le rapport 100% ©nergies renouvelables

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Mediapart s'est procuré le rapport commandé par l'Ademe sur une France 100% renouvelable en 2050 : le potentiel énergétique est colossal, et ne coûterait pas beaucoup plus cher que de maintenir le nucléaire. Mais visiblement, il met le ministère ou l'Ademe mal à l'aise puisque sa publication a été repoussée. Nous le publions en intégralité pour ouvrir le débat que l'administration a voulu refermer.

Transcript of le rapport 100% ©nergies renouvelables

  • Vers un mix lectrique100% renouvelable en 2050

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    DUraDmqalAraEt~ LE~

    Rapport final

  • aFI.n

    1. Table des matires1. Table des matires 22. Prambule 5

    2.1 Avant-Propos 52.2 Auteurs 72.3 Rsum excutif 82.4 Executive Summary 92.5 Liste des documents complmentaires 10

    3. Prsentation de ltude 113.1 Objectifs et primtre de ltude 11

    3.1.1 Objectifs 113.1.2 Primtre 11

    3.2 Hypothses structurantes 113.2.1 Gisements 113.2.2 Cots des technologies projetes 2050 143.2.3 Projections de la consommation 183.2.4 Pilotage de la demande 203.2.5 La prise en compte de lala mtorologique 243.2.6 Valorisation du surplus 27

    3.3 Modlisation dtaille 283.3.1 Filires de production EnR 283.3.2 Stockage 323.3.3 Rseau de transport inter-rgional 363.3.4 Modlisation des pays frontaliers 37

    3.4 Mthode, critres et contraintes de loptimisation 383.5 Plusieurs variantes et analyses de sensibilit autour dun cas de rfrence39

    4. Quelles sont les conditions optimales pour un mix lectrique 100% renouvelableen 20509 42

    4.1 Plusieurs mix lectriques sont possibles 424.1.1 Cas de rfrence 434.1.2 Autres mix possibles 47

    4.2 La mixit technologique est essentielle 514.2.1 Complmentarit du solaire et de lolien 514.2.2 Arbitrage entre les filires oliennes terrestres ancienne et nouvellegnration 564.2.3 Une mixit technologique avant tout nationale 58

    2

  • 4.2.4 La place du PV et sa rpartition entre centrales au sol et PV sur toitures60

    4.3 Un systme lectrique flexible et intelligent 624.3.1 Flexibilit infra-journalire 634.3.2 Flexibilit infra-hebdomadaire 654.3.3 Flexibilit inter-saisonnire 66

    4.4 Une augmentation matrise des flux entre rgions 685. Au-del des ides reues sur les nergies renouvelables 69

    5.1 Un mix lectrique 100% renouvelable cot matris 695.1.1 Reconstitution du cot annuel du cas de rfrence 695.1.2 Comparaison du cot entre variantes 715.1.3 Influence des paramtres pour abaisser le cot du systme 72

    5.2 Equilibre offre-demande atteint toute heure de lanne 745.2.1 Comportement lors de phnomnes climatiques plus ou moinsfavorables 745.2.2 Robustesse mtorologique et scurit de la fourniture lectrique 785.2.3 Risque de scheresse 78

    5.3 Une indpendance nergtique sans autarcie 805.4 De fortes contraintes dacceptabilit sociale sont compatibles avec un mix100% renouvelable 815.5 La matrise de la demande est un lment cl pour limiter le cot dunscnario 100% EnR 845.6 Les contraintes dacceptabilit lies au rseau ne sont pas un obstacle 865.7 Un surplus acceptable, en grande partie valorisable 88

    5.7.1 Part du surplus 885.7.2 Valorisation en chaleur 895.7.3 Autres usages non modliss 90

    5.8 Quelle place pour les nergies marines ~ 905.9 Quelle occupation du sol pour un mix 100% renouvelable 9 92

    6. De 40% 100% renouvelable : quelles variations 9 956.1 Hypothses structurantes 956.2 Quel dimensionnement et complmentarit des filires EnR et thermiques?

    956.3 Evolution des besoins de flexibilit et moyens de stockage 1026.4 Evolution des surplus, des principales EnR et des capacits dchanges 1026.5 Evolution du cot 104

    7. Perspectives 1068. Annexes 108

    3

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    a* h *Wi

    8.1 Glossaire. 1088.2 Donnes dtailles 109

    8.2.1 Gisements dtaills par filire 1098.2.2 Productions annuelles par filires 1108.2.3 Puissances installes par filire 1118.2.4 Rpartition des cots 112

    9. Table des illustrations 113

  • _*

    2. Prambule2.1 Avant-Propos

    Cette tude a t finance par lADEME, dans le cadre de rflexions sur lesconditions et les impacts prcis quaurait la mise en place dun approvisionnementlectrique haut taux de pntration des EnR (entre 80% et 100 % en nergie) lhorizon 2050.Les travaux ont dur 14 mois. Ils ont t pilots par lADEME, avec la contribution dela Direction Gnrale de lEnergie et du Climat.Dans un objectif de robustesse et de solidit scientifique, les hypothses,mthodologies et rsultats ont t confronts un comit scientifique constitudexperts nationaux et internationaux du domaine de lnergie, la fois industriels etacadmiques (RTE, AIE, IDDRI, Mto France, SRU, Total). Les membres de cecomit scientifique sont vivement remercis pour leur participation active et leurssuggestions avises.Les lments prsents dans ce rapport, ainsi que leur interprtation, sont lesrsultats des travaux raliss par Artelys, AIRMINES-Persee et Energies Demainmais nengagent aucunement les acteurs du consortium.

