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1 Que peuvent proposer les planificateurs pour prévenir la pénurie d’électricité ? Par Jacques Audergon, ing dipl EPFL/SIA ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité.

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1 1 Que peuvent proposer les planificateurs pour prévenir la pénurie d’électricité ? Par Jacques Audergon, ing dipl EPFL/SIA ECUBE Pénurie électricité Environnement.ch Audergon Jacques, ingénieur-conseil EPFL/SIA Les Planchettes 28, 1731 Ependes

2 2ECUBE Pénurie électricité  Quels sont les risques de pénurie d’électricité  Quelles sont les mesures planifiées en général pour prévenir cette pénurie ?  Que peuvent proposer les planificateurs pour atténuer les effets d’une pénurie ? Que peuvent faire les planificateur

3 3ECUBE Pénurie électricité Risques de pénurie d’électricité 1. Quels sont les risques de pénurie d’électricité ?

4 4ECUBE Pénurie électricité Risques de pénurie d’électricité Coupure d’électricité à large échelle fait suite à un problème technique Offre inférieure à la demande fait suite à un manque d’électricité Notions de base

5 5 Un exemple de blackout important 4 novembre 2006, blackout sur une partie de l’Europe La Suisse est épargnée. 15 millions d’habitants touchés Quelques exemples ! Risques de pénurie d’électricité ECUBE Pénurie électricité

6 6 Quelques pannes importantes en Suisse En Suisse, en 2011, une statistique de l’ELCOM sur 23’000 pannes prises en compte, indique une durée moyenne de panne de 16 minutes (2010 : 14 minutes)! Quelques pannes plus importantes ont lieu régulièrement. Panne géante du réseau CFF, Réseau ferroviaire bloqué de 18h00 à 05h ’000 personnes bloquées dans les trains, certaines pendan une heure. ECUBE Pénurie électricité Quelques exemples !

7 7 Lausanne, le 22 février 2010, 20h30 à 22h30 Plus de régulation du trafic Plus d’éclairage public Centrale téléphone saturée (> 200 appels) > 10 personnes bloquées dans des ascenseurs Systèmes de sécurité déclenchés, la police est sollicitée Difficile d’avoir une vue d’ensemble Transports en commun à l’arrêt Beaucoup d’installations n’ont redémarré que manuellement Une panne mémorable à Lausanne Quelques exemples ! ECUBE Pénurie électricité

8 Parc éoliens et risques de congestions Quels risques pour demain ? Production au N, utilisation au S ECUBE Pénurie électricité

9 Production électrique 17 et 18 juin 2013 juin2013 Quels risques pour demain ? Production difficile à écouler, risque d’instabilité ECUBE Pénurie électricité

10 10 IMAGE DE L’IRRIGATION DE NOTRE SOCIETE PAR L’ELECTRICITE Quelles conséquences ? Pour notre société

11 11 Principaux appareils touchés frigo, armoire frigorifique éclairage téléphone et moyens comm cuisson computer, réseaux radio / TV chauffage eau chaude réveil portes électriques (garage) ascenseurs ECUBE Pénurie électricité Quelles conséquences ? Pour le propriétaire d’un bâtiment

12 12 Quelles conséquences ? Autres conséquences

13 13 Principaux appareils touchés Processus alarmes, systèmes de contrôle éclairage téléphone et moyens comm computer, réseaux alimentation en eau chauffage portes électriques, accès ascenseurs Quelles conséquences ? Pour une entreprise ECUBE Pénurie électricité

14 14 CEES Plus d'électricité, que faire ? Quels dommages et quelles conséquences ?

15 15ECUBE Pénurie électricité Risques de pénurie d’électricité Selon les spécialistes (électriciens)  le risque le plus élevé actuellement est celui d’un blackout européen  Le risque de pénurie est bien réel, mais ne devrait intervenir que dans 10 ou 20 ans Evaluation du risque Lors d’un workshop organisé le par l’OFPP réunissant des représentants de: Swissgrid, CFF, Migros, des banques, OFEN et d’autres Offices, Un vote a été organisé pour définir par consensus la Probabilité d’occurrence d’un blackout : verdict : 1/40 ans !!

16 16ECUBE Pénurie électricité Mesures planifiées en général 2.Quelles mesures sont planifiées en général pour prévenir une pénurie ?

