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Dans ce dossier

- une présentation de la feuille qui calcule n'importe quel parc de production

- la pertinence de ce modèle

- la feuille de calcul

- une notice technique

- note sur les valeurs numériques



 








voir aussi le dossier sur la politique de l'électricité








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Plus ou moins de nucléaire, d'éolien, de photovoltaïque,
combien cela coûte-t-il ?

Pourquoi publier cette feuille de calcul
une notice d'utilisation 
la feuille de calcul   
note sur les valeurs numériques
commentaires sur les batteries et les déplacements de consommation :  diminution des émissions de CO2 et diminution de la capacité CCG, TAC et groupes électrogènes
la pertinence de ce modèle de simulation simplifié  
quelques résultats 
: Le coût de moins de nucléaire ;  l
'intention d'EDF d'implanter  30 GW photovoltaïque  : 80 % de la possibilité de production de ces 30 GW seront perdus !
   

Une feuille de calcul mise à votre disposition vous permet de répondre à des questions comme celles-ci  :
    Combien ce qui suit nous obligerait-il à dépenser en plus pour pas grand chose ou pour rien du tout
         La limite "pas plus de 50 % nucléaire "  : 7 à 10 milliards d'euros par an de plus que sans éolienne ni photovoltaïque
         80 % d'électricité "renouvelable : même avec les hypothèses de coût très optimistes de RTE, 32 milliards d'euros par an de plus que sans éolienne ni photovoltaïque si la consommation augmente d'ici 2050.
 
Tout cela peut être vérifié, contesté, contredit... ou approuvé !

C'est donc un outil fort indiqué pour un débat serein et fécond.


Pourquoi cette feuille de calcul ?

Les uns nous disent qu'il est impératif, inévitable, "incontournable" de développer l'utilisation d'"électricité renouvelable", hydraulique, éoliennes, photovoltaïque (PV), biomasse. D'autres nous disent que c'est inutile et coûteux. Des chiffres sont avancés mais on a souvent du mal à savoir comment ils sont justifiés et, surtout, on est incapable de voir de quoi ils dépendent.

Il ne suffit pas de connaître les coûts de production à partir de nucléaire ou du vent ou du soleil. Par exemple, le coût du nucléaire dépend de la capacité éolienne car, lorsque le vent souffle, on est parfois amené à diminuer la production nucléaire, ce qui augente le coût complet du MWh (mégawatt.heure) nucléaire ; mais, si on décide d'arrêter l'éolienne, c'est le coût de l'éolienne qui augmente alors que, dans les deux cas, les dépenses totales sont à peu près les mêmes. Il faut donc considérer l'ensemble du système de production et calculer l'ensemble des dépenses.

Pour cela, l'informatique est bien utile. Encore faut-il que les "modèles" de simulation utilisés soient accessibles pour que chacun puisse comprendre de quoi sont faites les dépenses. La feuille de calcul proposée ici est sommaire en ceci qu'elle se fonde sur les chroniques horaires d'une seule année, l'année 2013.

Elle représente les possibilités de stockage (batteries et Steps) ; les déplacements de consommation sont traités comme des batteries. Mais elle ne tient pas compte du fait qu'il existe une durée maximum entre le moment où une consommatione est reportée ou anticipée (comme avec un chauffe-eau) et le moment où ce déplacement est compensé. Elle surévalue donc les effets de déplacements de consommation.

Une étude précise, comme celles que font EDF ou le RTE par exemple, se fonde sur un très grand nombre de chroniques de consommation et de production éolienne et PV, d'où elle tire moyennes et écarts-types. De plus, une étude précise regarde la gestion fine des fluctuations rapides et de la pointe - non pas de la demande mais - de la différence entre la demande et ce qui est produit par éoliennes et PV.  Il faut pour cela des moyens d'ajustement à la minute près et une capacité disponible suffisante. Cela n'est pas représenté par cette feuille de calcul puisque celle-ci prend en compte seulement ce qui se voit au pas horaire. La capacité de production à partir de gaz est la différence entre la le maximum de puissance demandé par la consommation et la somme des capacités garanties par les moyens de production et par les moyens de stockage. La feuille de calcul propose des capacités garanties mais celles-ci peuvent être aisément modiées par l'utilisateur. La pointe de demande est celle de 2013 augmentée d'une marge de sécurité pour tenir compte de ce que la pointe instantanée sur plusieurs années est supérieure à la pointe calculée au pas horaire sur une seule année. Il est recommandé de prendre  un marge d'au moins 10 GW (la pointe de demande en 2013, notre année de référence,  fut de 92 GW alors que celle de l'année 2012 fut de 102 GW).


