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Intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002
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2Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002
Contexte de l’étude / Problématique
Objectif de Kyoto pour la France en 2010 : 7% d’énergie renouvelable hors grosse hydraulique
Contribution énergie éolienne à cet objectif doit être prépondérante : 10 à 14 GW
Mise en place de la nouvelle tarification du 8 juin 2001 pour promouvoir et développer cette énergie
Mais: - problèmes de raccordement de cette capacité
- surcoût éventuel lié à l ’intégration de cette énergie
Intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
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3Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002
Intégration technique de l ’énergie éolienne
Intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
Poste HTB
225/63 kV
Poste
63/20 kVParcs
éoliennes
<12 MW
<12 MW
<12 MW
<12 MW
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4Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002
Le système électrique
Système électrique :
- moyens de production : nucléaire, hydraulique, thermique ; centralisés
- réseau de transport : transporter et répartir l ’énergie électrique, Tension 90 KV, gestion RTE
- réseau de distribution : fractionner l ’énergie électrique et l ’acheminer vers les consommateurs,
Tension 90 KV, gestion EDF/ARD
Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
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5Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002
Gestion du réseau
Mission de service public (directive de 97, loi de février 2000)
Le gestionnaire de réseau doit assurer :
- équilibre production/consommation
- le respect du transit dans les lignes : dispatching;
- la qualité de l ’onde électrique.
Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
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6Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002
Gestion du réseau
Rôle prépondérant des moyens de production dans la gestion du réseau :
- qualité de tension fournie
- réglage tension (cos ) et fréquence
- prévision de production pour le dispatching
Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
Quelle place pour les éoliennes dans ce système?
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Raccordement des éoliennes et effets globaux
Effets globaux : problème de réglage au niveau de la fréquence
problème de planification du réseau
Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
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Raccordement des éoliennes et effets locaux
Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
Effets locaux : réglage de tension problématique
2 types de connexion :
- installation ne participe pas au réglage de tension :1
- installation participe au réglage de tension :2
Evolution: apparition de technologies capables d ’assurer le réglage de la tension
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Raccordement des éoliennes et effets locauxréglages possibles selon la technologie de l ’aérogénérateur
(synchrone, asynchrone)
Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
Évolution de la technologie des aérogénérateurs installés depuis 1996
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1996 1997 1998 1999 2000 2001
tau
x d
e p
énét
rati
on
de
la
tech
no
log
ie
MS rotor bobiné
MAS rotor bobiné
MAS rotor à cage
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Raccordement des éoliennes
Qualité de tension
- Tenue aux coupures brèves : déconnexion de la machine
- Harmoniques : déforment l ’onde
Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
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Raccordement des éoliennes
Qualité de tension
- Flicker : provoqué par les variations périodiques du vent
Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
U (V)
t
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Quel raccordement?
Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
Tous ces problèmes évoqués ont des solutions
Mais problématique économique
Adopter une démarche pragmatique : capacité d ’accueil du réseau (sans renforcement): 5000MW
Solutions peuvent apparaître à court terme:
- planification du raccordement des éoliennes;
- électronique de puissance.
Le seuil de 5000MW peut augmenter
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Quel raccordement?
Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
Quand pistes de court terme épuisées, développement de la filière éolienne conditionné par émergence de certaines solutions :
- outils de prévision;
- stockage de l ’énergie.
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Evaluation du surcoût dû à l ’intégration de l ’énergie éolienne à l ’horizon 2010
Intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
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Evaluation du surcoût
Evaluation du surcoût de l’intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques
Différence entre coûts supportés par EDF (du fait de l ’obligation d ’achat) et de plusieurs grandeurs :
- coûts évités à EDF
- coût environnemental
- externalités (création d ’emplois etc.)
Les hypothèses de base :
- évolution de la puissance éolienne installée
- facteur de charge
- tarifs de venteFrédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002
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Coût évité à EDFPas de méthode de calcul précise (encore en discussion)
Choix pour l ’étude : coût évité = coût variable du kWh marginal (CRE)
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Programme d’appel EDF
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Coût environnementalNombreuses estimations (rapport ExternE)
Emissions de CO2 évitées ?
Valeur de la tonne de carbone émise?
Choix pour l ’étude :
- qualité de l ’air : valeurs du rapport ExternE
- émissions de CO2 évitées : kWh marginal
- Valeur de la tonne de carbone : 75 €/tdeC (valeur utilisée par le Commissariat Général au plan)
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Externalités
+ développement de l ’activité économique
+ indépendance et sécurité d ’approvisionnement
+ maîtrise des choix technologiques d ’avenir
+ gestion optimale et développement des ressources nationales
- coût de renforcement du réseau : 3,3 G€ selon André Merlin, directeur du RTE.
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Evaluation en fonction des scénariosEvolution du surcoût global actualisé en fonction
des différents scénarios, 10GW, ta 5%
0
2
4
6
8
10
12
14
0 20 40 60 80
Coût évité en €/MWh
Sur
coût
Glo
bal A
ctua
lisé
en G
€
a0
a1a2 vf
a2 vh
b2 vh
b0
b1
b2 vf
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Validité des résultatsRésultats très variables selon les hypothèses
Evaluation CRE : 26 G€. Surévaluation?
Difficulté de donner un chiffre précis : nombreux aléas
Scénario objectif : b2vf
- 5 G€ si 10 GW en 2010 (0,0005 €/kWh sur le prix de l ’énergie consommée en France, pour un foyer 2€/an jusqu’en 2025)
- 2,6 G€ si 5 GW en 2010
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Quel avenir pour l’énergie éolienne?
Régulation par les quantités ou par les prix?
Pistes de court terme et de long terme pour l’intégration de l ’énergie éolienne
Contribution au développement durable (mission d’intérêt général) et au respect des objectifs de Kyoto
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Intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques