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Plus ou moins de nucléaire, d'éolien, de photovoltaïque, combien cela coûte-t-il ? Et quelles autres conséquences ?
Pourquoi publier cette feuille de calcul une notice d'utilisation simplifiée quelques résultats la feuille de calcul une notice d'utilisation la pertinence de ce modèle de simulation simplifié Pourquoi cette feuille de calcul ? Sur les capacités, les besoins de stockage, les dépenses, des valeurs sont avancées par différents organismes et institutions mais on a souvent du mal à savoir comment elles sont justifiées et, surtout, on est incapable de voir de quoi elles dépendent et d'étudier d'autre hypothèses En comparant les dépenses avec plus ou moins de nucléaire ou d'éoliennes ou de photovoltaïque pour une même consommation et une même émission de CO2, cette feuille de calcul permet, entre bien autres choses, de donner un coût à la décision d'augmenter la capacité de production de l'électricité renouvelable. Pour être complet, cette évaluation doit être acompagnée de l'évaluation des dépenses d'économie d'énergie permettant de diminuer la consommation d'électricité. La version initiale a été complétée pour simuler le système de production d'électricité et d'hydrogène (par électrolyse). En effet, on ne peut raisonner sur l'hydrogène obtenu par électrolyse que dans le cadre d'une système qui englobe électricité et hydrogène : c'est SimelSP2. Cet outil de simulation, SimelSP2 1- permet à tout le monde de choisir ses hypothèses - sur la consommation
d'énergie,
L'utilisateur
introduit la consommation finale (hors les pertes en ligne) et la
consommation des électrolseurs qui s'alimentent sur le
réseau électrique en continu sauf pendant les
périodes de pointe. Quant au profil horaire de consommation,
l'utilisateur a l choix entre plusieurs options : comme en 2013, ou
comme en 2012, ou comme le suppose l'ADEME dan son scénario "100
% renouvelable". Autre possibilité : l'utilisateur peut
spécifier la consommation annuelle pour le chauffage ; alors SimelSP2
calcule la consommation heure par heure en appliquant un coefficient
multiplicateur à la consommation pour le chauffage telle que la
suppose l'ADEME. L'utilisateur peut aussi, cinquième option,
introduire un profil horaire de consommation de son choix.
Cette chronique horaire de consommation peut être modifiée de deux façons : par des déplacements de consommation ou par un effacement définitif. L'utilisateur indique d'une part la quantité maximum pouvant être déplacée avant d'être compensée (en GWh), d'autre part la puissance maximum pouvant être effacée (en GW). - sur la composition
du
parc de production : nucléaire, éoliennes,
photovoltaïque, fleuves, lacs, biomasse, biogaz, fossile non
pilotable
- sur la limite minimum de production des machines tournantes et sur la possibilité de diminuer cette limite voir ici . - sur deux
procédés de
"stockage", d'une part les batteries, d'autre part la production
d'hydrogène pour produire du gaz de synthèse qui sera
utilisé pour
produire de
l'électricité
- sur le coût
des
différents procédés de production et de stockage,
- sur les dépenses spécifiques pour remplacer l'électricité effacée - sur la capacité des lignes électriques qui permettent d'importer ou d'exporter ou sur la capacité des équipements pouvant consommer les excédents de production électrique notamment pour produire de l'hydrogène - sur le coût d'un électrolyseur - sur le surcoût de la distribution selon la capacité de production intermittente (éolien et photovoltaïque). 2- à partir de ces hypothèses, il calcule - la consommation de
gaz fossile ou d'importation ; la production de gaz de synthèse
pouvant être utilisé hors du système
électrique.
- les possibilités de production pouvant être exportées ou utilisées à produire de l'hydrogène ou de la chaleur - les dépenses annuelles de chaque moyen de production (nucléaire, éolienne, PV et gaz) et de chaque moyen de stockage, et le total des ces dépenses pour répondre à la demande finale d'électricité Pour ce calcul, les
dépenses d'équipement (CAPEX) sont réparties en
annuités constantes sur la durée de vie de
l'équipement -
c'est la méthode LCOE, levelised cost of energy, très
généralement utilisée, notamment par la Cour des
Comptes.