Concenant les échanges avec les autres pays, l'étude indique les possibilités de production disponibles pour autre chose que la réponse à la demande française d'électricité. Cette disponibilité peut être utilisée pour produire du biocarburant par exemple, ou pour être exportée ou, à défaut, non employée (baisse de régime des réacteurs nucléaires ou écrêtement de la production éolienne et photovoltaïque). Il pourrait y avoir de l'importation lorsqu'il est nécessaire de consommer du gaz.


Cette feuille tient compte de la contrainte qui  limite l'entrée d'une production intermittente telle que l'éolien et le photovoltaïque. Cette contrainte se fait sentir lorsque la capacité nucléaire est inférieure à 40 GW. En deçà, il faut donc en tenir compte ou expliquer comment elle pourrait être levée ou allégée - ce qui a priori n'est pas impossible, mais n'est pas encore démontré sur une longue période.

Au total, cette étude  fournit des ordres de grandeur et, surtout, est fort convenable pour faire des comparaisons entre plusieurs jeux d'hypothèses et pour mesurer à quel point les dépenses sont sensibles aux coûts des équipements, du gaz, du CO2, des moyens financiers, etc.

Cet outil de simulation
1- permet à tout le monde de choisir ses hypothèses
- sur la consommation d'énergie,
- sur la composition du parc de production : nucléaire, éoliennes, photovoltaïque, gaz, ou autres (hydraulique, sources thermiques non fossiles)
- sur deux procédés de "stockage", d'une part les batteries, d'autre part la production d'hydrogène pour produire du gaz qui sera utilisé pour produire de l'électricité
- sur le déplacement de la consommation par report ou anticipation

- sur le coût des différents procédés de production et de stockage,

2- à partir de ces hypothèses, calcule
la consommation de gaz fossile et les émissions de CO2
les dépenses par chaque moyen de production (nucléaire, éolienne, PV et gaz) et de stockage, et le total des ces dépenses

Ces dépenses sont ce que l'on dépenserait en payant chaque année, pour chaque équipement, ce que serait l'annuité constante de remboursement d'un emprunt qui aurait financé l'intégralité de l'équipement. - c'est la méthode LCOE, levelised cost of energy, très généralement utilisée notamment par la Cour des Comptes.

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.



Toute remarque est bienvenue.












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le 25 mai 2017

Une feuille de calcul

qui simule un parc de production d’électricité et calcule les dépenses de production

Notice technique

voir ici les améiliorations apportées depuis la première publication

La feuille de calcul comprend trois parties : les données, les résultats, les calculs

Les données :

    La consommation finale
    la production
         les moyens de production : capacité et efficacité ; capacités de production garanties à partir des lacs de montagne. On distingue éoliennes sur terre et en mer, photovoltaïque sur toiture et sur sol
         les moyens utilisés pour que la fourniture réponde exactement à la demande : Steps, batteries, déplacement de consommation, production d’hydrogène pour faire du méthane (la méthanation) puis de l’électricité ; le déplacement de consommation, traité comme une batterie de rendement 1 ; pour chaque moyen, la puissance maximale de charge et de décharge.  Quant à la capacité garantie par les lacs, les Steps, les batteries et les reports de consommation, le modèle propose une valeur mais l'utilisateur peut aisément l'indiquer lui-même.
        la capacité des interconnexions.           

Les résultats

          Les quantités :
                        La capacité de production à partir de gaz et la capacité à partir de moyen d '"extrême pointe" ne fonctionnant que quelques dizaines d'heures par an.
                         Les possibilités de production d’électricité non employées pour répondre à la demande française
                         Les possibilités d'exportation selon la capacité des interconnexions.

