05 - stockage énergétique - nicolas tonnet · 2017-12-11 · smart zae optimisation énergétique...
TRANSCRIPT
Stockage énergétique
Réunion lauréats PREBAT 2012
Le stockage dans
le nouveau paysage
énergétique
La vision de long terme
Un système constitué de cellules énergétiques quasi autonomes qui mutualisent
leurs déséquilibres au travers du réseau .
Le stockage est une des clés de la gestion locale d e l’énergie.
� Evolution des règles régissant le fonctionnement de s marchés énergétiques.
� Objectifs ambitieux en matière de production renouv elable (décentralisée).
� Régionalisation de la compétence énergie.
Eléments de contexte
BT
HTB Stockage centralisé
Stockage DistribuéHTA
Stockage Diffus Stockage Diffus
qq. kWh qq. kWh
qq. MWh
qq. GWh
A chaque niveau du système
BatteriesVolants d’inertie
Supercondensateurs
Ensemble Volants d’inertie
Pa >Pa
Batteries HT °°°°
STEP CAES Thermodynamique Hydrogène
Les solutions
Hydropneumatique Red-Ox Flow
Cen
tral
isé
Dis
trib
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iffus
Applications du stockage
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MW stockage
destockagestockage
destockage
Optimisation de production
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EOLIEN
P.V.
Lissage et garantie EnR
Services système
PUISSANCE
EN
ER
GIE
TransporteurDistributeur
Producteur Consommateur
Une valeur répartie difficile à capter
STOCKAGE
Nombre d’acteurs importants Modèles d’affaires complexes
Le jeu d’acteurs
GRTTransporteurs
(RTE)
Producteurs(EDF, Régies, particuliers)
Union Européenne
(Directives énergies)
Fournisseurs(Energie et services)
Etat(légifère)
GRDDistributeurs
(ERDF et Régies)
Consommateurs
(Industriels/Particuliers)
Régulateurs(CRE avis consultatif)
Collectivités / FNCCR(propriétaires des infrastructures
de distribution)
Le stockage au service de l'exploitation
des systèmes énergétiques
Approche technico-économique
Vision énergétique ADEME – 2030 (1)
Vision énergétique ADEME – 2030 (2)
Cibles
Utilisation du stockage d’énergies à différentes ma illes du réseau :
Démarche
1er temps
Calcul de surplus global (bénéfice de
l’ajout de capacités de stockage pour la
collectivité dans son ensemble) en dehors de
toute contrainte réglementaire ou
mécanisme incitatif et dans le cadre de
scénarios prospectifs de mix national
Gain pour la collectivité
(conso, prod., gestionnaires)
Optimisation, pour la collectivité, des coûts de pr oduction du parc énergétique, en respectant les contraintes techniques des actifs énergétiques, les contraintes réseau du contexte étudié et l’EOD (pas horaire)
La valeur du stockage (multi-service) se décompose principalement en :
� Diminution des coûts de production (valeur d’arbitrage)
� Economies d’investissement en pointe (valeur capacitaire)
� Economies d’investissement réseau (traitement des congestions réseau)
� Services système (réserve tournante et régulation de tension)
Calculé sur la base de simulations détaillés (équilibre offre-demande au pas horaire)
Surplus global ? (gain pour la collectivité)
Démarche
1er temps
Calcul de surplus global (bénéfice de
l’ajout de capacités de stockage pour la
collectivité dans son ensemble) en dehors de
toute contrainte réglementaire ou
mécanisme incitatif et dans le cadre de
scénarios prospectifs de mix national
2ème temps
Bénéfice comparé aux projections de coûts à
l’horizon 2030 des différentes technologies de stockage (30 technos étudiées 2013-2030) + modèle d’affaires pour
les cas favorables
Gain pour la collectivité
(conso, prod., gestionnaires)
Revenus vs coûts
Démarche
1er temps
Calcul de surplus global (bénéfice de
l’ajout de capacités de stockage pour la
collectivité dans son ensemble) en dehors de
toute contrainte réglementaire ou
mécanisme incitatif et dans le cadre de
scénarios prospectifs de mix national
2ème temps
Bénéfice comparé aux projections de coûts à
l’horizon 2030 des différentes technologies de stockage (30 technos étudiées 2013-2030) + modèle d’affaires pour
les cas favorables
3ème temps
Evaluation d’un gisement (type de
stockage et puissance) économiquement viable
à l’horizon 2030
Gain pour la collectivité
(conso, prod., gestionnaires)
Revenus vs coûts
Gisement 2030
Evaluation des besoins de flexibilité
• Arbitrages infra-journaliers
Parc PV installé (GW)Bes
oins
de
flexi
bilit
é jo
urna
liers
(G
Wh/
jour
)
Arbitrages hebdomadaires
Stockage de chaleur (réseau et cogénération)