- la dépense totale de
production d'électricité et d'hydrogène
le coût de production d'hydrogène se calcule par différence entre les dépenses totales avec ou sans hydrogène pour une même consommation finale d'électricité
Une autre
version de cette feuille de calcul s'appuie sur les chroniques horaires
de consommation et d'activité éolienne de chacune des
années de 2012 à 2017. Pour une même consommation
annuelle et pour un même parc de production, les résultats
d'une
année à l'autre sont proches les uns des autres - sauf
sur la puissance nécessaire des moyens de production de pointe,
qui peut être très différente selon la pointe de
froid et selon qu'il y a ou non du vent pendant les pointes de froid.
SimelSP2 montre
comment l'électricité interagit avec les autres formes
d'énergie.SimelSP2
indique
heure par heure et pour l'ensemble de l'année les
possibilités de production à bas coût disponibles
pour autre chose que la
demande française
d'électricité. Cette disponibilité peut être
utilisée pour produire du biocarburant par exemple, ou pour
être exportée ou pour produire de l'hydrogène ou de
la chaleur ou, à défaut, être abandonnée (en
baissant de régime des réacteurs
nucléaires ou en écrétant la production
éolienne et photovoltaïque).
SimelSP2 peut
simuler un effacement définitif à l'initiative du
fournisseur sans préavis pour quelques minutes ou plusieurs
semaines. Tel est le cas de consommateurs équipés de chauffages hybrides.
Dans le cas d'une forte proportion d'éolienne et de
photovoltaïque, la valeur d'un MWh ainsi effacé est
supérieure à 400 €/MWh.
SimelSP2 simule aussi la production d'hydrogène "en base moins la pointe" ; la consommation d'électricité est constante mais s'efface lorsque les sytème doit faire appel aux TAC ou groupes électrogènes. SimelSP2 calcule le total des dépenses de production d'électricité et d'hydrogène, ce qui permet de calculer le coût de l'hydrogène en comparant les dépenses totales avec plus ou moins d'hydrogène. SimelSP2 popose une option qui tient compte de la contrainte qui limite l'entrée des productions éolienne et photovoltaïque car ces moyens de production n'apportent pas au réseau électrique l'inertie mécanique dont il a besoin pour sa stabilité. Si la capacité nucléaire installée est supérieure à une certaine valeur dépendant de la consommation, elle est suffisante pour apporter l'inertie dont le réseau a besoin. Sinon, il faut apporter au réseau l'inertie de machines tournantes qui ne produisent pas d'électricité - ou, si c'est possible, des dispositifs électroniques ad hoc. SimelSP2 permet de visualiser l'utilité des batteries s'ajoutant aux moyens de stockage existants et de mesurer combien leur utilité peut être grande pour quelques GW et presque disparaître au-delà. SimelSP2 calcule de deux façons différentes le besoin de capacités de productions pilotables. Au total, cet outil de simulation est facile à utiliser. Si l'on introduit les hypothèses de l'ADEME ou de RTE, il fournit des résultats très proches de ceux que publient ces organismes. - cf. une note sur les limites et la pertinence de ce modèle.
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Simel
SP2 simule le système
de production d'électricité et d'hydrogène
Les données à introduire La consommation La
consommation finale
Le profil horaire de la consommation annuelle : SimelSP2 propose cinq options :
l'année 2013, l'année 2012, un profil
horaire élaboré par l'ADEME, un profil où la
consommation
d'électricité de chauffage est individualisée ;
l'utilisateur peut aussi introduire un profil de son choix. voir ici.introduire la consommation finale annuelle et, pour le profil horaire, choisir entre plusieurs options. Avec l'option 4, introduire aussi la consommation annuelle pour le chauffage (sans l'eau chaude). Avec l'option 5, introduire le profil horaire de consommation. Avec la version initiale
SimelSP l'utilisateur a le chois enr deux options : indiquer la
consommation annuelle ; alors SimelSP multiplie chaque heure par un
même facteur la consommation observée pendant
l'année 2013c; ou bien indiquer deux coefficients
multiplicateurs, un pour six mois frais et un pour six mois chauds.