          Les dépenses :
                        La feuille calcule les dépenses de production par moyen de production, sans l'hydraulique (dont il est très difficile de définir les coûts) les dépenses de stockage, de déplacement de consommation et de production de méthane servant à produire de l'électricité.
                        Elle calcule les dépenses en tenant compte ou non de la valorisation dese xcédents et d'un coût du CO2.Dépenses brutes

          Autres conséquencespour mémoire ; consommation de matériau, d’espace, pollutions

Les calculs
      Les chronique horaires et les totaux sur une année
                   Consommation ; quantités mises sur le réseau pour la consommation
                   Production par moyen de production : éolien, PV, nucléaire, fleuves, production à partir de thermiques renouvelables
                   Production et fourniture par les autres moyens : ensemble : hydraulique de barrage, déstockage, gaz
                   Etude de la pointe de production de cet ensemble
                   Quantités en stock (Steps, batteries, consommation différée)
                   Quantités mises en stock ou déstockées : le simulateur calcule, chaque heure, la différence entre les possibilités de production et ce qui entre sur le réseau pour répondre à la demande. Cette différence permet de charger les moyens de stockage dans la limite de leur capacité. Le déstockage est la différence entre la consommation et ce que les moyens de production sans émissions de CO2 ont mis sur le réseau, dans la limite de la cahrge du stockage, bien sûr.
                   Quantités consommées par l’électrolyseur : le simulateur calcule la différence entre les possibilités de production d'une part et la somme de ce qui est mis sur le réseau et de ce qui a été stocké par les moyens de stockage (y compris un report de consommation et la compensation d'une consommation différée). Cette différence est consommée par l'électrolyseur dans la limite de sa capacité.
                   Quantités pouvant être utilisées pour autre chose : la différence entre les possibilités d'une part et, d'autre part, la somme de ce qui a été mis directement sur le réseau, de ce qui a été mis en charge dans les moyens de stockage et de ce qui a été consommé par l'électrolyseur. Le simulateur calcule ce qui est inférieur à la capacité des interconnexions.
                   Pointe de la puissance demandée à l'ensemble lacs de montagne, Steps, batteries, reports de consommation, gaz - au pas horaire.
                 

 
Quelques commentaires

La consommation

L’utilisateur a le choix entre deux modalités : il peut indiquer la consommation totale dans l’année ; alors la consommation a le même profil horaire qu’en 2013. Ou bien, en référence à l’année 2013, il donne un coefficient multiplicateur pour six mois chauds et un autre pour six mois frais.
A la consommation finale, on ajoute les pertes en ligne. La consommatoin des auxiliaires n'et pas comptée ; l'utilisateur peut l'inclure dans la consommation finale.
Le calcul de la consommation est présenté plus bas (paragraphe : les calculs).

Les moyens de production

- Le nucléaire : introduire
   -  la capacité installée
    - le coefficient de disponibilité technique : il peut varier dans l’année pour tenir compte de ce que les arrêts techniques seront faits plutôt en été qu’en hiver : on introduit donc une valeur moyenne et une valeur maximum. Il s’agit d’une variation sinusoïdale qui passe par un maximum le 1er janvier.
    - une puissance minimum et des limites de flexibilité : variation de la puissance d’une heure à la suivante, exprimée en pourcentage de la capacité installée.

- L’éolien, le PV  : introduire
    - La capacité installée totale dont la capacité éolienne en mer ; la capacité totale de PV et le pourcentage installé sur toiture
    - Combien d'heures par an les éoliennes fonctionneraient à pleine charge pour produire ce qu'elles produisent effectivement, cela pour les éoliennes sur terre ou en mer. De même pour le PV
    - Le taux de charge minimum, pour calculer une puissance garantie
    - La contrainte de réseau, trois options  : pour ne pas créer de risque sur le fonctionnement du réseau électrique, la part d'électricité intermittente sur le réseau doit rester à tout instant inférieure à une certaine limite qui elle-même est corrélée au taux de charge du réseau. Il se peut qu'à l'avenir cette limite technique soit repoussée mais cela n'est pas assuré. Le modèle propose donc de choisir entre trois options : ou bien la limite est au niveau actuel, ou bien elle est complètement effacée, ou bien elle est seulement repoussée.

