L’énergie électrique Transit ?

Facteur 3

Sources de l’électricité Européenne

Rejet de CO2 par kWh dans le monde (gC/kWh)

Production mondiale d’électricité par source

Historique consommation en France

La pointe annuelle de consommation. Problématique de sécurité de l’équilibre offre-demande. Il n’est pas possible de stocker l’électricité (en très grande qty). La production doit égaler la consommation surtout lors des quelques jours (quelques heures par an) de très fortes demandes. Vendredi 27 janvier 2006 à 19h00=> T° moyenne en France de –1,1°C et EJP non sollicité. Rem: 25 janvier 2007 (T° identique) => 85,8 GW avec effacements sollicités (2,3 GW). P33 doc RTE Explication des condition s de Températire des pointes et des effacements…

34 unités de 900 MW (880 à 915) mis en service entre 77 et 87 Nucléaires: 58 groupes REP (réacteurs à eau pressurisée) répartis en 3 paliers: 34 unités de 900 MW (880 à 915) mis en service entre 77 et 87 20 unités 1300 MW (1300 à 1335) 85 et 93 4 unités 1500 MW 96 99 Nucléaires: 58 groupesREP (réacteurs à eau pressurisée) répartis en 3 paliers: 34 unités de 900 MW (880 à 915) mis en service entre 77 et 87 20 unités 1300 MW (1300 à 1335) 85 et 93 4 unités 1500 MW 96 99

Production de CO2 par source d’énergie électrique

Puissance appelée par la consommation intérieure pour la journée la plus chargée et la journée la moins chargée en puissance 1879 GWh 1733 GWh 851 GWh 817 GWh

RTE: Total injecté: 520,5 TWh pour 11,5TWh de pertes => 2,2% RTE: Total injecté: 520,5 pour 11,5 de pertes => 2,2% RTE: Total injecté: 520,5 TWh pour 11,5TWh de pertes => 2,2%

Monotone des puissances appelées par la consommation intérieure en 2006

Évolution du parc de production en France P max installée en GW Production en TWh Total Nucléaire et classique Nucléaire Thermique classique Hydraulique Production totale Nucléaire et classique Conso intérieure Classique enr hors hydraulique

Part relative des différents combustibles en France Gaz Charbon Fuel Nucléaire Hydro

L’hydraulique Disponible, écologique, rentable, il représente environ 15 % de la production (renouvelable) 500 usines = 23 GW 1400 usines non EDF = 2 GW Souple  rôle d’équilibre et de secours Stockage de l’énergie Energie renouvelable

Les différents types de groupes hydrauliques En fonction de la durée de stockage possible : Fil de l ’eau Eclusée Lac < 2h 2h < T < 400h > 400 h En fonction de la hauteur de chute (HC): Kaplan (axial) Francis (radial) Pelton 5 m < HC < 70 m 20 m < HC < 750 m 200 m < HC < 1500 m

Turbine Pelton

Turbine Kaplan Turbine Francis

Exemples d’usines hydrauliques Sainte croix du Verdon (type lac) Roselend (type lac)

Exemples d’usines hydrauliques Serres Ponçon (type lac) Tigne (type lac)

Exemples d’usines hydrauliques Grand Maison (type STEP) Granval (type éclusée)

Usine marémotrice de la Rance

Les moyens de production hydraulique peuvent être classés en deux grandes catégories : • l’énergie au fil de l’eau résultant du turbinage d’apports non contrôlés par des réserves (réserve 2 h) ; • l’énergie modulable résultant du turbinage d’apports transférables dans le temps : - les éclusées dont les possibilités de réserve sont comprises entre 2 et 400 heures ; - les lacs dont les possibilités de réserve sont > 400 heures. - Les stations de transfert d’énergie par pompage : Ce dernier type d’installation consiste à échanger de l‘eau entre un bassin supérieur et inférieur séparés par une dénivellation importante. L’eau du bassin inférieur est pompée vers le bassin supérieur pendant les heures creuses de consommation ; elle est destockée du bassin supérieur vers le bassin inférieur pendant les heures pleines de consommation pour produire une énergie de plus gande valeur. L’exploitation d’un tel équipement se traduit par un bilan physique négatif, le rendement global étant de l’ordre de 75 %. Cette opération se justifie dans la mesure où elle permet : de réaliser des économies de combustibles en turbinant pendant les périodes de fortes demandes de l’eau stockée en utilisant une énergie de plus faible coût ; de participer à la marge d’exploitation (voir module sur les marges) ; de diminuer le nombre de baisse des groupes nucléaires pour de courte durée qui peuvent s’avérer coûteuses.

