Intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques

1. Intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

2. Intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques 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 Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

3. Intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques Intégration technique de l ’énergie éolienne <12 MW <12 MW <12 MW Poste HTB 225/63 kV Poste 63/20 kV Parcs éoliennes <12 MW Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

4. Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques 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 Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

5. 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. Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

6. Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques 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? Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

7. Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques Raccordement des éoliennes et effets globaux Effets globaux  : problème de réglage au niveau de la fréquence problème de planification du réseau Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

8. Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques 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 Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

9. Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques Raccordement des éoliennes et effets locaux réglages possibles selon la technologie de l ’aérogénérateur (synchrone, asynchrone) Évolution de la technologie des aérogénérateurs installés depuis 1996 100% 80% MS rotor bobiné 60% taux de pénétration de la technologie MAS rotor bobiné 40% MAS rotor à cage 20% 0% 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

10. Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques Raccordement des éoliennes Qualité de tension - Tenue aux coupures brèves : déconnexion de la machine - Harmoniques  : déforment l ’onde Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

11. Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques Raccordement des éoliennes U (V) Qualité de tension - Flicker : provoqué par les variations périodiques du vent t Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

12. Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques 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 Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

13. Intégration technique de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques 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. Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

14. Intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques Evaluation du surcoût dû à l ’intégration de l ’énergie éolienne à l ’horizon 2010 Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

15. Evaluation du surcoût de l’intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques Evaluation du surcoût 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 vente Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

16. Evaluation du surcoût de l’intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques Coût évité à EDF Pas de méthode de calcul précise (encore en discussion) Programme d’appel EDF Choix pour l ’étude : coût évité = coût variable du kWh marginal (CRE) Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

17. Evaluation du surcoût de l’intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques Coût environnemental Nombreuses 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) Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

18. Evaluation du surcoût de l’intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques 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. Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

19. Evaluation du surcoût de l’intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques Evaluation en fonction des scénarios Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

20. Evaluation du surcoût de l’intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques Validité des résultats Résultats 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 Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

21. Intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques 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 Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002