Usages de l électricité et gestion du système électrique

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1 Usages de l électricité et gestion du système électrique 22 juin 2011 Alain Burtin (EDF-R&D) Les rencontres de l USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique page 1

2 Une contribution historique des usages à la gestion de la pointe en France Les leviers actuels d optimisation de l équilibre offre-demande sont traditionnellement assurés par les moyens de production centralisés (saisonnalisation des arrêts du nucléaire, gestion des réservoirs hydrauliques, stocks combustibles fossiles) Une gestion de la charge au travers des leviers tarifaires Heures Creuses / Heures Pleines : 11 millions de foyers 26 TWh d ECS transférés en HC EJP/TEMPO : Effacement Jour de Pointe (22 jours x 18 heures = 400 heures de pointe mobile d hiver) Courbe de charge France d une journée de Janvier 90 GW ECS Tertiaire hors chauffage Résidentiel hors chauffage et ECS Chauffage tertiaire Chauffage résidentiel 10 Industrie et Énergie h Les rencontres de l USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique page 2

3 Quelles perspectives d évolution du système électrique? Une croissance de la demande électrique tirée par les secteurs tertiaires et résidentiels dans les pays de l OCDE et les substitutions fossiles dans un contexte de maîtrise de la demande renforcée.. Une volonté de réduire les émissions de CO2 du secteur électrique, aujourd hui responsable de 40% des émissions mondiales de CO2 avec la montée en puissance des Énergies Renouvelables dans le mix énergétique (production ENR multipliée par 10 entre 2010 et 2035). Le développement des marché de gros de l électricité qui permet de bénéficier des synergies de parcs et la demande au travers des réseaux au plus proche du temps réel. Les rencontres de l USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique page 3

4 De nouveaux besoins de flexibilité en lien avec le développement des ENR Les ENR contribuent à décarboner le mix électrique, mais constituent une source de production intermittente, fatale, décentralisée et imparfaitement prévisible : émergence de prix négatifs en Allemagne besoins de moyens ajustement de l offre à la demande en infra-journalier modification des flux dans les réseaux de transport et de distribution Ceci constitue un défi supplémentaire pour la gestion du système électrique qui va nécessiter de nouveaux besoins de flexibilité du côté de l offre et de la demande un réseau plus intelligent («smart grid») pour leur insertion des échanges accrus sur les marchés à court terme Les rencontres de l USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique page 4

5 3 défis pour les usages de l électricité Maîtriser les besoins et les consommations d énergies. Exigence de performance accrue des usages de l électricité (Réglementation thermique des bâtiments, éclairage, directive européenne sur l éco-conception des produits ) Réduire les émissions de CO 2 Développement de nouveaux usages électriques en substitution fossile pour baisser les émissions CO2 de la demande en énergie (Pompe à chaleur, véhicule électrique ) Permettre l insertion massive des énergies renouvelables Développement de la flexibilité des usages, celle-ci pouvant être exploitée grâce au NTIC au travers des réseaux intelligents Les rencontres de l USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique page 5

6 Une croissance de la demande d électricité en France tournée vers l efficacité énergétique. En France, la croissance de la consommation d électricité est tirée par la croissance des secteurs résidentiel et tertiaire, le scénario de référence du bilan prévisionnel 9 du RTE table sur une croissance de 0,9 %/an pour une croissance du PIB de 2% par an. L impact des mesures liées aux politique de Maîtrise de la Demande d Énergie représentent 49 TWh en 2020, auxquels il faut ajouter 13 TWh d apports gratuits en énergie finale liés au développement des pompes à chaleur, chauffe-eau thermodynamique et solaires. Les rencontres de l USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique page 6

7 Les usages performants de l électricité comme moyen de décarboner la demande en énergie Le développement de nouveaux usages électriques en substitution fossile pour baisser les émissions CO2 de la demande en énergie (Pompe à chaleur, véhicule électrique, four à induction électrique, ) peut être pertinent même avec un mix partiellement carboné. Il est d autant plus efficace que le parc de production électrique est décarboné en amont. Les rencontres de l USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique page 7

8 Le développement des PAC en Europe Chauffage & ECS : Marché Annuel Europe 3 Allemagne France (hors A/A) Suède Norvège : Estimation Flux annuel Europe Pac (Air/Eau) : 1 million d unités Chaudière : 10 millions d unités Suède un marché mature Un parc d 1 million de PAC / 4 millions de logements une Maison Individuelle sur deux équipée d une PAC 95% de la construction neuve en PAC 95% des PAC vendues (remplacement chaudière et PAC génération 1) des aides l installation France un marché en croissance Un parc d 1 million de PAC / 27 millions de logements 1er marché en Europe (50 % neuf, 50 % rénovation) Les aides portent sur le matériel UK un marché qui démarre Un parc de PAC/ 25 millions de logts Forte motivation du DECC pour les PAC 8 Les rencontres de l USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique page 8

9 Véhicule Hybride Rechargeable En 2020 : 1 million de VHR 50% en France -1 Mt CO2 et -0.5 Mtep Les rencontres de l USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique page 9

10 Eau chaude sanitaire un levier de flexibilité déjà existant aujourd hui Un usage flexible par intégration du stockage Un parc existant de 11 millions de ballons à accumulation Un tarif Heure Creuse / Heure Pleine incitatif adapté à cet usage Un asservissement automatique, grâce au signal 175 Hz et au contact sec, Un mode de pilotage sans impact sur le confort des clients. un levier de gestion du suivi de charge de MW aujourd hui, et qui pourrait contribuer également demain à gérer l intermittence des ENR (éolien, PV) Impact courbe de charge de l arrêt de l'asservissement aux HCs pour l'ensemble des ballons Les rencontres de l USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique page 10

11 0:30 1:30 2:30 3:30 4:30 5:30 6:30 7:30 8:30 9:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 18:30 19:30 20:30 21:30 22:30 23:30 MW 0:30 1:30 2:30 3:30 4:30 5:30 6:30 7:30 8:30 9:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 18:30 19:30 20:30 21:30 22:30 23:30 MW Les véhicules électriques un levier à développer pour demain 2 millions de voitures électriques (VE + VHR) en 2020 en France. Energie nécessaire à la recharge : 3 TWh, ~ 1 GW Prédominance du VHR dans un premier temps principalement à cause de la maturité technologique de la filière, du coût et de l autonomie. Enjeu économique à optimiser la recharge en journalier La charge des VE principalement à domicile et sur le lieu de travail avec des calibres de puissances normaux (3 à 6 KVA). Des stations de charge rapide pour des recharges occasionnelles en quelques minutes. Opportunité de développer des stratégies de charges flexibles en lien avec les «Smart Grids» Recharge libre C DC AMOS _2020:typique hiver courbe de charge V E &V HR -horiz on 2020 Recharge optimisée C DC AMOS _2020:typique hiver courbe de c harge V E &V HR -horiz on 2020 Les rencontres de l USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique page 11

12 Merci Les rencontres de l USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique page 12