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Les énergies renouvelables et le stockage

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Les énergies renouvelables et le stockage Cédric Philibert, Division des Energies Renouvelables, AIE SEE, Paris, 10 avril 2018 2 © IEA 2017 Les enchères réduisent les prix sur l’ensemble de la chaîne de valeur. Près de la moitié des nouvelles capacités 2017 – 2022 viennent d’enchères pour des contrats d’achat d’électricité à long terme. Prix moyens des enchères pour l’éolien et le solaire par date de mise en service Les coûts de l’éolien et du solaire en chute libre 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 USD/MWh Onshore wind average auction price Solar PV average auction price Source: RE Market Report 2017 Latest CSP auction price 3 © IEA 2017 Les renouvelables au coeur de la transition énergétique Accélérer les investissements dans l’efficacité énergétique et les renouvelables est indispensable au succès des accords de Paris Réductions globales d’émissions de CO2 Gt 18 22 26 30 34 38 2010 2020 2030 2040 Central Scenario Efficiency Renewables CCS Nuclear Fuel switching Other 2 °C Scenario Source: WEO 2016 4 © IEA 2017 D’ici 2040, le PV prendra la tête des capacités mondiales Moyennes annuelles des additions nettes de capacités dans le Sustainable Development Scenario Renewables Nuclear Gas Coal Renewables Nuclear Gas Coal -50 100 150 200 250 300 GW 50 2010-2016 2017-2040 Solar PV Wind Other 0 Solar PV Wind Other La Chine, l’Inde & les USA en tête du développement du PV, L’Europe en tête du développement éolien terrestre et maritime. Source: WEO 2017 5 © IEA 2017 Les variables ont d’abord fait peur… • Allemagne, 1993, électricité éolienne 0.1% de la production annuelle - “Les énergies renouvelables comme l’hydroélectricité, le solaire et le vent ne peuvent pas couvrir plus de 4% de notre consommation d’électricité – même à lon terme” - Déclaration commune des électriciens allemands, Die Zeit, 30 Juillet 1993 • Irlande, 2003, électricité éolienne 2% de la production annuelle - “Cette quantité d’électricité éolienne crée un risque accru pour la sécurité et la stabilité du système électrique, dont l’opérateur du réseau de transport estime qu’il excède le niveau normalement accepté par un opérateur prudent “ - Kieran O'Brien, Directeur du ESB National Grid, Irlande, 1er Décembre 2003 6 © IEA 2017 Eolien et solaire: l’integration dans les réseaux devient clé Des systems électriques plus flexibles, des politiques et dessins de marchés adaptés pemettent l’intégration de plus grande quantités d’éolien et de solaire d’une manière sûre et économique Pourcentage d’ERV dans la production d’électricité 2016-22 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% Japan Brazil India China United States Australia Italy United Kingdom Germany Spain Ireland Denmark % of total generation PV share in 2016 Wind share in 2016 Additional PV share in 2022 Additional wind share in 2022 Source: Renewables 2017 7 © IEA 2017 Mal intégrée l’énergie renouvelable est gaspillée Le niveau de dissipation est un bon indicateur de l’intégration, plus que de la proportion de variables Pénétration éolienne et taux de dissipation, 2012-2015 Grids + + + o + o o o o o o Generation + + + + + o o + o + - Operation + + + + + + + + + + - Wind penetration level in the energy mix (left axis) Curtailment rate (right axis) 8 © IEA 2017 Les différentes phases de l’intégration Phase Description 1 La capacité variable reste insignifiante à l’échelle du système 2 Les opérateurs remarquent les capacités variables 3 La flexibilité devient nécessaire avec de plus grandes oscillations dans l’équilibre demande production 4 La stabilité devient un problème, alors que les capacités variables couvrent près de 100% de la demande à certains moments 5 Des excédents de production apparaissent régulièrement; pousser plus avant l’électrification devient nécessaire 6 Couvrir les déficits saisonniers et alimenter l’économie entière nécessite du stockage inter-saisonnier et des combustibles synthétiques 9 © IEA 2017 Très peu de pays ou de régions se confrontent déjà aux question de stabilité liées au manque d’inertie Où en sont les divers pays IE S. AU DK DE ES UK IT PT GR BR CL IN NZ CN AT SE CAISO ERCOT AU ID TH PJM MX 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% Phase 4 - Assurer la stabilité Phase 3 – Augmenter La flexibilité Phase 2 – Améliorer Les opérations Phase 1 - RAS 0% Proportion de renouvelables variables 10 © IEA 2017 L’équilibre est une question technique, que les opérateurs du monde entier savent résoudre de longue date du fait de la variabilité de la demande et des aléas de la production et du transport Les défis de l’intégration: l’équilibre production/conso 0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 Power (MW) Demand Net load Possibles excèdents Faible contribution à la demande de pointe Rampes plus fortes et longues 11 © IEA 2017 L’intégration des variables réduit la demande d’électricité en base plus que la demande de pointe 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 2 000 4 000 6 000 8 000 Net load (GW) heures 0.0% 2.5% 5.0% 10.0% 20.0% Les minimas sont plus bas Changements de taux d’utilisation Base Mid- merit Pointe Mid- merit Pointe Mid- merit Base - Les maxima restent élevés Les défis de l’intégration: les durées d’utilisation 12 © IEA 2017 L’étude d’EDF montre que le besoin de capacités de pointe augmente tandis que celui de capacités de base diminue Emissions moyennes CO2 avec 60% RE = 125 g CO2 /kWh (Emissions moyennes CO2 aujourd’hui = 350 g CO2/kWh) European thermal installed capacity No Wind & Solar Total : 444 GW With Wind & Solar Total : 352 GW GW 89GW 250GW 71GW 34GW 89GW 78GW 86GW 99GW 0 50 100 150 200 250 300 Nuclear Coal CCGT OCGT 60% renouvelables en Europe (étude EDF) 13 © IEA 2017 3) Augmenter la flexitilité du système Réseaux Production Stockage Gestion demande 1) Un développement “amical pour le système” La flexibilité est la clé de l’intégration 2) Des opérations et marchés mieux conçus Diversité technique et géographique Conception Prévision Cadre législatif Opérations de marché 14 © IEA 2017 Les solutions sont multiples Wind + PV Solaire thermodynamique Pumped-hydro Demand-side response A good power mix, demand side response, and electricity storage can contribute to integrate variable renewables together with CSP 15 © IEA 2017 Le potentiel des STEP est loin d’être épuisé 16 © IEA 2017 Le prix des batteries diminue vite 17 © IEA 2017 Le besoin de stockage augmentera • Attractiveness of storage is highly context-specific, but increases greatly across all scenarios • Depending on the system, flexibility from demand response could provide greater returns Source: Energy Technology Perspectives 2014 18 © IEA 2017 Pour conclure • Les défis de l’intégration de l’éolien et du solaire s’avèrent souvent plus faciles à résoudre que prévu dans les vastes zones interconnectées - Les difficultés arrivent plus vite dans les petits systèmes • Les barrières peuvent être techniques, économiques ou institutionnelles • Les problèmes et les solutions sont différents à chaque phase - Utiliser mieux la flexibilité disponible est souvent moins chère que d’autres options • Un déploiement de renouvelables bien conduit limite les difficultés d’intégration - Une planification intégrée est la clé du succès à long terme