Services étudiés : réduire les coûts d’investissement, arbitrer entre les combustibles, mieux piloter la cogénération vis-à-vis des marchés électriquesTechnos étudiées : stockage d’eau chaude à pression atmosphérique, stockage d’eau chaude sous pression
� Dans un contexte de création ou d’extension de réseau, le stockage peut permettre de diminuer les coûts d’investissement du parc
� Couplage stockage chaleur et centrale de cogénération : piloter la cogénération en fct°des prix de l’électricité, indépendamment de la demande chaleur
Segment cogénération
Stockage eau pressurisé (réseau 55% biomasse de 200 GWhth/an)
€/M
Wh
thdé
stoc
ké
Segment tertiaire
Services étudiés : arbitrage (segment France), garantie capacitaire (segment France), continuité d’alimentationTechnos étudiées : Pb-A, Li-ion, Zn-Br
ASI (Pb-A, 800 kW, 4h utiles, 73% rendement, NMX)
€/M
Wh
� Utilisation pour arbitrage d’un système ASI de batt eries Pb-A existant : 10 k€/kW/an (ADM)
Segment France (stockage d’énergie utile)
Services étudiés : arbitrageTechnos étudiées : ballons eau chaude, batteries VE, power to gas
� Recharge du parc de ballons d’eau chaude chez les pa rticuliers : économie de 40 à 85 M€/an� Piloter la recharge des VE : économie de 100 à 300 M€/an� Power to gas :
PEM injection H 2 10 MWe(€/MWhPCI) : valorisation gaz 30€/MWhPCI
PEM injection H 2 10 Mwe (€/MWhPCI) : valorisation gaz 100€ /MWh PCI
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Projets en
cours
Projets R&D (en cours)
• INSOLATIONS : Intégration du Solaire par l’Autoconsommation et le Stockage
Mener des études pour les systèmes PV de puissance < 100kVA sur :• les conditions socio-économiques et les nouveaux modèles d’affaires , du point de vue
des bâtiments résidentiels et petit tertiaire, pour la valorisation de la production solaire par son autoconsommation et son stockage
• les impacts globaux aux niveaux d’un territoire et d’un réseau électrique insulaire, notamment du point de vue de la stabilité et du coût global du système électrique
CoordinateurSolar Electric MartiniquePartenairesCEA-INES – Institut National de l’Energie SolaireSMEM – Syndicat Mixte d’Electricité de la Martinique
Projets IA (en cours)
• GRHYD : Gestion des réseaux par l’injection d’hydrogène pour décarboner les énergies
Proposer le vecteur hydrogène comme solution de fle xibilité, pour une gestion couplée et optimisée des énergies électrique et gazière :• En mode stockage, l’électricité renouvelable est directement valorisée sous forme de gaz• En mode de régulation entre production et consommation d’EnR, l’hydrogène apporte une
solution de flexibilité et d’arbitrage entre différentes utilisations finales de l’énergie
Projets IA (en cours)
• Smart Grid Solaire Thermique : Intégration du solaire thermique dans les réseaux de chaleur
• Explorer la voie des installations décentralisées / développer des capteurs solaire haute performance adaptés aux réseaux de chaleur (plans et à tubes sous-vide)
• Développer une filière française adaptée également aux réseaux de chaleur du Sud de l’Europe au travers de nouvelles solutions techniques, économiques, industrielles et juridiques
• Stockage massif d’énergie solaire thermique
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Projets IA (en cours)
• MILLENER : Milles Installations Energétiques dans les îles
Innovations :• Gestion agrégée de systèmes diffus en vue d’apporter des services collectifs (réseaux) et
individuels (clients)• Interfaçage de solutions individuelles de stockage avec le réseau• Mise en place d’installations PV couplées à des solutions de stockage individuelles
3 MWh de stockage de batteries Li-ion sur 500 sites résidentiels apportant 2,2 MW de support
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Solutions déployées
Chaque installation peut être pilotée par le gestionnaire de réseau depuis le dispatching
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Fonctions testées
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Smart ZAE
Optimisation énergétique d’une Zone d’Activité Econ omique
Partenaire sSCLE SFELEVISYSLAPLACECIRTEM
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Objectifs
Piloter et réduire la consommation énergétique de l a zone notamment grâce au stockage de l’énergie produ ite sur le site :
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Méthode
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MERCI