- L’hydraulique de fleuve : introduire la production annuelle ; le modèle calcule la puissance minimale pendant l'hiver
- L’hydraulique de montagne : introduire la production totale annuelle et la puissance garantie. Il n'est pas possible ici de simuler ce que serait une gestion fine de l'eau des lacs. Pour contourner cette difficulté, le modèle propose deux options : ou bien la production des lacs est, heure par heure, semblable à celle de 2013. Ou bien la gestion de l'eau est libre dans la limite de la production annuelle, qui est introduite comme donnée (cela signifie que l'on n'est pas contraint par la limite de capacité des lacs). La réalité se situe entre les deux options, plus proche de la première que de la seconde.
- Production thermique à partir de sources renouvelables : introduire la production annuelle et, au sein de cette production, la production de base qui sera à peu près constante d'une heure à l'autre et une partie qui est "libre" et qui servira d'appoint en cas de nécessité.
- Production d'électricité à partir de sources fossiles : la production en cogénération (en TWh) et une puissance minimum (en GW).

Dans une première version, j'ai considéré que  la production à partir d'énergie fossile venait seulement en appoint et en tant que nécessaire lorsque les productions à partir de sources non fossiles sont insuffisantes. En réalité il existe une production à partir d'énergie fossile qui est en base : d'une part la production en cogénération avec de la chaleur, d'autre part un minimum de puissance pour maintenir en activité des turbines de façon à ce qu'elles puissent monter rapidement en puissance. Cela complique un peu la feuille de calcul mais c'est utile car, avec cela, la simulation se rappproche beaucoup de la réalité.

Les moyens pour ajuster fourniture et demande

Les données à introduire
- batteries, Step : introduire pour chacunes la capacité en GWh, le rendement,  le temps minimum de charge ou de décharge, la puissance garantie en proportion de la capacité en GWh.
- déplacements de consommation : introduire la quantité de consommation que les consommateurs acceptent de reporter ou d'anticiper avant que ces déplacements soient compensés ; par exemple si l'on suppose que 10 millions de consommateurs acceptent de repousser ou d'anticiper de 3 heures une consommation de 3 kW, cela fait 90 GWh. Introduire également le rendement de ces déplacements et le temps minimum qu'il faut pour atteindre le report maximum de consommation. On peut aussi introduire le montant d'une prime.
 - Production d’hydrogène pour faire du gaz puis de l’électricité : introduire la capacité de l’électrolyseur en GW entrant et le rendement du processus complet : électricité produite sur électricité entrant dans l'électrolyseur.
- Effacement définitif : introduire la capacité maximum et aussi le montant d’une prime pour un engagement pluriannuel et d’une somme par MWh effectivement effacé.

Les capacités garanties

La capacité garantie par le nucléaire est calculée avec le coefficient de disponibilité en hiver
La puissance garantie par les éoliennes est indiquée par un coefficient s'appliquant à la puissance installée.
Celle des fleuves est la puissance minimale pendant l'hiver.
Il faut introduire la puissance garantie par les sources thermiques  renouvelables.
Les puissances garanties par les Steps, les reports de consommation et les batteries sont calculées à partir de coefficients introduits par l'utilisateur : le rapport entre la puissance exprimée en GW et la capacité exprimée en GWh.


La capacité de production à partir de gaz et des moyens d'extrême pointe

Elle est calculée comme la différence entre le maximum de ce qui est mis sur la pointe de demande (y compris les pertes en ligne) et la somme des capacités garanties par le nucléaire, l'éolien, les fleuves, les sources thermiques non renouvelables, les Steps, le déstockage, les déplacements de consommation et l'effacement définitif.
Il est prudent d'ajouter une marge de précaution car la pointe de demande sur plusieurs années est supérieure à celle qui a été observée en 2013, notre année de référence;

Cette capacité est faite de CCG et d'autres moyens : TAC, groupes électrogènes. L'utilisateur de la feuille introduit la capacité de production par TAC et autres moyens pour la pointe extrêe. La feuille calcule la capacité des CCG.