La consommation pour produire de l'hydrogène avec des électrolyseurs qui s'alimentent en continu sur le réseau sauf pendant les heures de pointe ("en base moins la pointe") Les
déplacements de
consommation : indiquer le maximum de consommation pouvant
être
déplacé avant d'être compensé.
La capacité de l'électrolyse qui utilise les excédents pour produire de l'hydrogène consommé hors du système électrique La capacité d'utilisation des excédents non utilisés pour produire de l'hydrogène La production Introduire les composantes des moyens de production d'électricité -
pour
le nucléaire : la capacité installée et,
en pourcentage, la capacité disponible en moyenne et au
maximum dans l'année (l'hiver) ; la flexibilité maximum
et le fonctionnnement minimum.
- pour l'éolien : la capacité installée sur terre et en mer, les facteurs de charge (en nombre d'heures par an) sur terre et en mer - pour le photovoltaïque, le facteur de charge et le pourcentage sur toiture - pour préserver la stabilité du réseau électrique : une option permet d'en tenir compte. La puissance éolienne et photovoltaïque mise sur le réseau et la décharge des stockages sont alors limitées de façon que la puissance délivrée par les machines tournantes soit supérieure à une limite minimale qui préserve la stabilité du réseau. L'utilisateur indique de combien ce minimum peut être diminué par apport d'inertie par des machines qui ne produisent pas d'électricité ou d'une autre façon. Dans la situation actuelle
une inertie mécanique est apportée par les machines de
production car ce sont des machines tournantes (hydraulique, gaz,
biomasse et nucléaire). Cette inertie est proportionnelle aux
capacités de production couplées au réseau.
Lorsque la capacité éolienne et photovoltaïque
devient importante, l'inertie de machines tournantes couplées au
réseau n'est pas suffisante pour préserver la
stabilité du réseau. Sans apport d'inertie la
capacité minimale des machines tournantes couplées au
réseau est aujourd'hui de l'ordre de 30 GW. SimelSP2
suppose que ce minimum est
proportionnel à la production
annuelle totale. SimelSP2
suppose que toute la capacité nucléaire disponible est
couplée au réseau et que la capacité des CCG et
des
TAC
couplées au réseau est proportionnelle à leur
production.
- pour l'hydraulique
sans les Steps, qui sont traitées comme un moyen de
stockage La production des lacs est, à chaque heure, proportionnelle à celle de l'année 2013, ce qui rend bien compte de la modulation entre les saisons. Pour étudier la contribution des lacs au pilotage à court terme (quelques jours), on peut utiliser une autre option - cf. plus loin au sujet de l'utilité d'une capacité de stockage complémentaire. - pour la biomasse solide : on introduit la production annuelle et aussi la partie de cette production qui est "en base" La production à
partir de biomasse est limitée par la capacité de
l'équipement et par la quantité de biomasse. Par
ailleurs, s'il y a peu de nucléaire, cette production sera
sollicitée pour pallier les fluctuations éoliennes et
solaires. C'est pourquoi, SimelSP2
distingue une production en base et une
production pilotable. La production pilotable heure par heure
est proportionnelle à ce qui est fourni par les CCG. SimelSP2 calcule
la puissance nécessaire ; l'utilisateur introduit la
capacité - qui servira à calculer la capacité
garantie.
-
pour le biométhane : on introduit la production annuelle
à
partir de biométhane ; on introduit aussi le coût du MWh
thermique du
biogaz.