17 17 Mesures planifiées en général

18 18 OSTRAL Organisation für Stromversorgung in ausserordentlichen Lagen soit : Organisation pour l’approvisionnement électrique lors de situations extraordinaires Base légale : Ordonnance du sur l’organisation d’exécution de l’approvisionnement économique du pays dans le domaine de l’industrie électrique (OEIE) DELESTAGES ET CONTIGENTEMENTS – PLAN OSTRAL Mesures planifiées en général

19 19 EXEMPLE DE DELESTAGE /CONTINGENTEMENT A 50 % Délestage Contingentement Mesures planifiées en général

20 20 D’UNE MANIÈRE GENERALE, EN CAS DE PENURIE :  La Confédération décrète l’application du plan OSTRAL  La branche électrique applique les mesures techniques dans son domaine, mais n’est pas en mesure de venir au secours de ses clients  La société civile doit se prendre en charge. Les cantons viennent en aide à la population, dans les limites de leurs moyens  Chaque utilisateur doit finalement s’adapter et limiter au mieux les effets de la pénurie sur sa vie quotidienne  Des mesures de prévention et de préparation sont possibles pour atténuer les effets de la crise Mesures planifiées en général

21 21 Branche électrique ( extrait présentation de M. Urech, directeur RE) Mesures planifiées en général AVANT LA PENURIE

22 22 AVANT LA PENURIE  Amélioration de la sécurité de distribution ( lignes de transport )  Amélioration de la gestion de réseau par le smartgrid  Information des clients sur les dispositions prévus dans le cadre OSTRAL  Réflexion sur l’alimentation des infrastructures critiques permettant d’appliquer le contingentement et collaboration avec les autorités et les entreprises concernées  Incitation des grandes entreprises à développer des installations de cogénération significatives (allègement de la demande)  Disposer d’un parc de groupes de secours mobiles Branche électrique Mesures planifiées en général

23 23ECUBE Pénurie électricité 3. Que peuvent proposer les Planificateurs pour prévenir une pénurie ? Que peuvent proposer les planificateurs ?

24 24ECUBE Pénurie électricité Que peuvent proposer les planificateurs ? Tout d’abord être conscient d’une réalité : L’évolution va dans le sens de moins de consommation spécifique Cs par application, (A) mais de plus en plus d’applications A éviter : Cs x A

25 25ECUBE Pénurie électricité Que peuvent proposer les planificateurs ? Quelles mesures techniquement possibles ?  Diminuer sa consommation d’électricité  Maîtriser son profil de demande électrique (rendre adéquat la demande avec l’offre)  Produire sa propre électricité en partie ou complètement  Avoir la capacité de stocker sa production électrique  Etre en mesure non seulement de stocker mais de fournir sur demande de l’électricité au réseau

26 26  Diminuer sa consommation ( isolation, efficience, comportement)  Prendre conscience et mesurer sa consommation  Audit énergétique  Réfléchir au changement possible de ses habitudes  Prendre les dispositions pour assurer la marche du chauffage en cas d’arrêt de fourniture de l’électricité  Produire soi-même une partie de son électricité, ou éventuellement disposer d’un petit groupe de secours  Eau chaude solaire ou avec bois, avec alimentation de secours Que peuvent faire les planificateurs ? Soutenir les mesures de base bien connues ! ECUBE Pénurie électricité

27 27 Que peuvent faire les planificateurs ? Encourager les mesures d’économie électrique ECUBE Pénurie électricité  Amélioration de l’enveloppe du bâtiment.  Appareils catégorie A  Remplacer les lampes à incandescence par des lampes économiques  Production de chaleur efficace intégrant des énergies renouvelables  Remplacer son chauffage électrique direct  Eviter l’effet rebond (exemple vieux frigo conservé)  Comportement : éteindre les appareils quant on en a pas besoin

28 28ECUBE Pénurie électricité Que peuvent proposer les planificateurs ? Le stockage d’électricité, porteur d’espoir ! L’idéal pour se mettre à l’abri d’une pénurie ou d’un blackout : C’est de produire soi-même son électricité et d’être capable de la stocker !

29 29 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Produire de l’électricité à notre échelle de planificateur, c.a.d. pour des maisons individuelles, des immeubles, des quartiers, des entreprises et des surfaces commerciales, on sait faire !  Groupes de secours  Couplages chaleur-force à gaz, biogaz, diesel  Moteurs Stirling  Micro-turbines  Installations photovoltaïques  Piles à combustible Plus rarement :  Turbine hydraulique (micro-turbinage)  Eoliennes

30 30 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Stocker l’électricité à notre échelle de planificateur, c’est nettement moins évident ! Plusieurs formes de stockage :  Stockage direct d’électricité  Stockage indirect d’électricité Capacité et durée de stockage très variable :  Journalier permettant de lisser le rapport Production/demande  Hebdomadaire voire saisonnier  Annuel