Les coûts

- Nucléaire, éolien, PV sur le sol, PV en toiture, méthanation, gaz CCG, autres moyens à partir d'énergie fossile (TAC et autres), production à partir de biomasse : introduire le montant de l’investissement par kW installé (pour la méthanation, par kW entrant), la durée de vie, les frais fixes annuels et les frais variables
- Pour Steps, batteries, déplacement de consommation introduire le montant de l’investissement par kWh, la durée de vie et les dépenses de fonctionnement.

La valorisation de l’excédent : en €/MWh
Le coût du CO2 : en €/tCO2.


Les calculs

En quantité

Les chroniques horaires colonne par colonne

La consommation finale et les productions sont calculées à partir des chroniques horaires de 2013 données par RTE. Ces chroniques donnent les productions par moyen de production y compris ce qui est produit par les Steps. Elles figurent telles quelles sur la feuille de calcul

En retirant ce qui est pompé par les Steps et le bilan net des échanges extérieurs, ces chroniques donnent heure par heure ce qui est mis sur le réseau pour la consommation, y compris les pertes en ligne. On en retire donc les pertes en ligne (7 %) pour connaître la consommation finale en 2013.

La consommation finale simulée 

La feuille calcule heure par heure une consommation proportionnelle à celle de 2013 avec un coefficient de proportionnalité qui est selon le choix de l'utilisateur,
        ou bien le même  toute l'année
        ou bien différent pour six mois frais d'une part, six mois chauds d'autre part.
La consommation totale est la somme des consommations horaires.

Les colonnes de 8760 lignes

- quantités destinées directement à la consommation finale (y compris les pertes en ligne) : quantité Q.

- 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 aussi les productions à partir des lacs si l'utilisateur a choisi comme option que celles-ci sont proportionnelles à celles de 2013 ; le total de ces productions est calculé colonne AD. Les productions de base sont sans émissions de CO2 sauf un petite quantité de production de base à partir d'énergie fossile (cogénération et production minimum de machines tournantes).

- l'éolien et le photovoltaïque
    - possibilité de production éolienne : proportionnelle à la production de 2013 dans un rapport qui tient compte de la capacité installée et de l’efficacité des éoliennes
    - possibilité de production PV : comme pour l’éolien
    - possibilité de mise sur le réseau de l'éolien et du PV : c'est la possibilité de production limitée par le coefficient qui limite la part des intermittentes sur le réseau. Ce coefficient est calculé heure par heure  colonne  AG
    - quantités effectivement mises sur le réseau : dans la limite de la possibilité de mise sur le réseau, c'est la  consommation (augmentée des pertes de réseau) diminuée des productions de base et de la quantité nucléaire mise sur le réseau, calculée comme dit ci-dessous.
    - la répartition heure par heure de la production éolienne  : deux colonnes permettent de calculer le nombre d'heures de fonctionnement et la quantité produite lorsque la puissance est supérieure à une certaine valeur. Cela permet de connaître la puissance garantie par les éoliennes sauf un certain nombre d'heure par an.

- production nucléaire destinée directement à la consommation finale
    Elle est calculée en plusieurs temps.
     1- la capacité maximum compte tenu du coefficient technique de disponibilité. Celui-ci est modulé au cours de l'année. Colonne AA
     2- la puissance mise sur le réseau est limitée par la différence entre d'une part la consommation et, d'autre part,  la somme des quantités produites par l'hydraulique, la production de base à partir de sources thermiques renouvelables ou fossiles et les quantités par éoliennes et  PV et pouvant être mises sur le réseau ; mais la puissance nucléaire mise sur le réseau doit respecter des limites de flexibilité du nucléaire et doit être supérieure à un minimum. : colonne K, L, et M.

La répartition des possibilités de production

Les possibilités de production sont réparties entre ce qui est mis sur le réseau pour être directement consommé, ce qui est mis en stock, ce qui sert à produire de l'hydrogène pour méthanation, ce qui  peut être exporté, ce qui est utilisé à autre chose et ce qui est laissé sans emploi.

