L eau, énergie de demain
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- Estelle Charles
- il y a 7 ans
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1 Rôles de l hydro-électricité dans le futur mix énergétique L eau, énergie de demain - le Stockage (STEP) - les Energies Marines Denis AELBRECHT Expert EDF-CIH
2 Focus 1 Stockage d énergie : Stations de Transferts d Energie par Pompage (STEP) 2 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
3 Rappel : le fonctionnement hydraulique d une STEP Exemple : Grand Maison / Verney (EDF, Alpes) Pompage Turbinage 3 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
4 Les STEP : les fonctions énergétiques Participer à la régulation du système électrique Report d énergie entre creux et pointe Services système : réglages primaire / secondaire Tension et Fréquence Marché d ajustement infra-journalier : réserve tertiaire Constante de temps : t = V utile_min / Q turbiné «Journalier» : stockage pour quelques heures de marche «Hebdo» : stockage pour quelques dizaines d heures de marche Opportunité économique de la STEP Si écart important entre prix heures creuses et pleines => SPREAD Si rendement STEP intéressant (r = Energie produite / Energie consommée) 4 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
5 Fonctionnement typique d une STEP hebdo Ex. d arbitrage pompage/turbinage typique horizon Hebdo Source : URSAT X. (2011, colloque SHF «STEP») 5 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
6 Les STEP dans le monde et en France Puissance STEP mondiale: 150 GW (5% P_totale Hydro) STEP de Revin (EDF) Puissance STEP EDF en France: 5 GW site P_turbinage (MW) P_pompage (MW) Nombre groupes Cste temps (heures) Montézic Revin Grand Maison Super Bissorte La Coche Le Cheylas COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
7 Prospective : le futur des STEP? Evolution du mix énergétique : de + en + d intermittence liée aux énergies renouvelables EOLIEN + SOLAIRE Les solutions +/- en compétition pour gérer cette variabilité Accroître les capacités d interconnexion des réseaux électriques Accroître les capacités de stockage d énergie STEP Batteries Volants d inertie Stockage air comprimé (CAES) Lisser la charge de consommation au niveau local => Smart Grid Ou plus probablement un mix de toutes les solutions ci-dessus 7 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
8 Les STEP : une solution de stockage performante 8 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
9 Le potentiel de STEP En France, les sites potentiels de STEP ne manquent pas Etude européenne JRC (2013) : plusieurs dizaines de GW Projet européen e-storage : plus de 100 GW potentiels Les conditions de réussite : Critères techniques de sélection de sites : ratio H / L ; proximité réseau ; présence de bassins existants ; Technologie : disponible et mature Acceptabilité socio-environnementale : STEP, une bonne solution si Environnement & Sûreté Economie des STEP : une équation long terme à trouver Dépenses : CAPEX (investissement), TURPE, Fiscalité Recettes : SPREAD, Rémunération adaptée des services système 9 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
10 Projets de STEP en Suisse, au Portugal, en Norvège, Projet Hongrin-Léman 240 MW Projet Nant-de-Dranse 900 MW (entre Chamonix et Martigny) Vieux-Emosson Emosson 10 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
11 Prospective STEP : pour aller plus loin Colloque S.H.F «STEP» (2011, Lyon) JRC report : Assessment of the European potential for pumped hydropower energy storage (2013) Projet e-storage (2015) 11 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
12 Focus 2 Energies Marines Renouvelables (EMR) 12 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
13 EMR : un bouillonnement depuis 2 décennies L Océan : nouvelle frontière des ressources pour la production d énergie électrique et le développement des Energies Renouvelables (France, Europe, Monde) La Mer et l Océan : un milieu Sensible : richesse Environnementale / activités socio-économiques Hostile et difficile d accès : Conception simple / robuste souvent dictée par les moyens logistiques Maintenance : elle est complexe par nature => à simplifier Le challenge économique : coûts et compétitivité des EMR 13 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
14 Les EMR à potentiel industriel avéré ou probable Eolien offshore : posé flottant Marémoteur Houlomoteur Hydrolien Marélien ETM / SWAC STEP marines Pression osmotique 14 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
15 EMR : une maturité très variable selon les filières Source : INDICTA (2014) 15 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
16 Zoom 1: STEP Marines 16 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
17 STEP marines 1 réalisation de taille industrielle : Okinawa (1998, Japon) P = 30 MW ; H = 150m ; V = 0.56 hm 3 Peu de verrous technologiques hormis gérer eau de mer De nombreux sites potentiels sur sites littoraux falaise / montagneux Opportunité pour milieux insulaires : Eolien + STEP marines STEP marine Okinawa (Japon) 17 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
18 Zoom 2: Le Marémoteur 18 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
19 Les usines marémotrices en service en 2015 La Rance (France, 1967) et Sihwa (Corée du Sud, 2011) sont les deux uniques sites de taille réellement industrielle 19 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