    Les calculs reposent sur loptimisation, pour la collectivit, des cotsdinvestissement et de production du parc lectrique, en respectant les contraintestechniques des actifs nergtiques, les contraintes rseau du contexte tudi etlquilibre offre-demande au pas horaire, comme le prsente la Figure 1 (la section3.4 prsente plus de dtails sur la modlisation).

    4%

    Figure 1 - Exemple dquilibre offre-demande au pas horaire. Les productions sajoutent (une couleur par filire) poursatisfaire la demande (en haut a gauche horizon annuel, en bas droite zoom sur 10 jours)

    Le parc lectrique (capacits de production et dinterconnexion) est optimis en sebasant sur des hypothses dvolution du cot des technologies et des combustibleseffectues dans le cadre dune recherche bibliographique complte.5

  • _a~afla1

    Ltude sinscrit dans le contexte suivant:Les cots sont valus du point de vue de la collectivit et ne refltent pas lesopportunits que pourrait avoir un porteur de projet, du fait de dispositifsrglementaires particuliers. Ainsi, une rpartition des cots de fournituredlectricit (par exemple : part nergie / part puissance / part fixe du TURPE,rpartition de la CSPE...) qui ne reflte quimparfaitement la ralit et ladisparit des cots pour la collectivit peuvent rendre rentables certainsprojets pour leur promoteur, alors quils seront non rentables pour lacollectivit.Le march est suppos soumis une concurrence libre et non fausse, sanseffets de pouvoir de march.Les externalits telles que limpact sur lemploi, les bnfices socitauxassocis lmergence dune filire technologique dans un pays(accroissement du savoir-faire, exportations), les externalits nergtiques(indpendance) ou encore lacceptabilit sociale du dploiement dunetechnologie ou dun actif de rseau ne sont pas non plus pris en compte danscette mthodologie.

    Pour lADEME, cette tude sinscrit dans le prolongement des travaux de prospectivenergtique effectus en 2012 dans le cadre de ses cc Visions nergie 2030 et2050 . En 2013-2014, lADEME a dj publi des tudes spcifiques sur lesapplications potentielles du stockage lhorizon 20301, ou sur les technologiespowerToGaz. De faon complmentaire, la prsente tude entend approfondircertains points techniques (celui de lquilibre du rseau lectrique) dans un contexteencore plus ambitieux en termes de taux de pntration des EnR.Avec cette tude, lobjectif premier de lADEME est de dvelopper la connaissancesur les problmatiques lies un mix trs fortement EnR. LADEME est tout faitconsciente que cette tude nest quune premire pierre un difice quil serancessaire de continuer de construire les annes prochaines. Les rsultatsengendrent de nouvelles questions, que de futures tudes pourront trs certainementtraiter.

    . ____________________________________________________

    2012~Exerdce Prospectif rnulti-secteur multi Energie

    Visions 2030~2050

    tEtud Etude Etude vers en systmePEPS P2G electrique 100% renouvelable>

    tudes subsquent . rs :ded r t ,an dy, pcVc e

    En cofinancement avec lATEE et le Ministre du Redressement Productif

    2013:

    2014~

    2015~

    V

    6

  • a rtnaa.

    2.2 AuteursLes travaux ont t raliss par les personnes suivantes:

    Direction de projet (Artelys) : Laurent Fourni Chef de projet (Artelys) : Alice Chiche Modlisation des systmes nergtiques, simulation dquilibres offre-

    demande horaires, optimisation de systmes nergtiques, calculsconomiques (Artelys) : Nathalie Faure, Rgis Bardet, Jean-Christophe Alais

    Connaissance et valuation des EnR non pilotables, mtorologie pourlnergie, et prvision court terme de la production EnR (ARMINESPERSEE) : Robin Girard, Arthur Bossavy, Loc Le Gars

    Modlisation et analyse de la demande nergtique (Energies Demain)Jean-Baptiste Biau, Ugo Piqueras, Colombe Peyrusse

    Artelys est une entreprise spcialise en optimisation, prvision et aide la dcision.A travers la ralisation dune centaine dtudes et de projets logiciels dans ledomaine de lnergie, Artelys est devenu un acteur de rfrence en optimisation etanalyse technico-conomique de grands systmes nergtiques. Artelys anotamment dvelopp une suite logicielle, Artelys Crystal, ddie loptimisationconomique de la gestion et des investissements sur les systmes nergtiques.Le centre ARMINES-PERSEE, Centre commun dARMINES et MINES ParisTech (icidsignant plus particulirement le groupe ERSEI) a dvelopp une expertise sur lamodlisation de la production renouvelable variable et son intgration au systmelectrique au cours des 25 dernires annes. Plus rcemment, les questions delintgration de la production renouvelable au march de llectricit ont t intgres ce domaine dexpertise.Energies Demain a dvelopp depuis plusieurs annes des outils permettant lareconstitution et la projection de la demande nergtique toutes les chellesterritoriales, allant de la commune la France. La modlisation est ralise pourchaque usage individuellement pour chaque typologie dusagers. Lapproche Bottom-up retenue sappuie sur une estimation des besoins unitaires, des tauxdquipements et des modes dutilisation.

    ~d Artelys ARMN~JES 9j~3fl~fl

  • S* b *1

    2.3 Resume executif

  • 2.4 Executive Summary

  • s

    2.5 Liste des documents comp mentairesOn recense ici lensemble des livrables rdigs pour ltude et auxquels il sera faitrfrence dans le prsent document.

    Rfrence Description