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mercredi 27 juillet 2011

eMobility : La recharge des autos électriques sera liée aux Smart Meters !

Au Grand Duché de Luxembourg, une étude dévoilée hier porte sur « la mise en oeuvre nationale de la mobilité électrique au Luxembourg »(1). Cette étude est initiée par le Ministère du Développement durable et des Infrastructures, par le Ministère de l'Economie et du Commerce extérieur et par l'Institut Luxembourgeois de Régulation (ILR). Elle fait partie d'un plan d'action national en matière d'énergies renouvelables. L'étude est consacrée à une analyse des actions requises pour le déploiement national et à grande échelle des bornes de recharge des voitures électriques (EV, Electric Vehicles) et hybrides rechargeables (PHEV, Plug-in Hybrid EV). L'approche envisagée est de faire évoluer le réseau électrique national vers le Smart Grid ou réseau électrique intelligent.
Ainsi, le premier choix qui a été fait, c'est que les bornes de recharge seront contrôlées par l'intermédiaire de compteurs électriques intelligents – les « Smart Meters ». L'étude porte sur l'introduction des Smart Meters au Luxembourg ; sur leur coût bénéfice, la faisabilité de cette introduction, et une stratégie de mise en oeuvre. Les premiers résultats débouchent sur 4 actions stratégiques :

Tout d'abord la création d'une plateforme unique grand-ducale où seront centralisées les données provenant de tous les Smart Meters. Dans un premier temps, cela concerne les réseaux d'électricité et de gaz qui seront progressivement équipés de compteurs Smart Meters chez les consommateurs. Par sa conception, la plateforme pourra superviser d'autres réseaux, par exemple l'eau, mais aucune décision n'est prise au-delà de l'électricité et du gaz.

La seconde action est un choix économique. On parle ainsi d'un déploiement général des Smart Meters dans tout le pays sur une période de temps limitée. Ceci concerne tous les consommateurs, tant résidentiels que les entreprises.

La troisième action est de prévoir une incitation financière à travers un tarif préférentiel pour les bornes de recharge des véhicules électriques (EV et PHEV). On installerait les bornes de recharge sur des Smart Meters séparés des compteurs électriques habituels.

Enfin la quatrième action est législative. On proposera aux députés grand-ducaux une réforme de la loi sur l'organisation du marché de l'électricité. Le gouvernement prévoit le déploiement des Smart Meters marqué par 2 jalons importants : 1. Au 1er janvier 2014, tout remplacement de compteur fera obligatoirement l'objet de l'installation d'un Smart Meter. Au 31 décembre 2017, 95% des clients finaux seront équipés de Smart Meters.

L'étude eMobility qui est en cours se poursuit. La prochaine étape (19-09-2011) porte sur un état des lieux, sur les tendances constatées à l'étranger et sur les variantes de recharge possibles pour les véhicules électriques. L'étape suivante (31-10-2011) sera la définition du concept de recharge dans son ensemble, de la façon de déployer les bornes de recharge liées par leurs Smart Meters à la plateforme informatique de contrôle et la conception d'une stratégie de financement d'ensemble.
Ainsi, le gouvernement propose une stratégie centralisée liant bornes de recharges et compteurs intelligents – les « Smart Meters ». Il en découle aussi un contrôle centralisé pour la recharge des véhicules EV et PHEV.

Une large zone d'ombre subsiste qui concerne l'usage des énergies renouvelables distribuées.
D'abord, en cas de surcharge du réseau électrique, quelle stratégie de délestage sera appliquée aux bornes de recharge des véhicules EV et PHEV ? Quels critères seront-ils appliqués pour choisir entre les véhicules délestés et les autres ? Les bornes délestées seront-elles autorisées à se tourner vers une source d'électricité de secours, comme une génératrice, au pire à carburant fossile mais aussi beaucoup mieux une source d'énergie renouvelable connectée localement ?

Ensuite, une borne de recharge principalement connectée à une source renouvelable (éolien, photovoltaïque, stockage d'énergie renouvelable) sera-t-elle autorisée à se connecter à un Smart Meter quand l'électricité renouvelable sera moins rentable ou viendra simplement à faire défaut ?
Aussi longtemps qu'on ne lève pas cette incertitude sur l'autorisation de se reconnecter localement aux énergies renouvelables, on pourra reprocher à cette stratégie centralisée de vouloir complètement dissocier l'usage des bornes de recharge des sources d'électricité d'origine renouvelable. Et finalement d'être un frein à l'objectif européen de 20% d'énergies renouvelables en 2020 !

