Intégration des pompes a chaleur dans le système énergétique Bernard Lachal Formation continue énergie et géothermie, jour 3 23 novembre 2017
Plan Positionnement du problème Développement des PAC et politique énergétique
Positionnement du problème Même avec un bon COP, beaucoup de PAC signifie beaucoup d électricité.
Publications https://archive-ouverte.unige.ch/unige:84656 https://archive-ouverte.unige.ch/unige:86876
Démarche prospective et méthode des scénarios Démarche générale
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)
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.
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
Traduction des principales hypothèses en inputs Paramètres principaux Hypothèses retenues et valeurs, 2035 1 Démographie H2, 560 000 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
Projection demande future Climat: tendance meteosuisse: -13 DJ20/12 par an (-10% en 2035) Neuf: démogr. tendance OCSTAT: +3 548 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: 4 414 2035: 3 737 (-15%) 2050: 3 316 (-25%)
Indicateurs: énergie et CO2 INDICATEURS Unité 2014 2035 CGE 2035 Climat DJ 20/12 2 818 2 545 Population Habitants 482 545 557 000 557 000 SRE Millions m 2 41.7 47.0 Demande de chaleur GWh/an 4 414 3 737 Input énergétique total GWh/an 5 444 4 404 4 488 Energies fossiles GWh/an 5 072 2 712 2 945 EnR&R GWh/an 362 1 619 1 543 Electricité importée (nette) GWh/an 10 73 *Non comptabilisé CO 2 kt/an 1 085 542 CO 2 par habitant t/hab/an 2.2 1.0 Inputs par habitant GJ/hab/an 40.6 28.5 29.0 Inputs par habitant W/hab 1 288 903 920 Scénario compatible avec les objectifs de la CGE (aspects économiques traités dans la partie 2) 1000 W/hab
Bilan énergétique 2014 2035
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 6 233 Géothermie 5 662 CCF gaz 4 694 PAC 4 757 Chaudières bois 3 577 Chaudières gaz 840 «Merit Order»
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
Focus sur le gaz Impacts sur la courbe de charge 2014 2035 Chauffage individuel 2 650 GWh 1 579 GWh Chauffage CAD (pointes) 267 GWh 234 GWh CCF - 455 GWh TOTAL 2 916 GWh 2 267 GWh Moins de quantité Plus de qualité: Energie de pointe Energie de secours Cogénération
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 )
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)?