Ademe rapport final_mix_energetique_100%_renouvelable

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  • Rapport final

    Un mix lectrique 100% renouvelable ? Analyses et optimisations

    Un travail d'exploration des limites du dveloppement des nergies renouvelables dans le mix lectrique mtropolitain un horizon 2050.

  • 2

    1. Table des matires 1. Table des matires .............................................................................................. 2

    2. Prambule ........................................................................................................... 6

    Edito .............................................................................................................. 6

    Rsum excutif ............................................................................................ 9

    Contexte et objectifs ............................................................................... 9

    Mthodologie adopte et principales hypothses ................................... 9

    Principaux enseignements techniques .................................................. 13

    Limites et perspectives de ltude ......................................................... 19

    Auteurs ........................................................................................................ 20

    Liste des documents complmentaires ....................................................... 22

    3. Prsentation de ltude ...................................................................................... 23

    Objectifs et primtre de ltude .................................................................. 23

    Objectifs ................................................................................................ 23

    Primtre .............................................................................................. 23

    Hypothses structurantes ............................................................................ 23

    Gisements ............................................................................................. 23

    Cots des technologies projetes 2050 ............................................. 26

    Projections de la consommation ........................................................... 30

    Pilotage de la demande ........................................................................ 32

    La prise en compte de lala mtorologique ....................................... 37

    Valorisation du surplus .......................................................................... 39

    Modlisation dtaille .................................................................................. 39

    Filires de production EnR .................................................................... 40

    Stockage ............................................................................................... 43

    Rseau de transport inter-rgional ........................................................ 47

    Rseau de distribution .......................................................................... 48

    Modlisation des pays frontaliers .......................................................... 50

    Dynamique infra-horaire non finement reprsente .............................. 51

    Mthode, critres et contraintes de loptimisation ........................................ 53

    Plusieurs variantes et analyses de sensibilit autour dun cas de rfrence 54

    4. Quelles sont les conditions optimales pour un mix lectrique 100% renouvelable en 2050 ?.................................................................................................................. 57

    Plusieurs mix lectriques sont possibles ..................................................... 57

    Cas de rfrence .................................................................................. 58

    Autres mix possibles ............................................................................. 63

  • 3

    La mixit technologique est essentielle ....................................................... 67

    Complmentarit du solaire et de lolien ............................................. 67

    Arbitrage entre les filires oliennes terrestres ancienne et nouvelle gnration ......................................................................................................... 71

    Une mixit technologique avant tout nationale ..................................... 73

    La place du PV et sa rpartition entre centrales au sol et PV sur toitures 75

    Un systme lectrique flexible et intelligent ................................................. 77

    Flexibilit infra-journalire ..................................................................... 78

    Flexibilit infra-hebdomadaire ............................................................... 80

    Flexibilit inter-saisonnire ................................................................... 81

    Une augmentation matrise des flux entre rgions .................................... 83

    Un cot de renforcement modr du rseau de rpartition ......................... 84

    Un faible impact de la modlisation du rseau de rpartition sur le mix optimal 85

    Un cot limit du rseau de rpartition ................................................. 86

    Une rpartition rgionale proportionnelle la capacit dEnR diffus installs ............................................................................................................. 86

    5. Au-del des ides reues sur les nergies renouvelables................................. 88

    Un mix lectrique 100% renouvelable cot matris ................................. 88

    Reconstitution du cot annuel du cas de rfrence .............................. 88

    Comparaison du cot entre variantes ................................................... 90

    Influence des paramtres pour abaisser le cot du systme ................ 92

    Cot dun scnario 100% renouvelable aux technologies moins mature 94

    Equilibre offre-demande atteint toute heure de lanne ............................ 98

    Comportement lors de phnomnes climatiques plus ou moins favorables .......................................................................................................... 98

    Robustesse mtorologique et scurit de la fourniture lectrique..... 103

    Risque de scheresse ........................................................................ 104

    Une indpendance nergtique sans autarcie .......................................... 106

    De fortes contraintes dacceptabilit sociale sont compatibles avec un mix 100% renouvelable ............................................................................................. 107

    Hypothses ......................................................................................... 107

    Impact de contraintes dacceptabilit .................................................. 108

    La matrise de la demande est un lment cl pour limiter le cot dun scnario 100% EnR ............................................................................................ 112

    Le stockage de court terme : une alternative possible la flexibilit dynamique de la demande .................................................................................. 114

  • 4

    Hypothses de la variante .................................................................. 114

    Impacts de labsence de solution de flexibilit dynamique de la demande 116

    Les contraintes dacceptabilit lies au rseau ne sont pas un obstacle... 119

    Un surplus acceptable, en grande partie valorisable ................................. 122

    Part du surplus .................................................................................... 122

    Valorisation en chaleur ....................................................................... 122

    Autres usages non modliss ............................................................. 123

    Quelle place pour les nergies marines ? ................................................. 124

    Quelle occupation du sol pour un mix 100% renouvelable ? .................. 126

    Evolution des besoins de rserve .......................................................... 129

    A partir de quels cots linstallation des filires devient-elle rentable pour le systme ? ............................................................................................................ 130

    Comment voluent les prix de marchs ? .............................................. 131

    Prix SPOT ........................................................................................ 131

    Rentabilit des filires ...................................................................... 132

    6. De 40% 100% renouvelable : quelles variations ? ....................................... 134

    Hypothses structurantes .......................................................................... 134

    Quel dimensionnement et complmentarit des filires EnR et thermiques ? 134

    Evolution des besoins de flexibilit et moyens de stockage ...................... 141

    Evolution des surplus, des principales EnR et des capacits dchanges . 141

    Evolution du cot ....................................................................................... 143

    Impact de contraintes dacceptabilit pour un scnario 80% EnR ............. 144

    A 80% EnR, les contraintes dacceptabilit impactent essentiellement la filire olienne terrestre ................................................................................... 145

    A 80% EnR, les contraintes dacceptabilit induisent une production globalement plus localise .....