Les voitures électriques ne représenteront en 2020 que 10% des énergies utilisées dans les transports (routiers, ferroviaires, aérien) selon le gouvernement. Ceci n'est vrai qu'aussi longtemps que le bilan de tous les coûts liés à l'usage du véhicule (achat, consommation, entretien, parking, assurance, taxes, vente) reste favorable aux véhicules à carburants d'origine fossile.

La hausse continue des carburants est à surveiller de ce point de vue. Elle amènera les citoyens comme les acteurs économiques à comparer le prix des litres aux 100 Km au prix des kWh au 100 Km. En basculant le mix énergétique de l'électricité vers les énergies renouvelables, le prix du kWh pourrait être réajusté. Mais c'est sans commune mesure avec la hausse continue des carburants suite à la rareté qui impactera immanquablement le pétrole dans les années à venir.

Les énergies renouvelables sont distribuées sur tout le territoire, et présentent ainsi l'avantage de pouvoir être consommées là où elles ont été produites, c'est-à-dire localement. On fait ainsi l'économie du développement sans fin des infrastructures de réseaux de transport d'électricité au fur et à mesure que s'accroît la population et donc l'activité économique.
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Dernières modifications : 23 août 2011.

samedi 4 juin 2011

L’Allemagne sort du nucléaire en boostant ses énergies renouvelables.

Il s’agit en fait de la reprise du plan de sortie du nucléaire allemand décidé en 1998, mais accéléré. Selon Patrick Graichen directeur à la protection du climat du ministère allemand de l’environnement, 80% de la production d’électricité proviendra des énergies renouvelables en 2050 (plus de 50% en 2030, 35% en 2020, 18% aujourdhui).
Sur les 17 centrales atomiques allemandes (cliquer la carte: Wikipedia), les huit centrales déjà coupées suite à l’accident de Fukushima ne seront pas remises en service. Les autres seront coupées graduellement du réseau d’ici 2022. Une date d’arrêt est fixée pour chaque Centrale nucléaire. Selon la chancelière fédérale allemande Angela Merkel : « Les citoyens veulent voir la fermeture totale et complète des centrales nucléaires en Allemagne. Notre système énergétique doit être profondément changé. Il doit être plus sûr, fiable et économiquement viable ».

L’Allemagne investira massivement dans le transport d’électricité entre le nord du pays où se trouvent les éoliennes off shore et les industries dans le sud. Les réseaux électriques Smart Grid seront installés. La rénovation thermique des bâtiments induira des économies d’énergie électrique qui seront réutilisées dans d’autres secteurs. A partir de 2020, la construction de bâtiments chauffés avec des énergies fossiles sera interdite en Allemagne. Ceci fera l’objet d’une loi.
Pour la rénovation thermique des logements existants, il est prévu des prêts assistés à hauteur d’environ 1,5 milliard d’euros, pour les propriétaires qui veulent rénover leur logement. En matière d’efficacité énergétique, les objectifs sont de réduire de 10% la consommation d’électricité d’ici 2020 et de 25% d’ici 2050. La consommation énergétique globale devra baisser de 50% d’ici 2050 en partie par la mise en oeuvre dès que possible de la directive européenne sur « l’éco-conception des produits consommateurs d’énergie ». Sont concernés par les baisses des tarifs électriques le photovoltaïque et la biomasse.

Pour Patrick Graichen, du ministère allemand de l’environnement : « Ce plan constitue un investissement à court terme et un gain à long terme. C’est avant tout l’amélioration de l’efficacité énergétique qui engendrera la baisse de nos factures d’importations énergétiques. Tout ce système nous rapportera de l’argent. Pendant les 40 ans à venir il reste à organiser cette transition énergétique par des mesures politiques. »

lundi 9 mai 2011

L’énergie solaire est surabondante

Alors, pourquoi continuer à se faire peur avec le nucléaire et à changer le climat avec les énergies fossiles.
Souvent les gens croient qu’il faudrait beaucoup trop de Km2 de panneaux photovoltaïques (PV) pour se passer des centrales à charbon, au fuel, au gaz et surtout pour « sortir du nucléaire ». Les premières relâchent du CO2 qui réchauffe le climat, et le nucléaire nous laisse ses stocks de déchets à gérer pour des millions d’années, sans compter les risques en cas d’incident grave.
Alors, voici quelques petits calculs permettant de démontrer que l’énergie solaire récupérable sous forme d’électricité avec la technique photovoltaïque (PV) existante est une énergie vraiment surabondante !
Tout d’abord voyons quelle quantité d’électricité serait théoriquement disponible si on pouvait couvrir totalement le territoire de la France métropolitaine de panneaux PV. Ensuite, voyons les statistiques de l’INSEE pour comparer la consommation finale énergétique(1) de la France à l’énergie solaire ainsi théoriquement récupérable.
La surface de la France métropolitaine(2) est de 551.000 Km2 ce qui est à convertir en m2 :
D’abord, 551.000 Km2 = 551 • 103 Km2, puis,
Comme 1 Km2 = 1.000.000 m2 = 106 m2 (le Km2 est un carré de 1.000 mètres de côté !), la surface de la France métropolitaine est de :
551 • 103 • 106 m2 = 551 • 109 m2.
Pour le calcul de l’énergie récupérable par exemple sur des panneaux PV en silicium cristallin, montés sur des supports assurant une ventilation d’au moins 15 cm, Transénergie(3) mets à notre disposition un simulateur « SunSim »(4) de production électrique qui nous apprend que 10 m2 de panneaux PV orientés plein sud sur un toit à 30° d’inclinaison produisent :
1.271 kWh par an dans le nord de la France, soit 127,1 kWh/m2 de panneaux PV, et
1.834 kWh par an dans le midi ou en Corse, soit 183,4 kWh/m2 de panneaux PV.
Un autre simulateur, le PVGIS(5), de la Commission européenne(6), pour les mêmes panneaux PV, mais d’une surface de 8 m2, soit une puissance nominale de 1 kWc (kiloWatt-crête), nous donne une production de :
0,870 kWh par an à Lille, soit 108,75 kWh/m2 de panneaux PV, et
1,340 kWh par an à Marseille, soit 167,50 kWh/m2 de panneaux PV.
La différence entre les deux simulateurs est due à des pertes dans l’installation PV (température des panneaux, réflexions angulaire des rayons solaires, pertes électriques dans les câbles et l’onduleur, etc.) dont tiens compte le PVGIS.
En conséquence, nous choisirons pour la France métropolitaine une moyenne de 125 kWh/m2 de panneaux PV installés, moyenne plutôt basse tenant compte des données PVGIS !
Ainsi, si on pouvait couvrir tout le territoire métropolitain de ces panneaux PV, on aurait une production théorique annuelle de :
551 • 109 m2 • 125 kWh/m2 = 68.875 • 109 kWh = 68.875 TWh (par an)
1 TWh (Térrawattheure) = 103 GWh (Gigawattheure) = 106 MWh (Mégawattheure) = 109 kWh.
En consultant les statistiques de l’INSEE sur le bilan énergétique de la France(7), on retiendra que la consommation finale énergétique en 2009 était de 155,9 Mtep (Mégatonnes équivalent pétrole). Ce chiffre représente toutes les formes d’énergies consommées en France.
Pour convertir les Mégatonne-équivalent-pétrole en Térrawattheure, nous avons recours au tableau(8) d’EUROSTAT, l’Office Statistique européen :
1 Mtep = 11.630 GWh = 11, 63 TWh
Ainsi, la consommation finale énergétique de la France en 2009 était de :
155,9 Mtep • 11,63 TWh/Mtep = 1.813 TWh.
Le rapport : 1.813 TWh / 68.875 TWh = 2,63 % est la partie de la surface totale du territoire qu’il faudrait couvrir en panneaux PV pour produire toutes les énergies consommées en France métropolitaine. Mais heureusement, il y a bien d’autres énergies renouvelables qui peuvent encore être développées en parallèle avec l’énergie solaire, et en premier lieu les économies d’énergies.
Alors, pourquoi continuer à se faire peur avec le nucléaire et à changer le climat avec les énergies fossiles ?
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(1) L'énergie finale consommée est l'énergie livrée au consommateur pour sa consommation finale (essence à la pompe, électricité au foyer,...). [Définitions INSEE] ; http://www.insee.fr/fr/methodes/default.asp?page=definitions/energie-finale.htm
(2) Voir Wikipedia, Géographie de la France ; http://fr.wikipedia.org/wiki/Géographie_de_la_France
(3) Transénergie est un bureau d'études indépendant spécialisé dans les énergies renouvelables (EnR) et la maîtrise de l'énergie (MDE) ; http://www.transenergie.eu
(4) Sun Sim, l’outil pour simuler la performance d’un projet photovoltaïque, en fonction de la zone géographique pour l’ensoleillement, de la ventilation des panneaux PV, de l’orientation et de l’inclinaison de la toiture, de la surface totale des panneaux, et qui permet de calculer le revenu de la production selon des tarifs courants ; http://www.transenergie.eu/simulation-photovoltaique.php
(5) PVGIS, Photovoltaic Geographical Information System, http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/
(6) Commission européenne, Centre Commun de Recherche, Institute for Energy, Unité Énergies Renouvelables. L’Unité qui s’occupe des énergies renouvelable est située au Centre Commun de Recherche d’Ispra en Italie. http://ec.europa.eu/dgs/jrc/index.cfm
(7) INSEE, Bilan énergétique de la France, Consommation finale énergétique corrigée des variations du climat : 155,9 Mtep. http://www.insee.fr/fr/themes/tableau.asp?reg_id=0&ref_id=NATTEF11346
(8) Conversion d’unités d’énergie. Source : EUROSTAT, Energy Statistics Manual 2004, Annex 3, Conversion equivalents, Energy Units, Table A3.4 : 1 Mtoe = 11.630 GWh, soit un million de tonnes équivalent pétrole = 11.630 Giga Watt Heure (Mtoe, Million Tonnes of Oil Equivalent = Mtep, Mégatonnes équivalent Pétrole) ; http://ec.europa.eu/eurostat/ramon/statmanuals/files/Energy_statistics_manual_2004_EN.pdf
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Dernières modifications : 20 mai 2011.
Notes : En plus du simulateur de Transénergie(3), il est tenu compte du simulateur PVGIS(5).

dimanche 8 mai 2011

Transition vers les énergies renouvelables

L'énergie solaire est surabondante pour nos besoins énergétiques toutes consommations confondues. Elle est distribuée sur tout le territoire, et présente donc l’avantage de pouvoir être consommée là où elle a été produite. Elle est intermittente et nécessite un stockage si on souhaite en disposer tout le temps sous forme d’électricité.

Pour préserver le climat, ce stockage ne doit pas produire de CO2, et c’est le cas, par exemple dans la filière de stockage à hydrogène. Cette filière de stockage, si on la développe industriellement, permet aux collectivités locales de gérer production éolienne, photovoltaïque (PV) et consommation d’électricité. Y compris la recharge des véhicules électriques et à hydrogène. Les municipalités et les groupements de communes peuvent même atteindre une certaine autarcie locale dans leur gestion de l’électricité en recherchant le bon équilibre entre productions renouvelables, stockages et consommations.

Pour le moment, les producteurs européens d’électricité (comme EDF) se tournent vers l’énergie éolienne, elle-même dérivée de l’énergie solaire, pour produire leurs quotas européens d’énergies renouvelables. Leur chiffre d’affaire est maintenu aussi longtemps que les petites éoliennes ne fleurissent pas dans nos jardins. Car l’entretien d’une éolienne est plus coûteux que celui d’un panneau PV, ce qui amène le plus souvent les petits producteurs domestiques à ne s’intéresser à l’éolien qu’après s’être équipés en PV. Néanmoins, l’énergie éolienne reste un complément très appréciable la nuit au PV intermittent.

Mais alors, si, comme on peut le souhaiter, l’autarcie locale électrique fait tache d’huile en Europe, le problème se déplace. Quelle électricité va-t-on encore faire circuler dans les lignes à haute tension prévues pour franchir de longues distances ? Tout d’abord, la sécurité de ces petits ensembles autarciques de « consommateurs – producteurs » d’électricité exige une connexion aux réseaux à haute tension car, en cas de panne, en cas de niveau de stockage trop bas, en cas de modifications techniques, les kWh manquants seront facilement disponibles. De plus, en cas de surplus de stockage, il sera toujours utile de revendre des kWh en trop.

