05/10/2012

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Contribution des bâtiments à la sécurisation des réseaux électriques

Concevoir et gérer des bâtiments « smart grid compatibles »

Marc Petit

marc.petit@supelec.fr

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• La structure du système électrique

• Contraintes d’un réseau électrique

• Caractérisation de la consommation électrique

• Des régions spécifiques (Bretagne et PACA)

• L’effacement : définition, pourquoi et comment ?

• Le pilotage de la charge : un outil pour l’intégration des EnR

• Besoin des smart buildings

• Conclusion

Sommaire

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• Un réseau de transport 400 kV à 63 kV (RTE)

• Réseaux maillés (100 000 km)

• Raccordement des moyens de production centralisés

• Réseau 400 kV interconnecté

• Un réseau de distribution 20 kV et 400 V (ErDF et ELD)

• Réseaux arborescents (1 200 000 km)

• Raccordement de production distribuées (éolien, PV, cogen, µ-hydro)

• Acteurs

• Gestionnaires de réseaux, producteurs,

• Fournisseurs, consommateurs, opérateurs d’effacement

• + la CRE

Structure du réseau électrique

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• Equilibre P=C à tout instant

• Le système électrique fonctionne en puissance

• P=C garantit F = 50Hz

• P=C assuré par les groupes

• Nécessite une bonne prévision de ma consommation

• Maintien de la tension autour de Unom

Pour les réseaux de distribution :

• la tension baisse du poste vers les charges

• Gestion par le dimensionnement (longueur des départs et charges

raccordées)

• Les limites thermiques des ouvrages

Contraintes du système électrique

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• Prévision de

consommation

• Répartition (2011)

• Résidentiel (33%)

• Tertiaire (27%)

• Industrie (25%)

Consommation électrique

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(source : RTE, 2012)

• Cas du 08 février 2012

• Chauffage résidentiel > 2 à 3 fois le chauffage tertiaire

• Chauffage ≈ 35 % de la consommation à la pointe du soir

Consommation : usages

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(source : RTE, 2012)

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• 12 % de la consommation

• Tendance en ralentissement

• Effets de la RT2012

• Forte thermo-sensibilité (2300 MW/°C)

Consommation : chauffage électrique

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Part du chauffage électriquedans les logements neufs

(source : RTE, 2012)

• Éclairage : 1er poste de conso dans le tertiaire (24TWh/an)

• 35% bureaux

• 50% santé

• 60% lycées

• Solutions de réduction

• LED, fluo, détecteurs de présence, variateurs

• Ademe : potentiel de -77% pour les bâtiments scolaires

Consommation : éclairage

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(source : RTE, 2012)

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• 40% d’augmentation de la pointe record entre 2001 et 2012

• 10% d’augmentation des TWh

La pointe de consommation

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(source : RTE, 2012)

• Bretagne et PACA-Est sont des péninsules électriques

• Très peu de production locale � Consommation importée

• Difficultés dans la gestion du réseau (tension basses en bout de ligne)

• Besoins de réduire la consommation dans les périodes critiques

(pointes ou incidents)

Des régions spécifiques

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• Baisse de puissance électrique appelée au point de

raccordement, sur sollicitation externe, pendant un temps

donné, résultant d’une action qui modifie le comportement

du consommateur (CURTE)

� Demand Response

• Durée : > 30min

• Action différente des tarifs EJP, Tempo

L’effacement : définition

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• Pour réduire le besoin en capacités de production de

pointe

• Pour contribuer à réduire les émissions polluantes

• Pour participer à l’équilibre P=C (système ou RE)

• Pour répondre à une contrainte du réseau pour éviter un

délestage brutal :

• Congestion (réseau de transport ou distribution)

• Problème de tension basse

L’effacement : pourquoi ?

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• Analyser l’infrastructure consommatrice

• Identifier les potentiels de flexibilité : quelle puissance ?

pendant combien de temps ?

• Cibles : charges CVC (climatisation, ventilation,

chauffage), éclairage (?), recharge VE/VHR

• Installer des équipements de contrôle-commande, smart

meters (pour évaluer la quantité effacée)

• Acteur : l’agrégateur pilote les charges

L’effacement : comment ?

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• La quantité effacée a une valeur car elle évite le recours à

un moyen de production (coût de combustible, CO2)

• Dédommager le consommateur pour sa flexibilité (adapter

l’utilisation d’un outil industriel, réduction temporaire du

confort thermique)

• L’agrégateur se charge de la valorisation (mécanisme de

capacité, mécanisme d’ajustement). Besoin d’agréger un

volume suffisant (> 10MW)

L’effacement : valorisation ?

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• MDE : réduction durable de l’énergie consommée

• Effacement : réduction ponctuelle de la puissance

consommée. Pas nécessairement de baisse de l’énergie

consommée

L’effacement vs MDE

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• Problématique des énergies renouvelables : production

intermittente difficile à prévoir

• Intermittence à gérer pour garantir P=C : action sur le

production ou la consommation

• Couplage de la consommation avec la production EnR :

• EnR avec des charges stockable (chaleur, froid, VE/VHR)

• solaire avec la climatisation/chauffage

• Pour réduire un contrainte locale du réseau électrique

• Favoriser l’autoconsommation

L’effacement et les EnR

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• Secteur résidentiel/tertiaire : 60% de la consommation

• Besoins de bâtiments flexibles et pilotables

• Charges stockables : ECS, inertie des bâtiments

• Moyens de production intégrés (PV)

• Développer les smart appliances

• Deux axes

• Nouveaux bâtiments : penser leur flexibilité dès la conception, mais

puissance effaçable faible si BBC

• Bâtiments anciens : améliorer leur inertie, mise en place de capteurs et

compteurs/sous-compteurs, architecture électrique adaptée

Pourquoi des smart buildings ?

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• Le système électrique a besoin d’une demande flexible

• Résidentiel et tertiaire : 60% de la conso

• Forte thermo-sensibilité liée au chauffage électrique

• Les bâtiments sont un élément clé d’une consommation

flexible et de la MDE

Conclusion

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