Potentiel du stockage d énergies

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1 Potentiel du stockage d énergies Focus sur les zones non-interconnectées Christopher Andrey 13 octobre 2015

2 L ÉTUDE Etude sur le potentiel du stockage d énergies (Connue sous le nom de PEPS) Réalisée par : Artelys (mandataire) Enea Consulting G2ELab Financeurs : ADEME ATEE DGCIS Etude réalisée en Disponible en ligne es/files/directions_services/secteur s-professionnels/industrie/peps- Rapport-Public-1.pdf Extension à la maille Europe (Artelys et Enea Consulting) : PEPS2 Etude sur le potentiel du stockage de chaleur et P2H (Artelys, Enea Consulting et le BRGM) : PEPS3 (en cours)

3 CONTEXTE Augmentation de la part d énergie intermittente Electrification de certains usages Besoins de flexibilité croissants? Enjeux Quelle peut être la valeur du stockage dans ce contexte à horizon 2030? Quelles sont les filières les plus adaptées?

4 APPROCHE ADOPTÉE Approche Evaluation de la plus-value économique apportée à la collectivité par le stockage d énergies Evaluation à la marge du système basée sur des scénarios 2030 reconnus (sauf pour les ZNI) Approche par fondamentaux : simulation horaire de la gestion optimale des équipements de production et de stockage via la suite Artelys Crystal Comparaison aux coûts projetés à horizon 2030 des technologies de stockage Evaluation du gisement en comparant la plus-value et les coûts projetés

5 SEGMENTS ÉTUDIÉS Segment France représentation détaillée du mix énergétique 2030 Segment THT Zone fortement importatrice avec lignes parfois saturées Segment Cogénération Stockage de chaleur pour mieux rentabiliser la cogénération Segment ZNI Stockage de d électricité dans les zones non interconnectées Segment HTB Zone avec excédent de production intermittente Segment Tertiaire Stockage de secours pour un consommateur tertiaire Segment Réseau de chaleur Stockage de chaleur, notamment en vue des objectifs EnR&R Segment HTA/HTB Valorisation de production locale pour autoconsommation Segment Froid Stockage de froid pour des usages de climatisation

6 SERVICES FOURNIS PAR LE STOCKAGE DANS LES ZNI Valeur d arbitrage Valeur capacitaire Services système (primaire et secondaire)

7 MODÉLISATION DU PARC DE PRODUCTION DES ZNI Les ZNI nécessitent une modélisation dédiée Du faible foisonnement de la production découle un impact important des contraintes opérationnelles sur le coût de gestion du système Représentation des coûts de démarrage, et des puissances minimales de fonctionnement Modélisation d une ZNI-type Demande 2 TWh Pointe 400 MW Puissance installée 588 MW Part EnR 33% Principales caractéristiques de la ZNI-type Part de la puissance installée des différentes filières

8 BÉNÉFICES DE L ARBITRAGE L arbitrage effectué par le stockage permet de Moins solliciter les moyens de pointe en exploitant mieux la base et semi-base Eviter certains arrêts-démarrages coûteux 5 MW de stockage, décharge 5h, rendement 70%

9 RÉSULTATS DE VALORISATION Valorisation Un stockage de 5 heures et d un MW est valorisé à hauteur de 300 k /MW/an. En France métropolitaine le stockage est valorisé à hauteur de 75 à 90 k /MW/an en raison du plus fort foisonnement de la production et de la demande, ainsi qu en raison des coûts moindres des énergies primaires. Valorisation du premier MW (décharge 5h, rendement 70%)

10 RÉSULTATS DE VALORISATION Valorisation des MW supplémentaires Les potentiels d économies les plus importants sont captés par les premiers MW installés. La valorisation marginale diminue en fonction de la quantité de stockage installée.

11 RÉSULTATS DE VALORISATION Principale caractéristiques locales influençant la valorisation La proportion de puissance installée variable (solaire, éolien) Présence préalable de stockage Diversité du parc thermique (en particulier le spread) Evolution du besoin de flexibilité en fonction de la puissance installée de PV en France métropolitaine (MDN Scénario RTE Médian ; NMX Scénario RTE «Nouveau Mix» ; ADM Scénario ADEME)

12 TECHNOLOGIES CONSIDÉRÉES Filières considérées dans les ZNI CAES adiabatique isobare de surface Batteries Lithium-Ion Sodium-Soufre A circulation Zinc-Bromine Plomb-Acide

13 TECHNOLOGIES CONSIDÉRÉES Filières considérées dans les ZNI Décharge CAES adiabatique isobare de surface 7 h Batteries Lithium-Ion 1 h Sodium-Soufre 7 h A circulation Zinc-Bromine 4 h Plomb-Acide 1 h Puissance 20 MW

14 MODÈLES D AFFAIRES Coûts dans une approche «Collectivité» vs «Tendanciel» Coût des différentes filières (Approche LCOS en /MWh) Collectivité : Exemption de certaines taxes (CSPE sur la consommation, taxe foncière, IFER, CET). Stockage opéré par la collectivité pour son propre bénéfice. Tendanciel : Coût pour acteurs privés

15 ANALYSE COÛTS-BÉNÉFICES Exemple d analyse coûts-bénéfices pour CAES de surface Comparaison des revenus et des coûts complets actualisés sur la durée de vie d un système CAES de surface de 20 MW et 7h (rendement de 65%), en /MWh (approche LCOS)

16 RÉSULTATS Filières considérées dans les ZNI Décharge TRI CAES adiabatique isobare de surface 7 h 17% Batteries Lithium-Ion 1 h 6% Sodium-Soufre 7 h 4% A circulation Zinc-Bromine 4 h 7% Plomb-Acide 1 h 7% TRI (taux de rentabilité interne) pour une puissance de 20 MW, taux d actualisation 5,25%

17 CONCLUSIONS L étude PEPS a permis de mettre en lumière les points suivants pour les ZNI La grande majorité des technologies considérées sont rentables du point de vue de la collectivité dans les ZNI (alors que seuls 1-2 GW de STEP sont rentables en France métropolitaine) La pénétration des technologies de stockage peut être favorisée par des changements règlementaires tels que : Calcul de la CSPE uniquement sur les pertes, et pas sur la totalité de l énergie consommée Changement de structure du TURPE pour ne pas défavoriser les stockages de petite taille Le gisement des ZNI françaises est relativement faible : de l ordre de 200 à 400 MW. Ce gisement est toutefois à mettre en regard des faibles puissances des installations individuelles. Les perspectives à l international pour le stockage en milieu insulaire et en milieu faiblement interconnecté sont toutefois importantes!

18 MERCI! Merci pour votre attention!