Les stations de transfert d’énergie par pompage : Ce dernier type d’installation consiste à échanger de l‘eau entre un bassin supérieur et inférieur séparés par une dénivellation importante. L’eau du bassin inférieur est pompée vers le bassin supérieur pendant les heures creuses de consommation ; elle est déstockée du bassin supérieur vers le bassin inférieur pendant les heures pleines de consommation pour produire une énergie de plus grande valeur. L’exploitation d’un tel équipement se traduit par un bilan physique négatif, le rendement global étant de l’ordre de 75 %. Cette opération se justifie dans la mesure où elle permet : de réaliser des économies de combustibles en turbinant pendant les périodes de fortes demandes de l’eau stockée en utilisant une énergie de plus faible coût ; de participer à la marge d’exploitation; de diminuer le nombre de baisse des groupes nucléaires pour de courte durée qui peuvent s’avérer coûteuses.

Utilisation des performances dynamiques de l’hydrauliques Des performances et des caractéristiques spécifiques. L’hydraulique a des atouts spécifiques par rapport aux autres sources de production, dus non seulement à ses remarquables performances dynamiques mais aussi à la qualité de son «combustible». Rapidité d’intervention Les centrales hydrauliques, en raison de leur capacité de démarrage presque instantané, sont aptes à répondre immédiatement aux appels exigés pour compenser les déséquilibres Production-Consommation ou lever des contraintes sur le réseau de Transport (par exemple les 1000 MW de Montézic sont disponibles en moins de 3 min). Souplesse de fonctionnement Des contraintes technologiques très faibles autorisent les modulations les plus fines afin de permettre un parfait ajustement aux variations des courbes de charge journalières sans pertes importantes de rendement ainsi que la possibilité de démarrage en autonome. Cette souplesse de fonctionnement est utilisée lors des accroissements brutaux de consommation là où d’autres moyens de production seraient incapables de réaliser l’ajustement. A titre d’exemple, les variations de consommation liées aux enclenchements tarifaires.

Les premiers groupes utilisés sont ceux dont l’énergie est fatale : «fil de l’eau», autoproduction. Les groupes thermiques sont ensuite démarrés suivant le barème de coût d’ordre, avec prise en compte du coût de démarrage éventuel. Les groupes hydrauliques modulables et la production des stations de transfert d’énergie par pompage sont placés de façon à valoriser au maximum leur production. Commenter le plan de production de la journée record du 4 janvier 1993 ci-contre (journée d’hiver type). Le plan de production prévisionnel tient compte des marges d’exploitation nécessaires. Les premiers groupes utilisés sont ceux dont l’énergie est fatale : «fil de l’eau», autoproduction. Les groupes thermiques sont ensuite démarrés suivant le barème de coût d’ordre, avec prise en compte du coût de démarrage éventuel. Les groupes hydrauliques modulables et la production des stations de transfert d’énergie par pompage sont placés de façon à valoriser au maximum leur production.

Le thermique à flamme Représente environ 5 % de la production 54 EDF en France = 17 GW 430 non EDF = 5 GW Plus «cher» en € et CO2 Réduction des émissions polluantes  NOx, SO2  investissements Pas de développement EDF prévu

Le Nucléaire 57 réacteurs = 63 GW Indépendance énergétique Compétitif  exports Fiable  disponibilité : +/- 82 %  sécurité Ecologique ...  pas de CO2 (accord de Kyoto)  mais gestion des déchets

Puissance GW (GW = 1 million de kW) Hydraulique fil de l'eau S’ajuster en permanence à la demande 24 h 70 60 50 40 30 20 10 2 4 6 8 12 14 16 18 22 Puissance GW (GW = 1 million de kW) Hydraulique fil de l'eau Nucléaire Thermique Hydraulique lacs

Les énergies renouvelables L’hydraulique L’éolien Le photovoltaïque : sites isolés, applications spécifiques La biomasse La géothermie Dév. durable

775 MW installés (janvier 2006) Puissances éolienne installées en France 775 MW installés (janvier 2006) 13500 MW comme objectif 2013

Puissance éolienne installée dans le monde L’Allemagne, l’Espagne, les Etats-Unis, le Danemark, l’Inde disposent de 80 % de la puissance mondiale installée 6400 MW installés en 2005 en Europe 11400 MW installés en 2005 dans le Monde

L’éolien : exemple de l’Allemagne Saturation de l’éolien terrestre à 20 000 MW (242 W/hbt) soit 36 TWh annuels Contribution de l’éolien en mer avec incertitude sur le décollage : à partir de 2010 … ou plus tard Probable en mer : 7 500 MW soit 24 TWh en 2015 Maxi : 10 000 MW soit 32 TWh en 2015

Évolution technologique des éoliennes