L Intelligence Energétique au service des collectivités Application sur un territoire de Rennes Métropole PUCA, 13 septembre 2013 Philippe Outrequin, Catherine Charlot-Valdieu (La Calade), Daniel Guillotin, Carole Le Moigne (ALEC du Pays de Rennes) outrequin.philippe@gmail.com et catherine.charlot-valdieu@sfr.fr www.suden.org/lacalade 1
Les objectifs du projet INTELECO Analyser les impacts potentiels des smart grids et des BEPOS dans un territoire du point de vue des habitants et du territoire, Le développement des smart grids et des BEPOS est envisagé selon 4 problématiques : L intérêt pour les usagers (consommateurs), L impact en termes d équité sociale (en relation avec la tarification et l accessibilité), L articulation entre les territoires : optimisation du système énergétique aux différentes échelles du territoire (du quartier à la région), L organisation locale avec l articulation entre la production locale d énergie, les actions de MDE et la capacité des réseaux, Une analyse concrète sur un quartier λ et une stratégie appliquée aux seuls logements, Des préconisations pour intégrer les smart grids et les BEPOS dans les Plans Climat Energie (PCET),
Premiers retours d expérience Une question initiale : Peut-on évaluer l impact des smart grids et des BEPOS pour les habitants et les territoires? Méthodologie suivie : Identification de techniques et de dispositifs liés aux bâtiments et réseaux intelligents Etablissement d une grille d analyse (questionnaire) s appuyant sur les quatre problématiques de la recherche Interrogation des équipes de recherche impliquées dans les projets démonstrateurs Recherche d information sur plusieurs démonstrateurs Quelques constats : Encore peu de retours en France, un développement avec des technologies très intéressantes mais encore très expérimentales (ex: PREMIO, GREENLYS, ISSYGRID, NICEGrids, ) Des informations disponibles au compte goutte Des modèles d affaires en construction et des entreprises très soucieuses de garder l information
Quelques résultats Compteurs intelligents : prudence en Allemagne Délestage sur le chauffage : un effacement diffus de 20 par heure sur 24 heures conduit à des économies d énergie de 7 à 8 %(source ADEME); Délestage sur l eau chaude sanitaire : l effacement ne conduit pas à des économies d énergie; l accumulation de nuit est déjà réalisée; Greenlys : réduction de la température de 0,2 à 0,3 C soit un gain de 2 % sur le chauffage d un logement standard ; Stockage : des économies liées à la future tarification; Le partage de la valeur : les interrogations de la CRE; Impact global des smart grids : Une économie d énergie de l ordre de 5 à 10 % sur les consommations d électricité; Un besoin d information : certes mais pourquoi faire? Un impact minime : 5 à 8 par mois?? Un essoufflement de l intérêt des ménages dans le temps. L impact tarifaire : un effet plus important sur la gestion de la pointe et que renforcent les smart grids;
Impacts et projets en Bretagne Un appel à projet de la région Bretagne: Boucle énergétique locale en 2011 et 2013. 2011/2012: 5 territoires retenus tous avec des smart grids; Trois axes: Maîtrise de l énergie, Valorisation des ENR, Meilleure adéquation entre les besoins et la production locales. INJENKO Le projet de la communauté de Communes du Val d Ille ALEC du Pays de Rennes WATTGO
Impacts et projets en Bretagne Pacte électrique Breton Effacement des consommations électriques résidentielles (Voltalis) RTE: Le dispositif Ecowatt Une première démarche de smart grids et d effacement de la demande avec une réduction de la consommation de la demande pendant les heures de pointes; Rennes métropole: Un territoire en expérimentation: Via Silva en 2016 test du compteur intelligent avec GrDF En lien avec la Région Bretagne sur le développement économique des smart grids (évaluation du potentiel économique des Smart Grids)
Problématique BEPOS Questions à poser lors d un projet BEPOS : Usage du bâtiment Confort d été Usage de l énergie produite Forme urbaine Obligations de moyens et performance globale du bâtiment Forme du bâtiment et qualité architecturale Prise en compte des énergies grises Comportement des occupants Qualité de la construction : impact des malfaçons Coût du m² habitable; coût par logement Evaluation et l accompagnent de l acquéreur ou du locataire Un questionnaire à envoyer aux bailleurs sociaux sur des bâtiments déjà livrés?
Méthodologie Protocole suivi : Deux quartiers λ de Rennes Une stratégie énergétique locale visant à atteindre les objectifs du SRCAE à l horizon 2020 2030 : des actions de MDE, de développement des EnR et des smart grids Une hiérarchisation des actions selon les 4 objectifs de la recherche : économie et équité pour les usagers, équilibre énergétique pour les territoires Méthode Analyse énergétique du quartier : recherche d informations réelles Construction de scénarios avec évaluation des impacts économiques et énergétiques Définition d indicateurs pour chacun des 4 objectifs Comparaison des scénarios selon ces indicateurs et positionnement des smart grids
Difficultés rencontrées La connaissance du quartier : Données énergétiques : la fourniture des données par les distributeurs d énergie Modélisation du quartier : le manque de rétroaction et de souplesse des modèles; le manque de transparence; la difficulté de paramétrer les parcs de chauffage et ECS; le manque d information sur l état thermique des bâtiments Les données économiques sur les smart grids: Des modèles d affaires en construction avec des entreprises très peu ouvertes à fournir des données chiffrées : difficulté d avoir des estimations par technique
Le contexte breton Un territoire fragilisé avec une évolution des consommations et un faible pourcentage de production de l électricité à 11%
Le contexte breton Mise en place du Pacte électrique breton (Région, l état, l ADEME, l ANAH et RTE): Maîtrise des consommations d électricité objectif divisé par 2 d ici 2015 puis par 3 d ici 2020 Développement des énergies renouvelables objectif 34% d ici 2020 problématique d injection dans le réseau, La sécurisation de l approvisionnement électrique (renforcement du réseau de transport d électricité, développement de réseaux intelligents et du stockage de l énergie, implantation d un moyen de production)
Le contexte breton Le territoire Rennes métropole Le territoire de Rennes métropole ne produit que localement 3% de l énergie consommée. Un objectif du PCET: planifier et aménager le territoire pour réduire la dépendance énergétique. Un état des réseaux électriques satisfaisant
Le territoire étudié Un quartier existant de Rennes : Cleunay ouest : un quartier populaire de 2 500 habitants dont le revenu médian est inférieur de 11 % au revenu médian de la ville de Rennes (- 19 % pour le revenu moyen) 1 500 logements dont 35 % de logements sociaux, 36 % de logements en location privé et 29 % de logements occupés par leurs propriétaires 225 maisons individuelles et 1282 appartements 52 % des logements construits au début des années 90 (majoritairement des immeubles privés), des logements sociaux construits principalement dans les années 60 59 % des logements avec un chauffage gaz individuel, 33 % en chaufferies gaz collectives, 7 % de chauffage électrique Des bâtiments neufs de La Courrouze : 270 logements dans 4 immeubles du futur écoquartier, lauréat du concours EcoQuartier 2011 Immeubles de grande hauteur construits entre 2010 et 2012
Elaboration de scénarios Construction de 7 ensembles d actions sur le quartier : Nature des actions : MDE : EnR : Smart Grids : Isolation thermique des logements Régulation du chauffage Réduction de la consommation d électricité spécifique Cogénération gaz (+ variante bois) Solaire thermique Solaire photovoltaïque Monitoring, instrumentalisation, délestage, stockage Potentiel de développement Coûts d investissement, Impact énergétique Hiérarchisation, combinaison des actions pour les différents objectifs habitants et territoires Place des smart grids dans les différentes analyses