- pour la production à partir de gaz, fossile ou de synthèse : SimelSP2 calcule ainsi la capacité des moyens de production à partir de gaz : le maximum de la puissance appelée est diminué des capacités garanties, qu'il calcule, et des possibilités d'effacement définitif, et il est augmenté ou diminué d'une valeur introduite par l'utilisateur. Celui-ci peut se référer à la valeur maximum demandée à la production à partir de gaz pour répondre à la demande, celle-ci étant calculée par SimelSP2. Sans indication contraire, le logiciel calcule lui-même la capacité des moyens de pointe (TAC et groupes électrogènes). Autre option : l'utilisateur peut choisir d'ajuster la capacité de pointe de façon à minimiser les dépenses sachant que les CCG coûtent plus cher mais ont un meilleur rendement que les moyens de pointe. - pour la production d'hydrogène qui ne sert pas à produire de l'électricité mise sur le réseau électrique, le coût d'un électrolyseur et son rendement. Le stockage, la production d'hydrogène pour produire de l'électricité délivrée sur le réseau électrique (directement ou en passant par la production de méthane : procédé P2G2P), la production d'électricitépour produire de l'hydrogène consommée hors du réseau électrique, les autres usages de l'électricité, exportation ou autre. Introduire pour
les batteries, leur capacité (en GWh), leur puissance de
charge et leur puissance de décharge (en GW),
la puissance garantie par les batteries et les reports de consommation : voir plus bas pour la production d'hydrogène destiné à produire de l'électricité délivrée sur le réseau : procédé P2G2P : la capacité de l'électrolyseur ; le rendement du processus P2G2P qui va de l'électrolyse à la production d'électricité selon qu'il passe par des CCG ou par des TAC. SimelSP2 calcule le rendement effectif. pour la production d'hydrogène consommée hors réseau électrique, la consommation d'électricité "en base moins la pointe" la capacité de l'électrolyse alimentée par les "excédents", c'est à dire les possibilités de production nucléaire, éolienne et pour l'exportation ou d'autres usages : la capacité des lignes d'interconnexion vers l'étranger ou la capacité des installations consommant l'électricité pour autre chose que la productoin d'hydrogène Les coûts et les dépenses - hors hydraulique pour
chaque moyen de production et de stockage : la capacité,
les dépenses d'installation, la durée de vie, les
dépenses annuelles indépendantes de la consommation et
les dépenses d'énergie.Sur
une feuille intitulée "les coûts", on verra les
coûts du nucléaire, des éoliennes et du
photovoltaïque aujourd'hui et en 2035 ou 2050 selon l'ADEME ou
selon RTE. Les valeurs publiées utilisées sont les
coûts indiqués par RTE pour 2035 auxquelles ont
été ajoutés les coûts de raccordement au
réseau.
le taux d'actualisation le coût du MWh thermique de gaz, biogaz ou gaz fossile le coût du CO2 la valorisation en €/MWh des excédents du système de production d'électricité et d'hydrogène c'est-à-dire les possibilités de productoin nucléaire, éolienne et photovoltaïque non utilisées pour la consommation finale et pour la production d'hydrogène. Les résultats fournis par la feuille de calcul La production
d'électricité à partir d'énergie fossile,
produite en France ou importée : cette simulation ne dit pas
où l'électricité est produite
La production de méthane de synthèse disponible hors du système électrique si les excédents ne sont pas exportés Les quantités exportées ou consommées pour produire de l'hydrogène en distinguant les quantités produites par éoliennes ou photovoltaïque et les quantités produites par les réacteurs nucléaires Les consommations effacées définitivement sans préavis mais selon un contrat passé avec le consommateur Les productions par moyen de production Les dépenses annuelles de
production hors hydraulique ; les mêmes augmentées du
coût du CO2 ou/et diminuées de la valorisation des
possibilités de production excédentaires (tenant compte
du coût de production lorsque ces excédents sont d'origine
nucléaire)
Les dépenses par moyen de production et de stockage Les dépenses de distribution : le surcoût selon la capacité de production éolienne et photovoltaïque Les possibilités de production nucléaire, éolienne et photovoltaïque non consommées par la consommation finale et pour produire de l'hydrogène "en base moins la pointe : les "excédents" La production d'hydrogène à partir des "excédents", et la production totale d'hydrogène consommée hors du ystème électrique. La valorisation des excédents non consommés pour la production d'hydrogène Les dépenses totales de production d'électricité et d'hydrogène Les éléments permettant de calculer le coût de production de l'hydrogène comme la différence entre les dépenses totales avec plus ou moins d'hydrogène Quelques effets connexes : nombre d'éoliennes, surfaces occupées par le photovoltaïque. |
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le 25 mai 2017 -
relue et complétée depuis Une feuille de calcul
qui simule un parc de production d’électricité et calcule les dépenses de production Notice technique
- compléments à la notice simplifiée
La
capacité
garantie par le déstockage : l'examen de la chronique
horaire,
colonne O, permet de voir
la capacité, en GW, pouvant être fournie par le
déstockage de moyens de stockage selon la contenance, en GWh, de
ces moyens - les déplacements de consommation sont
traités comme des batteries (de rendement 1.
