05 - stockage énergétique - nicolas tonnet · 2017-12-11 · smart zae optimisation énergétique...

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

uéD

iffus

Applications du stockage

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50

100

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00:00

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0

MW stockage

destockagestockage

destockage

Optimisation de production

0

2

4

6

8

10

12

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

22

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