Détail des scénarios Parc concerné Parc réhabilité Nb logts Caractéristiques techniques des scénarios Isolation thermique Régulation ; robinets thermostatiques 513 385 ITE pour les immeubles et les maisons avec bardage construits avant 1990 513 478 Régulation dans les immeubles, sondes, thermostats, robinets thermostatiques sur les radiateurs pour les logements construits avant 1990 MDE Electricité 1507 1453 Tous les logements de Cleunay : coupure des veilles, lampes basse consommation et LED, gestes verts, économie d'eau chaude Cogénération gaz Cogénération bois ECS solaire 669 283 50 % des logements avec chaufferie collective avec association d'un cogénérateur et 20 % des maisons individuelles en microcogénération 498 249 50 % des logements avec chaufferie collective en cogénération bois 723 561 Panneaux photovoltaïques 1777 310 Smart Grids 1777 1400 Chauffe-eau solaire individuel pour 163 maisons individuelles et eau chaude solaire collective dans 80 % des immeubles en chauffage collectif gaz Surface de toiture disponible calculée sur l'ensemble du secteur soit 3100 m² de panneaux photovoltaïques Installation d'une plate-forme avec logements instrumentalisés : lecture des consommations, alerte, pilotage à distance des équipements électriques, effacement diffus (modèle Ijenko)
Données économiques sur les scénarios Données sur les coûts des actions Isolation thermique Régulation ; robinets thermostatiques MDE Electricité Coût unitaire ITE d'un appartement privé (55 m²) : 3 200, ITE logement social (55 m²): 2 800, maison (85 m², accolée sur un ou deux côtés): 5 600 sur la base d'un coût de travaux de 100 à 150 par m² de façade Coût unitaire : 650 par maison et 550 par appartement Coût unitaire : 150 par logement (source : ALEC à partir d'opérations menées sur le Pays de Rennes) Cogénération gaz Cogénération bois Coût unitaire : 12000 pour une maison et 5500 pour un appartement en chauffage collectif. De ces montants, sont déduits les coûts d'installation de chaudière à condensation pouvant être installées lors du remplacement des chaudières anciennes (soit 39 /m² en moyenne pour un appartement et 58 /m² pour une maison ; source : modèle SEC) Coût unitaire : 8800 par appartement en chauffage collectif ECS solaire Coût unitaire : 1000 par m² de capteurs; 3,5 m² de capteurs solaires pour une maison et 1,5 m² pour un appartement Panneaux photovoltaïques Coût unitaire : 900 par m² posé; production de 130 kwh/m² Smart Grids Coût unitaire retenu à partir des données disponibles existantes : - Compteur intelligent + modem posé par appareil : 150 par logement - Instrumentalisation, contrôle et analyse (par appareil électroménager) afin de reconstruire la consommation électrique : 400 par logement - Modèle Ijenko avec plate-forme et maison instrumentalisée (box Internet, lecture des consommations, alerte, pilotage à distance, effacement diffus...) : 1 000 par logement Hypothèses retenues : 800 pour logement privé, 500 pour un logement social
Construction des scénarios Prix de l énergie hors abonnement en 2013 Hausse des prix de l énergie 2013 2050 (électricité et gaz : + 5 % par an, bois : + 2,5 % par an) Taux d actualisation public (sans risque) : 4 % Période d investissement : 2015 2024 Renouvellement des équipements en fonction de leur durée de vie Valeur résiduelle des investissements évaluée en 2050 et en tenant compte des renouvellements Calcul de la VAN (valeur actualisée nette) de chaque scénario VAN = Economie d énergie + valeur résiduelle investissement entretien renouvellement ; en actualisés Variantes : Taux d actualisation public avec risque : 6,5 % Taux d actualisation écologique : 1,4 %
