intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques

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Intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques

Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

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 technique de l ’énergie éolienne


Poste HTB

225/63 kV

Poste

63/20 kVParcs

éoliennes

<12 MW

<12 MW

<12 MW

<12 MW


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


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.



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


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



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Raccordement des éoliennes et effets locaux


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)


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



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Raccordement des éoliennes

Qualité de tension

- Flicker : provoqué par les variations périodiques du vent


U (V)

t


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Quel raccordement?


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?


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



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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)


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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