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Création d’un pôle d’excellence francilien en intégration technique et économique des énergies renouvelables dans un système électrique concurrentiel

Coordination : GLACHANT Jean Michel (Université Paris Sud 11)

Objectifs scientifiques

Les énergies renouvelables occuperont une part croissante de la production électrique et des politiques énergétiques, à l’échelle nationale et dans l’Union européenne. Encore marginales en France, les nouvelles énergies renouvelables auront bientôt en Europe une part significative voire massive, notamment sous la forme d’énergie éolienne. Ce qui est déjà vrai dans quelques pays européens, comme le Danemark, l’Espagne ou l’Allemagne (18 GW de puissance installée).

Le défi est alors de savoir réellement intégrer toutes ces énergies nouvelles dans un système concurrentiel, français et européen, de production, de transport, de distribution et de vente de l’énergie électrique. Il est d’identifier les problèmes clefs, techniques et économiques, à résoudre rapidement pour réussir au mieux cette intégration dans les marchés d’aujourd’hui, et en utilisant les réseaux de transport et de distribution existants. Il est de définir les meilleures solutions technico-économiques d’intégration dans le contexte français et européen actuel.La France a besoin d’expertise indépendante en ce domaine, d’une importance croissante et d’un intérêt véritablement public, et l’Ile de France possède toutes les ressources nécessaires à son démarrage. Notre but est donc de créer en région francilienne un pôle d’excellence en ingénierie et économie d’intégration des énergies renouvelables. Ce pôle, visant d’emblée la dimension européenne, identifiera, définira et hiérarchisera toutes les questions scientifiques et pratiques les plus importantes et les plus urgentes, et évaluera les solutions correspondantes en partenariat avec les professionnels des secteurs public et du privé.

Problématiques

L’intégration massive d’énergies renouvelables pose aux marchés et aux réseaux d’énergie de nouveaux problèmes, comme par exemple :

  • la gestion des flux de puissance et les réglages de fréquence et de tension dans les réseaux de transport de l’énergie, y compris les règles de gestion des congestion et de constitution des réserves ;
  • la gestion des réseaux de distribution qui devront accueillir des flux croissants d’injection décentralisée d’énergie ;
  • l’organisation des marchés, quel volume peut-on vendre à l’avance pour un moment donné, à travers quels mécanismes de fixation des prix et avec quelles marges de fluctuation de ces prix ? Comment redéfinir les procédures d’équilibrage et de règlement sur le mécanisme d’ajustement « en temps réel » ? Comment concevoir le procédé de lissage des aléas entre les injections physiques sur les réseaux et les prélèvements monétaires au titre des obligations d’achat.

Pour identifier tous les problèmes importants, pour sélectionner et hiérarchiser les réponses les plus pertinentes, on doit développer en France des innovations techniques et économiques traitant conjointement quelques axes principaux de recherche, comme par exemple :

  • la révision des principes de raccordement aux réseaux et des méthodologies des études de réseau correspondantes ;
  • l’adaptation des règles des marchés et des règles de congestion au cas spécifique des énergies renouvelables (notamment sur le marché d’équilibrage - le mécanisme d’ajustement en temps réel- et dans ses procédures de règlement) ;
  • l’utilisation du stockage comme outil de gestion des fluctuations (par exemple en associant une retenue d’eau avec pompage à une source d’énergie très fluctuante)
  • la gestion dynamique de la demande où la consommation d’énergie peut suivre « intelligemment » l’évolution à court terme du potentiel productible.

Etapes

  • Inventaire des problèmes les plus importants en France en comparaison avec l’étranger, en association avec les professionnels partenaires français (publics et privés, notamment CRE, RTE, ERD et EGD) et avec les chercheurs et professionnels européens concernés (comme RISO et Eltra au Danemark ; VDN, DIW, et U. de Berlin en Allemagne ; U. Comillas de Madrid et REE en Espagne ; etc.).
  • Investigation approfondie des solutions possibles, en cours de réalisation ou déjà existantes, pour les problèmes les plus pertinents dans le cas français ; elle proposera des grilles d’évaluation, des méthodologies de traitement, et un calendrier de finalisation incluant le lancement de tous les partenariats nécessaires.
  • Finalisation de la recherche pour les questions clefs les plus importantes identifiées au cours de la première et de la deuxième année, en recourrant aux ressources propres du projet ou en coopération avec des partenaires professionnels du projet.

Equipes et partenaires

Le cœur du projet sera porté par Supélec et l’Université Paris Sud 11, en collaboration avec tous les autres partenaires industriels ou institutionnels précités. Il sera construit au travers de différentes actions conçues en partenariat avec les professionnels du secteur, et dont les trois premières possibles sont :

  • L’organisation d’un atelier européen regroupant les principaux acteurs des réseaux déjà fortement impactés par les énergies renouvelables (par exemple l’éolien au Danemark, en Allemagne et en Espagne ; la biomasse). Cet atelier jettera les bases d’échanges réciproques et de coopération de longue durée avec les acteurs européens plus expérimentés.
  • La mise en œuvre, sur cette thématique, d’une série d’études en économie et en ingénierie dans le laboratoire de test de Supélec.
  • L’organisation d’un partenariat industriel de longue durée sur la mise en œuvre d’une gestion dynamique de la demande à partir d’un système technique spécifique de contrôle – commande.

Coordination : GLACHANT Jean Michel