La colonne AE indique le total des possibilités de production autres que la production à partir de gaz fossile qui équilibrera la demande (AE inclut la production à partir de fossile qui est de base, comme la cogénération)
La colonne AF indique ce qui entre sur le réseau pour être directement consommé : cette quantité est limitée par la consommation, par la limite d'accès au réseau des intermittentes et par la flexilité du nucléaire.
La différence, quand elle est positive (colonne N), sert en priorité à charger les batteries et les Steps dans la limite de leur capacité et de la puissance de charge maximum (colonne U) , puis est consommé par l'électrolyseur (colonne V). Le reste peut être exporté dans la limite de la capacité des interconnexions.
Lorsque ce qui peut entrer sur le réseau est inférieur à la demande, il est fait appel en priorité aux batteries et aux Seps (colonne S), dans la limite de leur capacité de décharge.
Pour équilibrer on fait appel à du gaz, gaz fossile ou gaz manufacturé.
La colonne O donne heure par heure ce qui demandé à la fois au gaz fossile, au gaz manufacturé et au déstockage avant effacement définitif. La colonne P, après effacement définitif - une future version donnera ce qui est demandé au gaz  (fossile ou manufacturé).
Pour l'ensemble de l'année, la production à partir de gaz fossile est la différence entre le total de ce qui est demandé au gaz fossile, gaz manufacturé et déstockage et ce qui a été fourni par le déstockage et le gaz manufacturé, à quoi on ajoute la production de base à partir d'énergie fossile.
L'eau des lacs est, selon l'option choisie par l'utilisateur, considérée comme un moyen de base au même titre que les fleuves ou comme une possibilité libre de contraintes comme le gaz fossile.

Du fait des limites d'accès au réseau des intermittentes, il peut y avoir à la fois excès de possibilité de production à partir de l'ensemble hydraulique, production à partir de combustibles renouvelables, éolien,  PV et nucléaire et insuffisance de mise sur le réseau à partir de ces moyens. Dans ce cas, l'excès est mis en stock et l'insuffisance est comblée par un déstockage et par une production à partir de gaz - et aussi par l'eau des lacs si celle-ci n'est pas considérée comme un moyen de base (selon option choisie par l'utilisateur). Le débit de mise en stock ou de déstockage est limité.


Hors la chronique horaire

La production à partir de gaz fossile
La feuille calcule le total pour l'année des besoins qui doivent être couverts par le gaz (hors la production de base), les déstockages, la partie libre des sources thermiques renouvelables et éventuellement, selon l'option choisie, les lacs - colonne P. Elle calcule le total des déstockages puis la production à partir de gaz hors la production qui est en base et ajoute la production de base à partir de gaz. A partir des quantités consommées par l'électrolyseur, elle calcule la production à partir de gaz manufacturé. Elle en déduit la production à partir de gaz fossile.

La capacité de production à partir d'énergie fossile

La capacité de production à partir d'énergie fossile est la différence entre, d'une part, la pointe de consommation augmentée d'une marge de précaution et, d'autre part, la somme des capacités garanties.
La capacité à partir des moyens de pointe est introduite par l'utilisateur. La feuille calcule la capacité à partir de CCG.


Note sur le calcul de la capacité de production à partir de gaz et de groupes électrogènes

La feuille de calcul permet de calculer heure par heure ce qui est demandé à l'ensemble gaz et lacs. En retranchant la capacité garantie par les lacs, on connaîtrait la puissance maximum demandée aux moyens de production à partir d'énergies fossiles. C'est ainsi que l'on peut pratiquer si l'on dipose d'un très grand nombre de chroniques de production et de consommation à partir desquelles calculer moyennes et écarts types. Ces chroniques peuvent être des chroniques effectivement observées et elles peuvent être combinées de façon aléatoire. C'est la méthode dite de Monte-Carlo. Cette méthode présente l'inconvénient qu'il est difficile de la contester si l'on ne dispose pas de l'enemble des données, du logiciel et des moyens techniques de les exploiter.

A défaut, une autre version de cette feuille pemet d'utiliser les chroniques de consommation et les chroniques d'activité éolienne des années 2012 à 2017, ce qui permet 36 combinaison. La consommation de 2012 combinée à l'activité éolienne de 2015 (extrêmement faible certains jours d'hiver) conduit à un besoin de capacité de pointe proche de  la différence entre la  pointe de consommation de 2013 et les puissances garanties, augmentée d'une marge de précaution de 10 GW.



Les dépenses
Introduire ici le taux d’actualisation.

