Usages de l'électricité et gestion du système électrique - 22 juin 2011 Alain Burtin (EDF-R&D) - L'Usine Nouvelle
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Usages de l’électricité
et
gestion du système électrique
22 juin 2011
Alain Burtin (EDF-R&D)
Les rencontres de l’USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique – page 1
Une contribution historique des usages
à la gestion de la pointe en France
• Les leviers actuels d’optimisation de l’équilibre offre-demande sont traditionnellement assurés par les
moyens de production centralisés (saisonnalisation des arrêts du nucléaire, gestion des réservoirs
hydrauliques, stocks combustibles fossiles)
•Une gestion de la charge au travers des leviers tarifaires
–Heures Creuses / Heures Pleines : 11 millions de foyers – 26 TWh d’ECS transférés en HC
– EJP/TEMPO : Effacement Jour de Pointe (22 jours x 18 heures = 400 heures de pointe mobile d’hiver)
Courbe de charge France d’une journée de Janvier
GW
90
80
70
ECS Tertiaire hors chauffage
60
50 Résidentiel hors
chauffage et ECS
40
Chauffage tertiaire
30
Chauffage résidentiel
20
10 Industrie et Énergie
0
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Quelles perspectives d’évolution
du système électrique ?
• Une croissance de la demande électrique tirée par les secteurs tertiaires et
résidentiels dans les pays de l’OCDE et les substitutions fossiles dans un contexte
de maîtrise de la demande renforcée..
• Une volonté de réduire les émissions de CO2 du secteur électrique, aujourd’hui
responsable de 40% des émissions mondiales de CO2 avec la montée en
puissance des Énergies Renouvelables dans le mix énergétique (production ENR
multipliée par 10 entre 2010 et 2035).
• Le développement des marché de gros de l’électricité qui permet de bénéficier des
synergies de parcs et la demande au travers des réseaux au plus proche du temps
réel.
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De nouveaux besoins de flexibilité
en lien avec le développement des ENR
• Les ENR contribuent à décarboner le mix électrique, mais constituent une source de production
intermittente, fatale, décentralisée et imparfaitement prévisible :
– émergence de prix négatifs en Allemagne
– besoins de moyens ajustement de l’offre à la demande en infra-journalier
– modification des flux dans les réseaux de transport et de distribution
• Ceci constitue un défi supplémentaire pour la gestion du système électrique qui va nécessiter
– de nouveaux besoins de flexibilité du côté de l’offre et de la demande
– un réseau plus intelligent (« smart grid ») pour leur insertion
– des échanges accrus sur les marchés à court terme
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3 défis pour les usages de l’électricité
• Maîtriser les besoins et les consommations d’énergies.
Exigence de performance accrue des usages de l’électricité
(Réglementation thermique des bâtiments, éclairage, directive européenne
sur l’éco-conception des produits…)
• Réduire les émissions de CO2
Développement de nouveaux usages électriques en substitution fossile
pour baisser les émissions CO2 de la demande en énergie (Pompe à
chaleur, véhicule électrique…)
• Permettre l’insertion massive des énergies renouvelables
Développement de la flexibilité des usages, celle-ci pouvant être exploitée
grâce au NTIC au travers des réseaux intelligents
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Une croissance de la demande d’électricité en
France tournée vers l’efficacité énergétique.
• En France, la croissance de la consommation d’électricité est tirée par la croissance
des secteurs résidentiel et tertiaire, le scénario de référence du bilan prévisionnel
2009 du RTE table sur une croissance de 0,9 %/an pour une croissance du PIB de 2%
par an.
• L’impact des mesures liées aux politique de Maîtrise de la Demande d’Énergie
représentent 49 TWh en 2020, auxquels il faut ajouter 13 TWh d’apports gratuits en
énergie finale liés au développement des pompes à chaleur, chauffe-eau
thermodynamique et solaires.
Les rencontres de l’USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique – page 6Les usages performants de l’électricité comme
moyen de décarboner la demande en énergie
Le développement de nouveaux usages électriques en substitution fossile pour
baisser les émissions CO2 de la demande en énergie (Pompe à chaleur,
véhicule électrique, four à induction électrique,…) peut être pertinent même avec un
mix partiellement carboné. Il est d’autant plus efficace que le parc de production
électrique est décarboné en amont.
Les rencontres de l’USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique – page 7Le développement des PAC en Europe
Chauffage & ECS : Marché Annuel Europe
2010 :
200000 Allemagne
France (hors A/A)
Estim ation Flux annuel Europe
150000 Suède Pac (Air/Eau) : 1 million d’unités
Norvège
Chaudière : 10 millions d’unités
100000
50000
0
200 200 200 200 200 200 200 200 201
2 3 4 5 6 7 8 9 0
Suède un marché mature
Un parc d’1 million de PAC / 4 millions de logements
une Maison Individuelle sur deux équipée d’une PAC
95% de la construction neuve en PAC
95% des PAC vendues (remplacement chaudière et PAC génération 1)
des aides l’installation
France un marché en croissance
Un parc d’1 million de PAC / 27 millions de logements
1er marché en Europe (50 % neuf, 50 % rénovation)
Les aides portent sur le matériel
UK un marché qui démarre
Un parc de 40 000 PAC/ 25 millions de logts
Forte motivation du DECC pour les PAC
8 Les rencontres de l’USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique – page 8Véhicule Hybride Rechargeable
En 2020 : 1 million de VHR 50% en France
-1 Mt CO2 et -0.5 Mtep
Les rencontres de l’USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique – page 9Eau chaude sanitaire
un levier de flexibilité déjà existant aujourd’hui
– Un usage flexible par intégration du stockage
– Un parc existant de 11 millions de ballons à accumulation
– Un tarif Heure Creuse / Heure Pleine incitatif adapté à cet usage
– Un asservissement automatique, grâce au signal 175 Hz et au contact sec,
– Un mode de pilotage sans impact sur le confort des clients.
un levier de gestion du suivi de charge de 10000 MW aujourd’hui, et qui
pourrait contribuer également demain à gérer l’intermittence des ENR
(éolien, PV)
Impact courbe de charge de l’arrêt de l'asservissement
aux HCs pour l'ensemble des ballons
Les rencontres de l’USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique – page 10Les véhicules électriques
un levier à développer pour demain
Recharge libre
90000
•2 millions de voitures électriques
(VE + VHR) en 2020 en France. 85000
•Energie nécessaire à la recharge : 3
MW
80000
TWh, ~ 1 GW 75000
• Prédominance du VHR dans un
70000
premier temps principalement à
cause de la maturité technologique 65000
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de la filière, du coût et de
l’autonomie. C DC A MOS _2020:typique hiver c ourbe de c harge V E &V HR -horiz on 2020
Enjeu économique à optimiser
la recharge en journalier
•La charge des VE principalement à 90000
Recharge optimisée
domicile et sur le lieu de travail avec
85000
des calibres de puissances normaux
(3 à 6 KVA).
MW
80000
•Des stations de charge rapide pour 75000
des recharges occasionnelles en
quelques minutes. 70000
Opportunité de développer des 65000
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stratégies de charges flexibles en
lien avec les « Smart Grids »
C DC A MOS _2020:typique hiver c ourbe de c harge V E &V HR -horiz on 2020
Les rencontres de l’USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique – page 11Merci Les rencontres de l’USINE NOUVELLE ENERGIE 22 juin 2011, PARIS. Usages et gestion du système électrique – page 12
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