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
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
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
Electricité: contraintes techniques 7 Electricité: contraintes techniques 8 4
Electricité: contraintes techniques Pas stockable => unités differentes: Baseload: 6500-8760 heures par an. Coûts fixes élévés, coûts variables faibles. p.e.: unité nucléaire Semi-baseload: 2500-6500 heures par an. Coûts fixes plus bas, coûts variables plus élévés. p.e.: TGV Peak: 0-2500 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
Partie I - Marché de gros 11 Partie I - Marché de gros Capacité par voiture: 15 kwh Mais il faut rouler quelques hypothèses: 15.000 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
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
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 2007 15 Partie I - Marché de gros 16 8
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
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 R3 20 10
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 * 0.9 10 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 = 9.236 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) = 0.011 kwh 22 11
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
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. 26 13
Partie II Les réserves R2 27 Partie II Les réserves R2 28 14
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 1.000 MW pendant 8h Puissance appelée par voiture 1.000 MW / (10 6 * 0.85 * 0.9) = 1.3 kw Énergie maximale appelée par voiture 1.000 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
Les barrières La batterie Infrastructure Nouveau type d offre sur la bourse Comportement du client 31 Questions? 32 16