Que peuvent proposer les planificateurs Environnement.ch Audergon Jacques, ingénieur-conseil EPFL/SIA Les Planchettes 28, 1731 Ependes Que peuvent proposer les planificateurs pour prévenir la pénurie d’électricité ? Par Jacques Audergon, ing dipl EPFL/SIA ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateur 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 ? ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Risques de pénurie d’électricité 1. Quels sont les risques de pénurie d’électricité ? ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Risques de pénurie d’électricité Notions de base Coupure d’électricité à large échelle fait suite à un problème technique Offre inférieure à la demande fait suite à un manque d’électricité ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Risques de pénurie d’électricité Quelques exemples ! Un exemple de blackout important 4 novembre 2006, blackout sur une partie de l’Europe La Suisse est épargnée. 15 millions d’habitants touchés ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Quelques exemples ! 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, 22.06.2005 Réseau ferroviaire bloqué de 18h00 à 05h00. 100’000 personnes bloquées dans les trains, certaines pendan une heure. ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Quelques exemples ! Une panne mémorable à Lausanne 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 ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

Parc éoliens et risques de congestions Quels risques pour demain ? Production au N, utilisation au S Parc éoliens et risques de congestions Étude faite par European Wind Integration Study. Particulièrement en Allemagne, la production se faisait plutôt dans le sud du pays, plus près des centres de consommation. Les parcs éoliens sont majoritairement dans le nord du pays. Il est nécessaire de construire des lignes THT pour amener cette énergie, là où les clients la demandent. ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

Production électrique 17 et 18 juin 2013 juin2013 Quels risques pour demain ? Production difficile à écouler, risque d’instabilité Production électrique 17 et 18 juin 2013 juin2013 ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

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

Pour le propriétaire d’un bâtiment Quelles conséquences ? Pour le propriétaire d’un bâtiment 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 07.11.2014 Pénurie électricité

Quelles conséquences ? Autres conséquences

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Quelles conséquences ? Pour une entreprise Principaux appareils touchés Processus alarmes, systèmes de contrôle éclairage téléphone et moyens comm computer, réseaux alimentation en eau chauffage portes électriques, accès ascenseurs ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

CEES Plus d'électricité, que faire ? 27.03.2014 Quels dommages et quelles conséquences ? CEES Plus d'électricité, que faire ? 27.03.2014

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Risques de pénurie d’électricité Evaluation du risque 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 Lors d’un workshop organisé le 13.10.2014 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 !! ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Mesures planifiées en général Quelles mesures sont planifiées en général pour prévenir une pénurie ? ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

Mesures planifiées en général

DELESTAGES ET CONTIGENTEMENTS – PLAN OSTRAL Mesures planifiées en général DELESTAGES ET CONTIGENTEMENTS – PLAN OSTRAL OSTRAL Organisation für Stromversorgung in ausserordentlichen Lagen soit : Organisation pour l’approvisionnement électrique lors de situations extraordinaires Base légale : Ordonnance du 17.02.1993 sur l’organisation d’exécution de l’approvisionnement économique du pays dans le domaine de l’industrie électrique (OEIE)

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

Mesures planifiées en général 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

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

Branche électrique Mesures planifiées en général 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

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent proposer les planificateurs ? 3. Que peuvent proposer les Planificateurs pour prévenir une pénurie ? ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

A éviter : Cs x A Tout d’abord être conscient d’une réalité : 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 ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 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 ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Soutenir les mesures de base bien connues ! 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 ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Encourager les mesures d’économie électrique 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 ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 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 ! ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? 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 ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? 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 ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Stockage direct d’électricité : comparaison Compressed air ~ 0.5 MJ/kg ~ 0.16 MJ/L (300 bar) Pump water uphill ~ 0.001 MJ/kg ~ 0.001 MJ/L (100 m height diff.) Capacitors - Ultracapacitors ~ 0.02 MJ/kg - Supercapacitors ~ 0.01 MJ/kg Batteries - Li ion ~ 0.5-0.7 MJ/kg - NiCd ~ 0.2 MJ/kg - Pb ~ 0.14-0.17 MJ/kg Compressed H2 143 MJ/kg ~ 4 MJ/L (350 bar) Gasoline ~ 42 MJ/kg ~ 37 MJ/L Formic acid 5.2 MJ/kg 6.4 MJ/L ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Stockage direct d’électricité : quelques pistes d’actualité ! ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Stockage direct d’électricité : quelques pistes d’actualité ! ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Stockage direct d’électricité : quelques pistes d’actualité ! ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Stockage direct d’électricité : quelques pistes d’actualité ! Hydrogen/Energy Storage and Delivery in the Carbon Dioxide - Formic Acid Cycle Prof. Gábor Laurenczy EPFL ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

Volumetric hydrogen density Que peuvent faire les planificateurs ? Hydrogen storage - delivery Classical/ widely used storage H2 pressure Temperature Volumetric hydrogen density hydrogen gas 200 bar 25 °C 16 g / l 350 bar 28 g / l liquid H2 1 bar (700 bar) - 253 °C 70 g / l* formic acid up to 600 bar 53 g / l Nettle Ant ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Stockage direct d’électricité : sous forme d’acide formique ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Stockage direct d’électricité : sous forme d’acide formique ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? 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 ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Stockage indirect d’électricité : un exemple La gestion prédictive du climat intérieur ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Stockage indirect d’électricité : un exemple La gestion prédictive du climat intérieur ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Deux projets qui me tiennent à cœur : Maison individuelle : PV + stockage court Maison individuelle ou petit immeuble : stockage d’électricité avec acide formique ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Villa : PV + stockage court d’électricité ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? 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 fédérale CHF TTC 10’410.— c) coût net CHF TTC 29’242.— d) avantage fiscal évalué CHF TTC 8’746.— e) coût net tout déduit CHF 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 ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Villa : PV + stockage acide formique + pile à combustible Bilans = Première évaluation ! Concept : PV 10’000 kWh/an Utilisation directe : 2’000 kWh/an Stockage : Hydrolise :Hydrogène Acide formique Stock Pile à combustible Utilisation totale : ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité

ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité Que peuvent faire les planificateurs ? Merci pour votre attention ECUBE 07.11.2014 Pénurie électricité