Intégration des pompes a chaleur dans le système énergétique

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1 Intégration des pompes a chaleur dans le système énergétique Bernard Lachal Formation continue énergie et géothermie, jour 3 23 novembre 2017

2 Plan Positionnement du problème Développement des PAC et politique énergétique

3 Positionnement du problème Même avec un bon COP, beaucoup de PAC signifie beaucoup d électricité.

4 Publications

5 Démarche prospective et méthode des scénarios Démarche générale

6 Simulation du système Equilibre demande-ressource selon les infrastructures de transformation, de transport et de stockage implantées Simulation systémique : on modélise les fonctions et leurs couplages, pas les objets Simulation sur un pas de temps horaire (prise en compte de la dynamique)

7 Simulation du système Matching demande-ressource selon les infrastructures de transformation, de transport et de stockage implantées Simulation systémique : on modélise les fonctions et leurs couplages, pas les objets Simulation sur un pas de temps horaire (prise en compte de la dynamique) Calcul du système thermique cantonal à partir des valeurs des paramètres, différent d un modèle prédictif qui modélise l évolution d un ou de ces paramètres. L ensemble des valeurs des paramètres doit traduire un jeu cohérent d hypothèses : traduction d une «vision» Les résultats quantitatifs sont avant tout des indicateurs pour aider à se représenter un scénario, pas une prédiction de l avenir.

8 Validation du modèle Validation sur l année 2014 Comparaison entre la courbe de charge du gaz retournée par le modèle et la courbe de charge du gaz réelle

9 Traduction des principales hypothèses en inputs Paramètres principaux Hypothèses retenues et valeurs, Démographie H2, hab. 2 Climat H1, diminution de 13 DJ 20/12 par an, soit 2545 DJ 20/12 6 Politique H1, Développement transition énergétique, extension des réseaux, 30% de CAD (3 fois 2014) 12 Cadre légal rénovation 13 Cadre légal loi sur énergie H2 puis H4 (volontarisme) H1 puis H4 (rénovation + «quota» de ENR&R sur réseaux) Rénovation : Quantité : 2% / an, Qualité : IDC après : 250 MJ/m² ENR&R - en partie via PAC - «poussées» 16 Technologies ENR H3, amélioration continue des performances, sans ruptures PV : 380 MW Thermique : 0.7 m² / habitant 17 Géothermie H1 puis H3, Température ressource 85 C puis 180 C (2050), 48 MW (5 doublets) sur CAD 18 Stockage H1 puis H4/H2, gros stockage sur CAD avec IOM, 25 GWh (1 Mm³, 22K), 10 MW, 20% pertes 19 CCF H2 puis H3/H4, installations centralisées / décentralisées, couplées à un CAD (>4 000h/an), 40 MW sur CAD

10 Projection demande future Climat: tendance meteosuisse: -13 DJ20/12 par an (-10% en 2035) Neuf: démogr. tendance OCSTAT: hab/an ; 71m 2 /hab à 180 MJ/m 2 /an Rénovation: 2%/an des bâtiments > 300 MJ/m 2 /an ramenés à 250 MJ/m 2 /an Demande de chaleur (énergie utile): 2014: : (-15%) 2050: (-25%)

11 Indicateurs: énergie et CO2 INDICATEURS Unité CGE 2035 Climat DJ 20/ Population Habitants SRE Millions m Demande de chaleur GWh/an Input énergétique total GWh/an Energies fossiles GWh/an EnR&R GWh/an Electricité importée (nette) GWh/an *Non comptabilisé CO 2 kt/an CO 2 par habitant t/hab/an Inputs par habitant GJ/hab/an Inputs par habitant W/hab Scénario compatible avec les objectifs de la CGE (aspects économiques traités dans la partie 2) 1000 W/hab

12 Bilan énergétique

13 Focus sur la chaleur à distance Dimensionnement : pas 100% EnR&R, mais complémentarité EnR&R et gaz (pointes) Courbe de charge: Rejets thermiques et géothermie en ruban CCF pour la période hivernale PAC en complément Chaudières fossiles pour les pointes et le secours Durée d utilisation à pleine puissance Rejets thermique Géothermie CCF gaz PAC Chaudières bois Chaudières gaz 840 «Merit Order»

14 Focus sur l électricité La production électrique des CCF et PV alimentent les PAC Le solde manquant est pris sur le réseau électrique Le solde excédant n est pas compté pour le secteur de la thermique Avec CCF Sans CCF

15 Focus sur le gaz Impacts sur la courbe de charge Chauffage individuel GWh GWh Chauffage CAD (pointes) 267 GWh 234 GWh CCF GWh TOTAL GWh GWh Moins de quantité Plus de qualité: Energie de pointe Energie de secours Cogénération

16 Focus sur le gaz : power to gaz? Avec 60% d efficacité électricité méthane, les 340 GWh de PV non valorisés par les PAC représenteraient 200 GWh de méthane, soit 40% du méthane utilisé par les CCF. (mais à stocker )

17 Conclusions Le développement des PAC est indispensable pour la stratégie énergétique 2050 à condition d utiliser intelligemment le gaz méthane comme énergie de transition (CCF alimentant les PAC) à plus long terme, une partie du méthane d origine renouvelable (via power to gaz)?