A tout le moins le prix du kWh par Km transféré va augmenter suite à la rareté des électrons circulant encore sur les lignes à haute tension qu’il faut continuer à entretenir. C’est à la fois une bonne et une mauvaise nouvelle. Une bonne nouvelle pour la revente des kWh en trop, et une mauvaise pour les entités territoriales qui auront trop tardé à gérer leur autarcie électrique. Et pour ces immenses communautés urbaines qui peineront à s’équiper en PV, en éolien, et en systèmes de stockage, de par la nécessité de trouver les espaces requis dans des communes rurales adjacentes.

Un retour vers la campagne n’est pas à exclure tant pour l’industrie que pour le secteur résidentiel. Pour les entreprises, c’est la surface au sol disponible qui déterminera leur degré d’autarcie, donc leurs prix de revient. La mobilité des travailleurs devenant une mobilité électrique, les entreprises devront se préoccuper de ne pas se trouver isolées des zones résidentielles où vivent leurs travailleurs.

Le prix du kWh issu du PV coûte seulement l’amortissement des installations car le soleil est gratuit. Au tarif actuel du kWh les installations PV sont amorties en 4 à 7 ans, pour des panneaux d’une durée de vie qui s’allonge toujours plus (20 ans > 25 ans). Le prix d’un stockage fabriqué industriellement devrait devenir aussi très abordable. Au total, le prix du kWh dans une communauté autarcique devrait être nettement inférieur au prix actuel. C’est une très bonne nouvelle.

Depuis des décades, le modèle des producteurs d’électricité est basé sur de longs réseaux entre centrales et consommateurs. Et les champs d’éoliennes offshore (et à terre) installés depuis 2008 restent considérés par les producteurs comme de nouvelles centrales électriques intégrées dans le modèle prévalent jusqu’ici. Mais ce modèle est remis en question par les municipalités et groupements de communes qui recherche un kWh meilleur marché. Ceci est possible grâce au stockage local de l’électricité renouvelable produite localement et à la recherche de l’équilibre autarcique entre production et consommation. Cela va aussi dans le sens d’une responsabilisation du citoyen pour des investissements locaux allégeant leurs tarifs de l’électricité.

Le nouveau modèle permettant de gérer des réseaux d’électricité locaux est appelé « Smart Grid » (réseau intelligent). L’explication est donnée par une Communication(1) de la Commission européenne sur les « Réseaux intelligents: de l'innovation au déploiement » :
Un réseau intelligent pourrait être défini comme un réseau électrique mis à niveau auquel ont été ajoutés un système numérique de communication bidirectionnelle entre fournisseur et consommateur, un système intelligent de mesure et un système de contrôle, le système intelligent de mesure faisant généralement partie intégrante des réseaux intelligents. Les fonctionnalités du Smart Grid sont en cours de normalisation. Cette phase préparatoire devrait être terminée fin 2012.

La reconversion des travailleurs de la production d’énergie d’origine fossile (nucléaire inclus) vers la production des énergies renouvelables pose des problèmes de formation au début. La production des systèmes PV et éoliens, leurs installations, leur entretien, la gestion de l’équilibre électrique et la commercialisation locales, vont embaucher beaucoup de personnels assez spécialisés. Il est probable que la période de transition demande une génération.

Les entreprises actuelles qui produisent et commercialisent l’électricité seront confrontées à une baisse drastique de leur chiffre d’affaire. Les réductions de personnel inéluctables devront être accompagnées d’une priorité absolue pour la reconversion des travailleurs vers les énergies renouvelables. Ces changements d’emploi massifs doivent être accompagnés par des filières d’embauche et de relogement organisées depuis les entités territoriales recrutantes.
Il faut se battre dès maintenant pour que, pendant cette longue période de transition, les travailleurs de l’ensemble du secteur énergétique soient placés sous un statut public suffisamment protecteur de manière à ne pas freiner ou allonger cette difficile et longue période de transition.
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