20 Marémoteur : La Rance 1 èr projet industriel (240 MW) Un marnage très favorable Moyenne : 8.0 m Maximum : 13.5 m Une retenue importante 184 hm 3 volume 20 km 2 surface 20 km longueur Embouchure étroite 750 m à fermer Puissance installée: 240 MW (24 x 10 MW/unité) Production : 540 GWh / an 20 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
21 La Rance : Fonctionnement SIMPLE EFFET 21 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
22 La Rance : Fonctionnement DOUBLE EFFET 22 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
23 La Rance et impact écologique Estuaire barré pendant 3 ans pendant la construction Impact pendant construction dominant, comparé à l impact de l exploitation Processus de restauration écologique après mise en service Nouvelle colonisation issue de la mer Retour des larves et juvéniles Perméabilité biologique du barrage => phoque! Benthic fauna - Source : Le Mao Ifremer Après 10 ans : nouvel équilibre écologique, diversifié, adapté 23 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
24 La Rance et les sédiments Surveillance sédimentaire ( ) Minor erosion Stability Significant sedimentation Source : CŒUR and INSA Rennes (A.Jigorel, JL Metayer, JY Brossault) Carte d après Bonnot-Coutois et al., COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
25 Le potentiel mondial Marémoteur Onde de marée M2 (données LEGOS) 25 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
26 Le potentiel Marémoteur en Manche et dans la Severn Amplitude et phase de la marée 26 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
27 UK: Le projet Swansea Bay Tidal Lagoon SBTL (TLP) 320 MW Coût 1000 millions Mise en service : 2018/19? Durée de construction : 24 / 30 mois Longueur digue : 9.5 km Taille bassin : 11.5 km2 27 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
28 Zoom 3: Les Hydroliennes 28 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
29 Hydroliennes L hydrolien : de nombreuses technologies en développement, de nombreux efforts de R&D DCNS-OpenHydro TGL-Alstom MCT HydroQuest Sabella et plein d autres 29 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
30 Le potentiel Hydrolien en France métropolitaine Simulation courants de vives-eaux (EDF-R&D, Telemac-2D) Paimpol-Brehat 30 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
31 Hydroliennes : démonstrateur EDF de Paimpol-Bréhat Objectifs Développer un site démonstrateur pour tester des technologies en conditions réelles Bâtir un référentiel de conception, méthodes et outils dans le domaine des EMR Explorer les leviers de rédcution des coûts Etablir un référentiel de données terrain pour la performance Environnementale Développer un cadre participatif avec toutes les parties-prenantes 31 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
32 «AMI» de l ADEME pour fermes Hydroliennes 2 Projets ont été retenus par l ADEME en Dec : NORMANDIE-Hydro (EDF-EN) 7 x 2 MW (Techno : OpenHydro) NEPTHYD (ENGIE) 4 x 1,4 MW (Techno : Alstom-TGL) D autres projets sont en cours d évaluation par l ADEME 32 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
33 Zoom 4: La Marélienne 33 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
34 Le concept de «Marélienne» ou «Tidal Garden» D après une idée originale de F. Lempérière (ICOLD 2015) Combiner les principes du marémoteur avec la technologie hydrolienne Basin ou Lagon marémoteur avec chenaux ouverts Rangées d hydroliennes équipant les chenaux + DCNS-OpenHydro ou TGL-Alstom ou HydroQuest ou? 34 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
35 La «Marélienne» : des avantages potentiels en comparaison du Marémoteur «conventionnel» Applicable à des marnages modérés : environ 3 à 5 m extension importante du potentiel d applications en comparaison des fermes Hydroliennes en mer ouverte Permet de maintenir durablement l intensité des vitesses proches des conditions énergétiques optimales Effet d échelle sur la production de machines (typiquement 100 unités par projet) espérance de réduction des coûts des machines 35 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
36 Conclusion «EMR» : Les conditions de réussite de futurs projets d Energie Marines 36 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
37 Conditions de réussite des projets EMR Social Economique Projets EMR viables Environnement Technologie 37 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
38 L acceptabilité sociale Concertation à l échelle locale anticipée Des prix de l énergie compétitifs Des Projets MULTI-USAGES : développer les bénéfices locaux Exemples pour le Marémoteur ou le Marélien : Protection du littoral, protection contre l inondation côtière Développer les transports Expérience en France du multi- usages Développer les activités d aquaculture, de pêche, des barrages et de l Hydro: Développer les activités culturelles, sportives, - Irrigation - Eau potable - Protection contre les crues - Services environnementaux 38 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
39 Acceptabilité sociale Passer de N.I.M.B.Y. «N.I.M.B.Y. = Not In My BackYard» à Y.I.M.B.Y. «Y.I.M.B.Y. = Yes, In My BackYard» des projets pour les Territoires, avec les Territoires 39 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
40 Prospective EMR : pour aller plus loin Colloque S.H.F. «EMR» (Brest), 9-10 Oct SeaTechWeek - Marine Energy Brest, (Brest), Oct Conférence EWTEC 2015 (Nantes), Sept IPCC / SRREN : Special Report on Ren. Energy (2012) Chapter 6 : Ocean Energy Institut «France-Energies-Marines» 40 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
41 Merci 41 COP-21 : les barrages face aux changements climatiques ENSE3, conférence CFBR, 03 Novembre 2015
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