La colonne O est recopiée en BN. Les colonnes BN à BR
pemettent de calculer les quantités
écrétées
heure par heure selon la capacité écrétée,
et les quantités déstockées pendant la
durée d'un écrêtement. Pour un
niveauu d'écrêtement donné (en GW), le simulateur
indique la plus grande des quantités
écrétées (en GWh). Cela permet d'évaluer la
capacité en GW que peut garantir
une contenance de stockage exprimée en GWh. Cette relation
GW/GWh
est très intéressante à étudier. Elle
dépend beaucoup du profil de consommation d'une part, de la part
d'énergie intermittente d'autre part.
Pour équlibre le réseau la décharge des stockages (y compris les reports de consommation) intervient avant la prodution à partir de gaz et avant l'effacement définitif. Encore faut-il que les stockages ne soient pas déchargés. Or le stockage n'est pas rchargé avec de l'électricité produite à partir de gaz. Il est donc souvent vide lorsque l'on a besoin de gaz. En conséquence, l'effacement intervient après les CCG et avant le déstockage. Le maximum de puissance demandée aux TAC selon la simulation est donc supérieure à la réalité ; mais les quantités déstockées pendant l'année sont très peu différentes car "la pointe" est très étroite. Il est possible de tenir compte de l'apport des lacs de montagne. En utilisant l'option 1 (case P122), la colonne O indique alors heure par heure ce qui est demandé à l'ensemble gaz, déstockage et lacs de montagne. La capacité d'effacement : les électrolyseurs alimentés sur le réseau s'effacent pendant les heures où, pour répondre à la demande, il est nécessaire de produire de l'électricité avec des TAC. Les consommateurs qui ont déclaré qu'ils pouvaient s'effacer sont supposés avoir, avant effacement, le même profil de consommation que la consommation totale.
En quantité La consommation finale avant
déplacements et effacements est calculée heure par heure
à partir de la consommation annuelle totale et du profil horaire
de consommation. L'utilisateur a le choix entre 5 options Voir ici.
Avec l'option 4, il introduit la consommation
d'électricité pour le chauffage. Dans sa version d'origine, SimelSP
calcule heure par heure une
consommation proportionnelle à celle de 2013 avec un coefficient
de proportionnalité qui est selon le choix de l'utilisateur, - les quantités destinées
directement à la
consommation finale et à la consommation des
électrolyseurs alimentés sur le réseau (y
compris les pertes en ligne) ; ces quantités sont
comptées sans déplacement ni effacement. Elles
comprennent aussi la consommation d'énergie qui maintient en
mouvements les masses tournanteq qui préservent la
stabilité du réseau : colonne H. - les productions de base mises sur le
réseau : ce sont les productions à partir de fleuve, la
partie "base" des
sources thermiques fossiles et non fossiles et les productions
à
partir des lacs ; le total de ces productions (colonne AR).
Les productions de base sont sans
émissions de CO2 sauf un petite quantité de production de
base à partir d'énergie fossile
(cogénération). La production des lacs de montagne
est proportionnelle, heure par heure, à ce qu'elle a
été en 2013. Une variante permet de supposer qu'elle est
soumise à une seule contrainte : la possibilité de
production annuelle. C'est évidemment irréaliste puisque
cela ignore que les lacs ne doivent pas déborder et qu'il ne
peuvent pas produire s'ils sont à sec. Néanmoins cette
deuxième hypothèse est utile car il est sûr que la
réalité se trouve entre les deux, certainement plus
proche de la première. Pour cette variante, taper 1 case O126.
