Creg-studie 929, goegekeurd op 4 februari 2010, over de mogelijke impact van de elektrische auto op het Belgische elektriciteitssysteem

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1 CREG - Commission de régulation de l électricité et du gaz «Etude relative à l impact possible de la voiture électrique sur le système électrique belge» 31 janvier 2013 Belgian Platform on Electric Vehicles SPF Economie Andreas Tirez Fonctionnement technique des marchés 1 CREG studie 929 Creg-studie 929, goegekeurd op 4 februari 2010, over de mogelijke impact van de elektrische auto op het Belgische elektriciteitssysteem 2 1

2 Impact sur le système de l électricité Impact positif dans des domaines différents Connu: L environnement: moins de gaz à effet de serre + pollution La sécurité d approvisionnement énergétique: moins de combustible fossile venant de l étranger Moins connu: Le marché de gros en électricité (partie I) Les réserves pour sécuriser le système de l électricité (partie II) 3 Impact op elektriciteitssysteem Positieve impact op elektriciteitssysteem: Efficiëntere elektriciteitsproductie: minder piekeenheden nodig, eventueel lagere prijzen (ondanks hogere vraag) en lagere volatiliteit Reserves: extra instrument, (veel) meer aanbieders Marktresiliëntie zal verhogen wegens meer flexibele vraag en aanbod => minder marktmacht 4 2

3 Impact op elektriciteitssysteem Positieve impact op elektriciteitssysteem (2): Integratie van intermittente bronnen: absorptiecapaciteit veel hoger Missing money: minder piekcapaciteit nodig Betere gebruik van bestaande netwerk Op grote schaal (gedecentraliseerd) opslaan van elektriciteit paradigmawissel 5 Electricité: contraintes techniques Electricité: ne peut pas être stockée offre = demande, sinon black-out Niveau et profile de demande (consommation) est variable: infra-journalière jour ouvrable weekend été hiver Il faut une offre (production) variable 6 3

4 Electricité: contraintes techniques 7 Electricité: contraintes techniques 8 4

5 Electricité: contraintes techniques Pas stockable => unités differentes: Baseload: heures par an. Coûts fixes élévés, coûts variables faibles. p.e.: unité nucléaire Semi-baseload: heures par an. Coûts fixes plus bas, coûts variables plus élévés. p.e.: TGV Peak: heures par an. Coûts fixes encore plus bas, coûts variables (très) élévés. p.e.: open gas-cycle 9 Electricité: contraintes techniques Pas stockable => unités différentes, avec différents coûts variables => courbe d offres convexe 10 5

6 Partie I - Marché de gros 11 Partie I - Marché de gros Capacité par voiture: 15 kwh Mais il faut rouler quelques hypothèses: km/an => 41 km/jour 150 Wh/km => autonomie de 100 km => consommation pour rouler: 6,2 kwh/jour Efficacité charge/décharge: 90 % => 6,9 kwh/jour Marge de 30 % => capacité = 6,9 * 1,3 = 9 kwh/jour 6 kwh/jour par voiture disponible pour faire l arbitrage avec la bourse => charger à 90%: acheter 6,7 kwh/jour => décharger à 90%: vendre 5,4 kwh/jour 12 6

7 Partie I - Marché de gros Le concept: Charger la batterie pendant les heures que le (changement de) prix est le plus bas Une partie de l énergie est utilisée pour rouler L autre partie est vendue pendant les heures de peak: (changement de) prix le plus élevé De l énergie pour rouler et de l énergie pour faire l arbitrage avec la bourse de l électricité 13 Résumé pour une voiture: Partie I - Marché de gros 1 million voitures: kwh -> GWh une demande de 13,5 GWh en plus une vente de 5,5 GWh en plus pendant le peak 14 7

8 Partie I - Marché de gros Deux stratégies possibles: Niveau de prix: le point de vue d un propriétaire individuel Changement de prix: le point de vue de la société d abord, le changement de prix pour le jour moyen en Partie I - Marché de gros 16 8

