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

Contexte de l’étude / Problématique 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

Intégration technique de l ’énergie éolienne 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

Le système électrique Système électrique : 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

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

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 Constitution de réserves sur chaque moyen de production pour assurer le réglage Notions de service système Quelle place pour les éoliennes dans ce système? Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

Raccordement des éoliennes et effets globaux 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 Constitution de réserves sur chaque moyen de production pour assurer le réglage Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

Raccordement des éoliennes et effets locaux 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 Constitution de réserves sur chaque moyen de production pour assurer le réglage Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

Raccordement des éoliennes et effets locaux 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 Constitution de réserves sur chaque moyen de production pour assurer le réglage 40% MAS rotor à cage 20% 0% 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

Raccordement des éoliennes 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 Constitution de réserves sur chaque moyen de production pour assurer le réglage Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

Raccordement des éoliennes 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 Constitution de réserves sur chaque moyen de production pour assurer le réglage Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

Quel raccordement? Tous ces problèmes évoqués ont des solutions 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 Eoliennes pas capables d’assurer tous ces réglages Explication brève des pbs de raccordement des différentes technologies Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

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. Eoliennes pas capables d’assurer tous ces réglages Explication brève des pbs de raccordement des différentes technologies Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

Intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques Evaluation du surcoût dû à l ’intégration de l ’énergie éolienne à l ’horizon 2010 Eoliennes pas capables d’assurer tous ces réglages Explication brève des pbs de raccordement des différentes technologies Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

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 vente Eoliennes pas capables d’assurer tous ces réglages Explication brève des pbs de raccordement des différentes technologies Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

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 Eoliennes pas capables d’assurer tous ces réglages Explication brève des pbs de raccordement des différentes technologies Choix pour l ’étude : coût évité = coût variable du kWh marginal (CRE) Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

Coût environnemental Nombreuses estimations (rapport ExternE) 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) Eoliennes pas capables d’assurer tous ces réglages Explication brève des pbs de raccordement des différentes technologies Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

Externalités + développement de l ’activité économique 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. Eoliennes pas capables d’assurer tous ces réglages Explication brève des pbs de raccordement des différentes technologies Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

Evaluation en fonction des scénarios Evaluation du surcoût de l’intégration de l ’énergie éolienne sur les réseaux électriques Evaluation en fonction des scénarios Eoliennes pas capables d’assurer tous ces réglages Explication brève des pbs de raccordement des différentes technologies Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

Validité des résultats 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 Eoliennes pas capables d’assurer tous ces réglages Explication brève des pbs de raccordement des différentes technologies Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002

Quel avenir pour l’énergie éolienne? 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 Eoliennes pas capables d’assurer tous ces réglages Explication brève des pbs de raccordement des différentes technologies Frédéric Puisais – Mastère OSE 25 septembre 2002