- Pour nucléaire, éolien sur terre ou en mer, PV sur sol, PV sur toiture, production à partir de biomasse, déplacement de consommation, batteries, effacement définitif, électrolyse et méthanation et enfin  production à partir de CCG ou de moyens de pointe, la feuille calcule le montant de l’investissement, une annuité constante représentant ce montant, les frais fixes annuels, les frais variables et les dépenses totales. La production à partir de gaz (fossile ou manufacturé) complète ce qui est fourni par les autres moyens. On distingue un moyen spécifique pour l'hyperpointe de quelques GW pour quelques dizaines de GWh : pour ce moyen sont calculés seulement les frais fixes, y compris la charge d''investissement.

- Le coût du MWh par moyen de production : pour chaque moyen de production ou de stockage on peut calculer un coût du MWh. Celui-ci a une définition différente selon les cas. Pour le nucléaire et la méthanation, c'est le montant des dépenses rapporté à la production nucléaire ou à partir de méthane directement consommée, pour éolien et PV, c'est le montant des dépenses rapporté aux possibilités de production. Le coût au MWh de la méthanation aide à calibrer la capacité de l’électrolyseur.
 
Note concernant le nucléaire :
L'utilisateur introduit les données qu'il estime justes. Pour le nouveau nucléaire, on calcule le coût total, y compris l'investissement initial, les futurs travaux de jouvance et le démantèlement et on les rapporte à la durée de vie prévue. Pour le nucléaire existant, il est plus exact de retenir seulement les dépenses futures et une durée de vie, à partir d'aujourd'hui,  de 15 ou 25 ans.

Les résultats

Les quantités produites, stockées, déstockées

La feuille de calcul donne les résultats suivants

- Nucléaire :
      les quantités directement destinées à la consommation finale
      les quantités pouvant être stockées, ou consommées pour produire de l’hydrogène, ou  exportées, ou non valorisées
- Eoliennes et PV : les quantités directement consommées ou excédentaires.

Les quantités qui ont été mises en stock
Les quantités déstockées -  y compris les reports de consommation,

On rappelle ici que la recharge des stockages ne peut se faire qu'à partir de capacités de production sans émission de CO2, que leur déharge ne se fait que pour éviter une production qui émet du CO2 et qu'il n'y pas de délai maximum entre la charge et la décharge. Dans la réalité, il se peut que l'on doive décharger alors qu'il n'y a pas d'émission de CO2 et que l'on recharge alors que l'on émet du CO2, cela  pour pouvoir diminuer, un peu plus tard, une pointe de demande.

Lorsqu'il y a à la fois stockage et déstockage, on ne diminue pas les quantités stockées des quantits déstockées ou l'inverse. On suppose qu'il y a effectivement stockage d'une part, déstockage de l'autre, dans la limite des puissances maximum.

Les quantités consommées pour la production de gaz

La production de gaz en tenant compte du rendement de méthanation.

La production à partir de gaz

La capacité de production à partir de gaz CCG


            Parmi les résultats

-          La quantité d’électricité produite à partir de gaz fossile : c’est la différence entre la production à partir de gaz et la production à partir de gaz de méthanation.

       -          Les quantités pouvant être utilisées pour autre chose que la consommation nationale d'électricité (exportation, production de gaz) ou abandonnées : c'est la différence entre, d'une part, la somme des possibilités de production et des déstockages (y compris la production à partir de gaz de méthanation) et, d'autre part, la somme des possibilités de production et des quantités mises en stocks et consommées par l'électrolyseur pour produire de l'hydrogène puis du méthane.

        -     Les quantités pouvant être exportées.


