages) Le développement durable (renouvelables, empreinte carbone, res. fossiles) La qualité de fourniture (fiabilité/physique + sécurité/cyber) 1/ Peut être atteint avec des décisions «smarts» capteurs communication décision action Source : EPRI

16 Fondamentaux du Smartgrid 2/ Plus de flexibilité : nouvelles architectures des réseaux de distribution HTA en présence de production décentralisée géographique PS PS Critères type production Disjoncteurs Sectionneurs NF Exemple modification architecture : Sectionneurs NO PS Densité de maillage : radial bouclé plus bouclé maillé

17 Une interdépendance croissante avec les autres infrastructures Un smart grid est un système énergétique de l ère numérique, autocicatrisant qui délivre l électricité ou le gaz depuis des sources de productions (dont les sources renouvelables) aux points de consommation. Il est capable : d optimiser la distribution de la puissance, de faciliter les communications bidirectionnelles au travers du réseau, de permettre la participation active des utilisateurs finaux, de minimiser les coupures. Source : World Economic Forum Source : Plateforme SmartGrid & KEMA

18 Frédéric LIVET

19 Intermittence : un petit pays, le Danemark Source : Livet 1

20 Comment on s'en tire? Cas Danois (à droite): on exporte/importe avec La Norvège, qui a des centrales hydraulique à arrêter. Ici, Jan2011 : tout est exporté. Cas espagnol : on arrête des centrales au gaz ou au charbon Dans les deux cas, il faut trouver des moyens à arrêter Résultat : de l'électricité Renouvelable transite D'Allemagne vers la Suisse à travers la France /news/electricity-production-from-solar-and-wind-in-germany-in-2013.pdf Livet 2

21 Il est difficile de stocker l'électricité On a les «STEPs», stockage hydraulique, seule méthode rentable, mais incapable de répondre à des besoins (il faudrait au moins multiplier par 10?) On pense (Allemagne) au stockage par air comprimé (à gauche), et au stockage par hydrogène ou CH4 (à droite), après électrolyse. Difficulté du rendement du cycle : Électricité-stockage électricité souvent de l'ordre de %. Je croirais plus au Stockage par batteries au Lithium (subventionné pour le PV en Allemagne) Livet 3

22 Interconnecter pour obtenir un «foisonnement»? A gauche, projet de «plaque de cuivre» Europe. La réalité actuelle est autre : les centrales françaises irriguent une région, et si on n'a pas de centrale (Bretagne), on a un problème : les transports à longue distance ne sont pas massifs. Pour qu'ils le deviennent, les investissement sont délirants (une ligne de 1GW coûte 2 millions euros/km). Les vents en Europe ont tendance à souffler en même temps (à gauche). J'ai estimé (à droite) comment se distribuait La puissance éolienne (on shore) sur l'europe avec 25 % de la production: cela se moyenne peu, on reste avec des puissances très faibles ou très fortes. Livet 4