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1 Cohérence des prospectives technologiques et des investissements énergétiques dans le cadre dun back-casting (VLEEM) Bertrand Château Programme Energie.

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1 1 Cohérence des prospectives technologiques et des investissements énergétiques dans le cadre dun back-casting (VLEEM) Bertrand Château Programme Energie du CNRS Journée Atelier du GAT « Socio-Économie de lÉnergie » 20 Janvier 2005

2 2 Sommaire La prospective technologique dans lapproche téléologique La mise en cohérence de la dynamique du système énergétique avec la prospective technologique Les méthodes téléologiques: centrées sur lobjectif et la décision

3 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 3 La prospective téléologique: ce nest plus où va-t-on ? mais comment y va-t-on? Business as Usual Héritage Objectif Back-casting Prévision Degrés de liberté E T

4 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 4 Au coeur de la prospective téléologique: les contraintes de lhéritage et les temporalités des changements pour atteindre lobjectif

5 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 5 Temporalités et changement de paradigme technologique : un axe central de VLEEM

6 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 6 Prise en compte des temporalités des décisions et mesures politiques conduisant au changement de paradigme technologique: le temps dinstallation Mesures faciles Mesures difficiles Mesures modérées Incidence sur les prix/coûts

7 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 7 … et le temps additionnel de réalisation Fiscalité, prix Infrastructures Autres

8 8 Sommaire La prospective technologique dans VLEEM La mise en cohérence de la dynamique du système énergétique avec la prospective technologique dans VLEEM Les méthodes téléologiques: centrées sur lobjectif et la décision

9 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 9 Les composantes de la prospective technologique dans VLEEM Monographies sur les technologies potentielles du futur: aspects techniques, économiques, environnementaux, potentiels de développement, « road maps » du développement « Construction » de paradigmes technologiques alternatifs: cohérence/exclusion des technologies potentielles du futur (offre et demande), organisation en système des technologies (vecteurs énergétiques, centralisé/réseau versus distribué), impacts sur les comportements, sur lorganisation spatiale des activités, sur les infrastructures

10 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 10 Exemples sur le contenu des monographies technologiques Les performances énergétiques de la « maison du futur » Les potentiels de sequestration du carbone lapprentissage industriel des energies renouvelables la road-map du nucléaire de 4ème et 5ème génération

11 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 11 Energy saving elements for house of the future > Architecture for passive warming and cooling > Off-air-heat/cool recovery > Efficient lighting > Insulation glass and wall material > On-site-generation technologies > Cool/heat/electricity storage > Automatic control for optimal end use

12 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 12 Les performances énergétiques de la maison du futur

13 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 13 Global CO 2 sequestration potential in depleted oil and gas fields

14 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 14 Global CO 2 sequestration potential for all options proposed

15 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 15 Les effets dapprentissage dans les turbines éoliennes: exemple du Danemark

16 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 16 Les composantes des futurs effets dapprentissage dans léolien > Variable speed > Direct drive Future learning effects in case of wind due to: } > Lower loads (fatigue) > Higher output > Less maintenance > Scaling of turbine > Larger wind farm > Mass production

17 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 17 Les limites des futurs effets dapprentissage dans léolien > Technical maturity of current turbines of 0.6 to 2.5 MW > Future scaling effects: offshore yes, onshore hardly > Production of towers (onshore): local sourcing > Civil work, infrastructure, and grid connection = conventional technology? > Potential of cost reduction by mass production: 10-34% from to turbines/year

18 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 18 Synthèse sur la poursuite des effets dapprentissage dans léolien

19 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 19 Nuclear capacities (GW el ), 1st scenario Exemple de scénario pour un développement non contraint du nucléaire en Europe compatible avec les critères de soutenabilité

20 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting Road Map for Sustainable Nuclear R&D and Development

21 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 21 Exemples sur les éléments pris en compte dans la construction des paradigmes technologiques La qualification des besoins de services énergétiques Lanalyse des systèmes électriques distribués dans un paradigme « renouvelables » Lanalyse des systèmes centralisés dans un paradigme « renouvelables »