Alors la production des lacs est considérée comme une
production pilotable. Une autre version de SimelSP calcule la
production des lacs heure par heure en tenant compte de leur
alimentation. - l'éolien et le photovoltaïque - La
stabilité du réseau - La production nucléaire
destinée directement à la
consommation finale - Un excédent de possibilités
de production hors productions pilotables à partir de biomasse
et de gaz : colonne N : c'est la différence entre d'une part les
possibilités de production à partir d'hydraulique,
d'éolien, de photovoltaïque, de biomasse "de base" et de
nucléaire (compt tenu de la limite d'augmentation de la
production d'une heure à l'autre) et,
d'autre part, la consommation finale et la consommation des
électrolyseurs alimentés "en base moins la pointe" -
l'une et l'autre avant déplacement ou effacement. - Ce premier excédent de possibilités de production sert d'abord à charger les moyens de stockage (dans la limite du niveau de charge et de la puissance de charge), puis est consommé, dans la limite de sa capacité, par l'électrolyseur du processus P2G2P servant à produire de l'électricité pour le réseau électrique, puis peut être consommé par une électrolyse produisant de l'hydrogène qui sera consommé hors du système électrique, puis à autre chose dans la limite des capacités d'interconnexion ou de consommation. Dans tous les cas, on distingue le total de l'électricité d'origine éolienne et photovoltaïque. - Ce qui est demandé aux moyens
pilotables autres que le nucléaire :
déstockage, report de consommation, partie pilotable de
biomasse, gaz et effacement
définitif : colonne O : c'est la différence entre la
consommation (colonne H) et la somme du nucléaire et des moyens
non pilotables (colonne AU). Cette colonne O est très
intéressante. - Pour équlibrer le réseau
heure par heure : lorsque la valeur précédente
est positive, la quantité manquante est apportée par du
déstockage et des
reports de consommation, puis par la part pilotable de la production
à partir de biomasse, puis par les CCG (qui consomment du gaz de
synthèse, du biométhane et du gaz fossile), puis par
l'effacement
définitif, et enfin par des TACs. - Le recours au déstockage : il est limité pour que les machines tournantes apportent au réseau électrique suffisamment d'inertie pour préserver sa stabilité. Comme le débit de déstockage dépend lui-même de la puissance éolienne et photovoltaïque qui entre sur le réseau, on butte sur des "réferences croisées". La difficulté est surmontée comme cela est expliqué sur la feuille de calcul. - La somme des productions à partir de gaz (biométhane, gaz de synthèse et gaz fossile), de la partie pilotable de biomasse et d'importation . - La
production à partir de
biomasse solide - L'effacement définitif de la
consommation finale intervient
après le déstockage et la production à partir de
biomasse et de CCG. Chaque heure, il est inférieur
à une
valeur proportionnelle à la consommation totale pendant cette
heure et
à la capacité effaçable maximum.
L'hypothèse est faite que le profil de cette consommation
très partiellement effaçable est le même que celui
de la consommation en général. - SimelSP2 calcule, chaque heure, la production par les TAC de façon à répondre à la demande. La pointe de production horaire est différente de la réalité car cette pointe dépend des quantités désotckées ; en réalité, les stocks sont rechargés avant les pointes sans tenir compte de la façon dont l'électricité qui les charge est produite ; or SimelSP2 suppose que le stocks ne sont pas rechargés par de l'électricité produie à partir de gaz. Au moment des pointes, les sotcks seront souvent déchargés. Cette différence n'a pas d'effet sur les quantités annuelles. SimelSP2 donne le moyen d'évaluer d'une autre façon la capacité des TAC.