Impact pour les usagers en termes de consommation d énergie et de dépenses a = 4 % Parc concerné Investissement VAN Nb logts k VAN /logt VAN /kwh économ. VAN / investi k actualisés act. act. act. Isolation thermique 385 1 257 1 206 3 132 1,14 0,96 Régulation ; robinets thermostatiques 478 253 775 1 621 1,43 3,06 MDE Electricité 1 453 218 943 649 1,01 4,33 Cogénération gaz 283 1 077-613 -2 166-1,65-0,57 Cogénération bois 249 1 956 420 1 687 1,27 0,21 ECS solaire 561 1 167-469 -836-1,12-0,40 Panneaux photovoltaïques 310 2 792-473 -1 526-0,45-0,17 Smart Grids 1 400 923 202 144 0,18 0,22 Calcul de la VAN de chaque scénario hors aide publique (une VAN positive signifie un bénéfice)
Economie ou revenu mensuel pour les usagers hors investissement Economie par mois Isolation thermique 21,90 Régulation ; robinets thermostatiques 9,69 MDE Electricité 3,95 Cogénération gaz 2,83 Cogénération bois 18,67 ECS solaire 4,32 Panneaux photovoltaïques 37,82 Smart Grids 3,70
Le positionnement des smart grids : un investissement non prioritaire pour les ménages Isolation thermique Positionnement des différents scénarios au regard des différents critères d'évaluation Taux d'actualisation écologique : VAN /logt 1,4 % VAN /kwh éco. VAN / investi VAN /logt Taux d'actualisation public : 4 % VAN /kwh éco. VAN / investi Taux d'actualisation public avec VAN /logt risque : 6,5 % VAN /kwh éco. 1 3 3 1 3 3 1 3 3 Régulation ; robinets thermostatiques 3 2 2 3 1 2 2 1 2 MDE Electricité 5 4 1 4 4 1 3 2 1 Cogénération gaz 8 8 8 8 8 8 7 8 8 Cogénération bois 2 1 5 2 2 5 5 5 4 ECS solaire 7 7 7 6 7 7 6 7 7 Panneaux photovoltaïques 4 6 6 7 6 6 8 6 6 Smart Grids 6 5 4 5 5 4 4 4 5 VAN / investi
Les autres dimensions de l évaluation : Equité sociale et impacts pour les territoires Questions : Evaluer l incidence des différents scénarios sur les courbes de charge des ménages et simuler des tarifications contrastées de l électricité et du gaz Evaluer l incidence des énergies renouvelables produites localement dans les courbes de charge du secteur Difficultés : la non connaissance des courbes de charge d un territoire (un ou plusieurs postes de livraison par exemple) Notre proposition : établir des courbes de charge théorique par usage et analyser l impact que peuvent avoir les différentes techniques (MDE, délestage, ENR, CHP ) sur l évolution des courbes de charge et par conséquent sur la tarification. Un résultat provisoire : c est seulement dans cette perspective que les smart grids ont réellement un intérêt mais celui-ci ne constitue pas une économie financière pour les ménages.
Courbes de charge par usage Nous avons construit des courbes de charge par usage à partir de la documentation disponible mais sans avoir eu d accès à des données provenant directement d EDF ou d ErDF. Ces courbes de charge vont servir pour déterminer l impact des scénarios sur la demande de pointe et la réseau. Froid Lavage 40 35 30 100 90 80 70 25 20 15 10 5 Dep. 06 (01/04) Dep. 83 (01/04) 60 50 40 30 20 10 Dep. 06 (01/04) Dep. 83 (01/04) 0 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Eclairage Usages multimédias 140 300 120 250 100 80 60 40 Dep. 06 (01/04) Dep. 83 (01/04) Enertech 2003 (12/03) Enertech (année 2003) 200 150 100 Dep. 06 (01/04) Dep. 83 (01/04) 20 50 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
Ce qui reste à faire Finaliser l analyse sur le quartier Proposer des recommandations ou des perspectives sur chacun des objectifs de la recherche Rédiger une synthèse pour le quartier Rédiger un ensemble de préconisations pour les Plans Climat Energie concernant les smart grids et les BEPOS Organiser un séminaire de restitution en novembre 2013