9 Partie I - Marché de gros Même avec une demande plus importante, le prix diminuerait! Avec un algorithme plus sophistiqué (arbitrage jour par jour) => les résultats sont encore mieux: F Sur base de niveau de prix 17 Partie I - Marché de gros la partie variable est relativement petite: en moyen 9,4 GWh 18 9

10 Partie I - Marché de gros Malheureusement, too good to be true Coût de vieillissement de la batterie Si on ne fait l arbitrage que pendant les jours cette stratégie rapporte le plus: 19 Partie II Les réserves Utiliser la voiture électrique comme réserve Deux hypothèses en plus: Taux de connexion: > 85% Charge/décharge < 3% de la capacité nominale => pas de vieillissement de la batterie Trois types de réserve: R1 R2 R

11 Partie II Les réserves R1 Hypothèses R1: 100 MW Presque jamais > 50% => 50 MW en Belgique Sans perturbation: fonction gaussienne autour 0 MW, avec le moyen positif/négatif = 10 / -10 MW Grande perturbation: 100 % de R1, mais désaturée après 5 minutes => énergie appelée = 100 MW * 5/60 = 8,3 MWh 21 Partie II Les réserves R1 R1 en utilisant la voiture électrique: Sans perturbation (max 50 MW): 50 MW / (1 million de voitures * 0.85) => 0.06 kw par voiture Petite perte de l énergie par jour: 12 heures * (10 MW * MW / 0.9) = - 25,3 MWh Perte par voiture par jour: - 63,3 MWh/ (10 6 * 0.85) = - 0,03 kwh Perte totale par an: 25,3 * 365 = MWh Grande perturbation (100 MW, 5 min.): 100 MW / 1 million de voitures * 0.85 => 0.12 kw par voiture Énergie appelée par voiture: 8.3 MWh / (10 6 * 0.85 *0.9) = kwh 22 11

12 Partie II Les réserves R1 R1 en utilisant la voiture électrique conclusion: Puissance appelée est faible: pas de problème de congestion Énergie appelée est faible: réservation pas nécessaire pas de vieillissement En cas de grande perturbation: les mêmes conclusions 23 Partie II Les réserves R2 Hypothèses R2 (cas Belgique): Réglage automatique: 150 MW Réglage manuel: Incremental Decremental bids R2 = Net Regulation Volume (NRV) par 15 : Voiture électrique fournit R2 automatique NRV > 0: zone est short décharger NRV < 0: zone est long charger Quelle est l énergie maximale appelée par jour => calcul du NRV cumulé max. par jour 24 12

13 Partie II Les réserves R2 25 Conclusion: Partie II Les réserves R2 Réservation de 2 x 2,35 kwh = 4,7 kwh est trop Pendant plus de 100 jours: charge/décharge de plus de 0.58 kwh vieillissement Solution: appeler I/D-bids dès que la (dé)charge dépasse 500 MWh

14 Partie II Les réserves R2 27 Partie II Les réserves R

15 Partie II Les réserves R2 R2 en utilisant la voiture électrique conclusion : Puissance maximale appelée: 150 MW par voiture: 150 MW / (10 6 * 0.85 * 0.9) = 0.2 kw pas de problème de congestion Énergie maximale appelée: 500 MWh par voiture: 500 MWh / (10 6 * 0.85 * 0.9) = 0.65 kwh réservation nécessaire de 2 x 0.65 = 1.3 kwh (8.6%) peu de vieillissement 29 Partie II Les réserves R3 R3: être capable de fournir MW pendant 8h Puissance appelée par voiture MW / (10 6 * 0.85 * 0.9) = 1.3 kw Énergie maximale appelée par voiture MW * 8 / (10 6 * 0.9) = 8.9 kwh Conclusion: R3 ne peut probablement pas être fournie par la voiture électrique Peut-être faisable pour des quantités plus petites Avantage par rapport à l arbitrage: peu de vieillissement Sans risque? 30 15

16 Les barrières La batterie Infrastructure Nouveau type d offre sur la bourse Comportement du client 31 Questions? 32 16