22 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 22 Matrice des besoins de services énergétiques dans VLEEM Exergy Density LowMediumHigh, stationary High, mobile Spread, low Hot water, ruralcooking, rurallighting, ruralmobility, rural mediumSwimming pool, rural Drying cropsMachinery, ruralFarm engines highGreen housesIsolated indust. steam Food processing Concent, low Space heating, urban cooking, urbanTV, urbanmobility, urban mediumSpace heating urban offices Steam, textile indust. zone Industrial machinery Road freight transport highIndustrial washing Steam, indust. zone Cement factoryPlanes

23 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 23 Exemple de fonctionnement dun micro-système distribué dans un paradigme renouvelables: 3 unités de production et 20 logements > Disponibilité des 3 unités >99.9 % Generation from storage Excess generation Base Generation Load demandSolar Generation Biomass Generation

24 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting no storage available storage installations... storage available and expensive... storage available and becomes cheaper... storage available and very cheap Backgrounding limitations: only 0.5 % of earth surface per 5° x 5° can be utilised for solar radiation collection only 1.25 GW wind power can be installed per km 2 earth surface installed solar power plant installed wind power plant electricity exchange Exemple de fonctionnement dun système centralisé dans un paradigme renouvelable (Global link) Source: IPP

25 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 25 Global link: message Optimum 1.Necessary potentials are available; 2.Needed storage capacities are strongly reduced by a global grid; 3.Day/night fluctuations in solar power can completely compensated only by storage facilities and not by the connection to a global grid; 4.In opposite to solar power, the fluctuations in wind power are mostly compensated via the global connection. Optimum in the scenario pattern would be a combination of net facilities and storage facilities because in that case the necessary installations would be at the lowest

26 26 Sommaire La prospective technologique dans VLEEM La mise en cohérence de la dynamique du système énergétique avec la prospective technologique dans VLEEM Les méthodes téléologiques: centrées sur lobjectif et la décision

27 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 27 Les étapes de la mise en cohérence de la prospective technologique et de la dynamique des systèmes énergétiques dans VLEEM Une architecture de modélisation pour concilier une approche exploratoire des besoins avec une approche téléologique du développement technologique La prise en compte des temporalités et lidentification des chemins critiques, des « milestones », des conditions la formalisation des « systèmes énergétiques de référence », loptimisation spatio-temporelle

28 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 28 Larchitecture de VLEEM pour mettre en cohérence prospective technologique et dynamique des systèmes énergétiques Situation énergétique présente, évolutions historiques Technologies futures, Ressources Besoins de services énergétiques Intégration offre/demande « soutenable » Services énergétiques / grappes technologiques /ressources

29 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 29 FIRST H 2 FUEL CELL NEEDED ON THE MARKET ONLY AROUND 2025 FIRST H 2 FUEL CELL NEEDED ON THE MARKET ONLY AROUND 2025 FIRST LPG FUEL CELL NEEDED ON THE MARKET ONLY AROUND 2015 FIRST LPG FUEL CELL NEEDED ON THE MARKET ONLY AROUND 2015 FIRST E.V. NEEDED ON THE MARKET AROUND 2005 FIRST E.V. NEEDED ON THE MARKET AROUND 2005 FIRST HYBRID NEEDED ON THE MARKET AROUND 2005 FIRST HYBRID NEEDED ON THE MARKET AROUND 2005 BACKCASTINGBACKCASTING Temporalités et dissémination technologique; exemple de la technologie automobile

30 CNRS – 20 Janvier 2005 – B. Château - Approche back-casting 30 la formalisation des « systèmes énergétiques de référence », loptimisation spatio-temporelle Système énergétique de référence: mettre en cohérence les dynamiques de besoins (sous-modèle « BASES ») et les temporalités dans la montée en puissance des nouveaux paradigmes technologiques pour construire des sentiers de développement cohérents du système énergétique vers lobjectif (sous-modèle « BALANCE ») Optimisation spatio-temporelle: déterminer les conditions dajustement des courbes de charge des besoins et de loffre dans les paradigmes technologiques et leur conséquence sur lorganisation du système énergétique (stockage, réseaux, etc…) (sous-modèle « TASES »)


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