31 31 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Stockage direct d’électricité : comparaison Compressed air ~ 0.5 MJ/kg ~ 0.16 MJ/L (300 bar) Pump water uphill ~ MJ/kg ~ MJ/L (100 m height diff.) Capacitors - Ultracapacitors ~ 0.02 MJ/kg - Supercapacitors ~ 0.01 MJ/kg Batteries - Li ion ~ MJ/kg - NiCd ~ 0.2 MJ/kg - Pb ~ MJ/kg Compressed H MJ/kg ~ 4 MJ/L (350 bar) Gasoline ~ 42 MJ/kg ~ 37 MJ/L Formic acid 5.2 MJ/kg 6.4 MJ/L Compressed air ~ 0.5 MJ/kg ~ 0.16 MJ/L (300 bar) Pump water uphill ~ MJ/kg ~ MJ/L (100 m height diff.) Capacitors - Ultracapacitors ~ 0.02 MJ/kg - Supercapacitors ~ 0.01 MJ/kg Batteries - Li ion ~ MJ/kg - NiCd ~ 0.2 MJ/kg - Pb ~ MJ/kg Compressed H MJ/kg ~ 4 MJ/L (350 bar) Gasoline ~ 42 MJ/kg ~ 37 MJ/L Formic acid 5.2 MJ/kg 6.4 MJ/L

32 32 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Stockage direct d’électricité : quelques pistes d’actualité !

33 33 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Stockage direct d’électricité : quelques pistes d’actualité !

34 34 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Stockage direct d’électricité : quelques pistes d’actualité !

35 35 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Stockage direct d’électricité : quelques pistes d’actualité ! Hydrogen/Energy Storage and Delivery in the Carbon Dioxide - Formic Acid Cycle Prof. Gábor Laurenczy Prof. Gábor Laurenczy EPFL EPFL

36 36 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Hydrogen storage - delivery Classical/ widely used storage H 2 pressureTemperature Volumetric hydrogen density hydrogen gas 200 bar25 °C16 g / l hydrogen gas 350 bar25 °C28 g / l liquid H 2 1 bar (700 bar) °C 70 g / l * formic acid up to 600 bar up to 600 bar 25 °C 53 g / l Nettle Ant Ant

37 37 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Stockage direct d’électricité : sous forme d’acide formique

38 38 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Stockage direct d’électricité : sous forme d’acide formique

39 39 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Stockage indirect d’électricité : quelques pistes!  Stockage de chaleur ou de froid permet de déphaser la demande en électricité pour les processus de production de chaud ou de froid  Utilisation de l’inertie des bâtiments par une gestion anticipée des conditions climatiques (prédictive) déplacement de la demande = quasi stockage à court terme  Combinaison des systèmes de gestion gestion prédictive de la demande en chaleur ou froid en utilisant l’inertie des systèmes combinée avec des stokages et gestion optimisée des prestations des différents appareils électriques du ménage/bureau

40 40 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Stockage indirect d’électricité : un exemple La gestion prédictive du climat intérieur

41 41 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Stockage indirect d’électricité : un exemple La gestion prédictive du climat intérieur

42 42 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Deux projets qui me tiennent à cœur :  Maison individuelle : PV + stockage court  Maison individuelle ou petit immeuble : stockage d’électricité avec acide formique

43 43 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Villa : PV + stockage court d’électricité

44 44 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité OFFRE SOLSTIS  40 panneaux BenQ 265 W Surface : 64 m2 Puissance : 10,6 kW  Production annuelle estimée : 10’600 kWh  Energie refoulée : 8’420 kWh / consommée : 2’120 kWh  Coûts installation PV : a) coût installation solaire CHF TTC 39’652.— b) subvention fédéraleCHF TTC 10’410.— c) coût net CHF TTC 29’242.— d) avantage fiscal évaluéCHF TTC 8’746.— e) coût net tout déduitCHF TTC 20’406.—  Système de gestion et de stockage avec webbox et TiBox Leclanché 3,2 kWh/15’000 cycles Coût supplémentaire :CHF TTC 16’426.— Permet un stockage journalier et lissage de la demande

45 45 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Villa : PV + stockage acide formique + pile à combustible Concept : PV10’000 kWh/an Utilisation directe : 2’000 kWh/an Stockage : Pile à combustible Utilisation totale : Bilans = Première évaluation ! Hydrolise :Hydrogène Acide formique Stock

46 46 Que peuvent faire les planificateurs ? ECUBE Pénurie électricité Merci pour votre attention


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