Il serait alors facile de
calculer les quantités livrées pendant que sont
marginales les productions des TACs, des CCG ou du déstockage - .SimelSP2 détaille
heure par heures comment sont utilisés les excédents de
possibilités de production, c'est-à-dire les
possibilités de production non utilisées pour
répondre à la consommation finale à
l'électrolyse alimentée "en base moins la pointe" :
électrolyse alimentée sur excédents, autre
utilisation ou exportation, abandonné. Dans chaque cas il
calcule les quantités venant des éoliennes ou Pv d'une
part, de nucléaire d'autre part colonnes BE à BQ. - Les
besoins de stockage d'hydrogène : les colonnes BI et BJ
calculent ce que devrait être la capacité de stockage
d'hydrogène pour pouvoir livrer avec un débit constant
l'hydrogène produit sur excédents.
La
capacité de production à partir d'énergie fossile
: deux façons de la calculer 1-
SimelSP2
calcule ainsi la capacité de production
à partir
de gaz : c'est la différence entre la
pointe de consommation et la somme des capacités
garanties. Il suppose qu'au moment
précis
de la pointe de consommation, la production éolienne et PV nest
pas supérieure au minimum de production introduit par
l'utilisateur (en pourcentage de la capacité installée).
On peut ajouter ou retrancher quelques
GW du résultat de ce calcul (case Q53). C'est la méthode
"déterministe". 2- SimelSP2 donne
la possibilité de la calculer d'une autre
façon. La colonne O indique heure par heure ce qui est
demandé à l'ensemble des moyens pilotables autres que le
nucléaire : déstockage, partie pilotable
de la biomasse, CCG, effacement définitif, TAC et
importations, donc aussi le maximum sur
l'année.
Une "banque de coûts" est
donnée en feuille 2. Ilest facile de "copier-coller" dans la
feuille de calcul le jeu d'hypothèses de son choix, ou
d'introduire d'autres hyothèses - Pour nucléaire, éolien sur
terre ou en mer, PV
sur sol, PV sur toiture, production à partir de
biomasse,
déplacement
de consommation, batteries, électrolyse et méthanation et
aussi
production à partir de CCG ou de moyens de pointe et enfin
apport d'inertie sans production d'électricité, SimelSP2 calcule
le
montant de
l’investissement, une annuité
constante
représentant ce montant, les frais fixes annuels, les frais
variables et les
dépenses totales. - Introduire aussi, à titre
indicatif, un surcoût de réseau de distribution
causé par l'intermittence lorsqaue la capacité des moyens
éolien et PV dépasse 30 GW. - Le coût du MWh par moyen de
production : pour chaque
moyen de
production ou de stockage SimelSP2
calcule
un coût du MWh. C'est le montant des dépenses
rapporté aux possibilités de production. Le coût
au MWh du processus P2G2P, avec ou sans passage par la production de
méthane,
aide à calibrer la capacité de l’électrolyseur. Les
résultats Les quantités
produites, stockées, déstockées SimelSP2 donne les résultats suivants - La puissance garantie par les batteries : SimelSP2
donne le moyen d'étudier la puissance pouvant être
garantie par les batteries selon la capacité de stockage :
puissance garantie par l'ensemble du stockage et augmentation de la
puissance garantie (en GW) lorsque cette capacité (en GWh) est
augementée - colonnes BR à BU. - Nucléaire : - Eoliennes et PV : les
quantités directement
consommées ou excédentaires - Les quantités qui ont
été mises en stock - La consommation effectivement
effacée - Les quantités déstockées - y compris les reports de consommation. La
recharge des
stockages ne peut pas se faire avec de l'électricité
produite avec du gaz, gaz fossile ou gaz de synthèse, leur
décharge ne se
fait que pour éviter une production à partir de gaz et il
n'y pas de délai maximum entre la charge et la
décharge. Dans la réalité, il se peut que l'on
recharge alors qu'il y a une production à partir de gaz,
cela pour
pouvoir diminuer, un peu plus tard, une pointe de demande.
L'écart entre le modèle et la réalité n'a
pas d'effet sur les émissions de CO2 - plus exactement, la
simulation minimise les mouvements de stockage et de déstockage
donc sous-évalue les pertes afférentes, donc la
production d'électricité et, éventuellement, les
émissions de CO2. Lorsqu'il simule l'année 2013, le
modèle calcule que le déstockage est de 3 TWh alors que
la production par les Steps fut de 6 TWh. - Les quantités consommées
pour
la production de gaz de synthèse, en distiguant la production
par nucléaire d'une part, éolien et PV d'autre part. - La production à partir
d'hydrogène ou de méthane - La production à partir de gaz (et
de fioul éventuellement) et la
production à partir d'énergie fossile.
- Les dépenses totales de production
d'électricité et d'hydrogène, celui-ci
étant produit "en base moins la pointe" ou avec les
possibilités de production excédentaires. - Autres conséquences : consommation
de matériaux, consommation d'espace, effets sur l'environnement - La comparaison entre deux jeux d'
hypothèses voisins permet d'évaluer les coûts de
production de l'électricité "de pointe" ou de base, de
l'électricité de chauffage, de l'hydrogène.
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Dans ce dossier - une présentation de la feuille qui calcule n'importe quel parc de production - la pertinence de SimelSP - a feuille de calcul - une notice technique retour à la page d'accueil retour à la page d'accueil La nouvelle variante SimelSP2 |
Les limites de SimelSP - SimelSP2 équilibre fourniture et consommation au pas horaire ; il ne reflète donc pas les fluctuations à l'intérieur d'une heure. - SimelSP2 ne recherche pas lui-même des optimums. C'est l'utilisateur qui les recherche en faisant des essais. Chaque essai demande seulement quelques secondes et il n'est pas nécessaire de rechercher la situation exactement optimale car les optimums sont assez "plats". - Il calcule les dépenses en situation stabilisée ; il ne donne donc pas directement la somme des dépenses pour passer d'une situation à l'autre mais il donne la possibilité de les calculer aisément. - Il donne des éléments pour calculer la capacité des moyens de pointe mais ne la calcule pas directement. - Pour la gestion de l'eau des lacs, qui est très difficile à modéliser, il retient l'hypothèse qu'elle est semblable à celle de l'année 2013. Mais il propose aussi une autre option selon laquelle la gestion de l'eau est contrainte seulement par la quantité produite anuellement sans tenir compte de la capacité des lacs (en GWh) ni des capacité de production (en GW). Les résultats ne sont pas très différents ; la réalité est intermédiaire, certainement assez proche de la gestion de 2013 car, dans la réalité, la gestion de l'eau des lacs doit satisfaire un grand nombre de conraintes. La seconde option montre heure par heure la demande faite à la fois aux Steps, aux lacs, aux autres déstockages et au gaz - colonne O. - Il ne reflète pas très didèlement les mouvements de stockage-déstockage pour deux raisons. 1- les stocks ne sont pas rechargés par de l'électricité produite à partir de gaz alors que dans la réalité ils peuvent être ainsi rechargés pour être bien chargés au moment des plus fortes "pointes", de façon à diminuer le besoin de capacité à partir de gaz. Cela n'a pas d'effet sensible sur les résultats annuels. 2- comme l'inertie des CCG et TAC est fonction de leur production, la décharge des stocks est limitée de façon à leur laisser suffisamment de place pour apporter l'inertie dont a besoin la stabilité du réseau. Le calcul oblige à s'écarter un peu de la réalité sans guère affecter les résultats annuels. Cela n'empêche pas de connaître heure par heure l'évolution de la puissance demandée aux moyens pilotables, y compris le déstockage. La pertinence du modèle et ses possibilités SimelSP2 réplique bien la situation actuelle, les scénarios de RTE (printemps 2018) et ceux de l'ADEME (2017), ceux d'une étude datant de 2019 faite par le FAERE sur une production sans nucléaire ni émission de CO2 et qui a fait lobjet d'une publication à la fin de 2020. Il répliqeufort bien les scénarios préparés par RTE dans son travail de prospective., avec ou sans nucléaire. SimelSP2 fait la différence entre éoliennes sur terre et en mer. Il permet d'étudier des jeux d'hypothèses que ne calculent pas les instances officielles. Il permet de calcule le coût de production de l'hydrogène - comme la différence de dépenses de production d'électricité et d'hydrogène selon que l'on produit plus ou moins d'hydrogène.
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