Les dépenses

Ce sont toutes les dépenses de production et de stockage hors l'hydraulique.
Ces dépenses sont calculées par moyen de production ou de stockage puis totalisées.
On peut ajouter aux dépenses un "coût du CO2" ou en retrancher la valeur des possibilités de production utilisées à autre chose que la consommation française d'électricité : production d'hydrogène ou de méthane à introduire dans les réseaux de gaz, exportations ou autres. Da ns ce cas, lorsqu'il s'agit d'électricité nucléaire,  il faut tenir compte des coûts variables de production.
Ces dépenses sont rapportées à la quantité consommée diminuée de la production hydraulique

Autres conséquences de la production d’électricité

Pour mémoire :

   consommation d’espace
   consommation de matériaux : béton, cuivre, terres rares, etc.
   pollution notamment dans le processus de production des matériaux

 

Les modifications apportées à une première version

Mise à jour 6 mars 2018
- 6 mars : on a clarifié le calcul de ce qui est mis en stock et consommé par l'électrolyseur. Une nouvelle colonne donne heure par heure la somme des possibilités de production. Une autre donne la puissance qui peut être mise sur le réseau. La différence entre les deux sera en priorité mise en stock, sinon, consommée par l'électroyseur ; le reste est disponible pour autre chose. Cette clarification a permis de faire quelques corrections.
-17 février : pour simplifier, on n'isole pas la consommation des auxiliaires de productxion. On a simplifié le calcul de la charge du stockage heure par heure. Par ailleurs, les dépenses de production à partir de sources thermiques renouvelables se fait, comme pour les autres sources, à partir du coût de l'infestissement et des dépeness fixes et variables.
- 29 janvier 2018 : le modèle calcule heure par heure les possibilités de production qui ne servent pas la consommation française et ce qui peut être exporté en tenant compte de la capacit des interconnexions. Cela permet entre autre chose de calculer aisément l'utilité d'un GW supplémentaire d'interconnexion.
- 19 janvier 2018 : la simulation rend compte de la limite d'accès au réseau des productions intermittentes. Le modèle calcule le nombre d'heures où cette limite est active. Il calcule aussi heure par heure les quantités qui sont refusées par le réseau à cause de cette limite.  Lorsque la capacité éolienne et PV est très élevée, même sans limite toute la possibilité de production n'entre pas sur le réseau, faute de demande. le loggiciel calcule ce qui est refusé du fait de la limite d'accès.
- 22 décembre :  les résultats proposés par la simulation étaient assez proches d'une part de la réalité et, d'autre part des résultats indiqués avec différents jeux d'hypothèses par l'ADEME et par RTE. Mais en regardant heure par heure pour tenter d'expliquer les écarts avec la situation réelle de 2013, qui me sert de référence, je me suis rendu compte qu'il existe en réalité une production à partir de gaz qui est en base, je veux dire une production à partir de gaz alors que le nucléaire, les fleuves, les éoliennes et le PV suffiraient à répondre à la demande.. Or, selon  la simulation, la production à partir de gaz ne vient qu'après épuisement de toutes les possibilités sans émissions de CO2. On a donc introduit une production de gaz en base. Les résultats convergent de façon remarquable avec la situation actuelle et avec ce que publient RTE et l'ADEME. C'est pourqoi je publie cette nouvelle version.
- 15 décembre : une correction (de peu d'effet) a été apportée au calcul de la dépense nette, déduction faite de la valorisation des possibilités de production excédentaires. En effet, si l'on  valorise ces possibilités excédentaires, c'est qu'on les a d'abord transformées en électricité, ce qui, pour le nucléaire génère quelques dépenses.
- 7 décembre  : si une partie de la production à partir de biomasse peut être modulée en fonction des besoins, l'effet est très sensible lorsqu'il y a beaucoup d'éolien et de PV. On distingue donc une partie "base" qui est constante d'heure en heure et une partie "libre" qui est traitée comme l'eau des lacs selon l'option où elle est libre.
- 20 novembre : il faut considérer différement l'hydraulique et les sources thermiques renouvelables. Les premières ne changent pas beaucoup d'un scénairo à l'autre et, par ailleurs, il est très difficile de leur assigner un coût de production. Il est donc inutile de les compter.
- 13 novembre : les dépenses calculées incorporent les dépenses de production à partir de sources thermiques renouvelables mais non les dépenses de l'hydraulique de fleuve ou de lacs de montagne car  on ne peut dire quelle est leur valeur. L'utilisateur introduit un coût par MWh.. O
n a distingué éoliennes sur terre et en mer : capacité, taux de charge.
- 13 octobre : je modifie le calcul de la capacité de production à partir d'énergie fossile : au lieu de la calculer à partir de la puissance demandée à l'ensemble "lacs, gaz et désotckage" on la calcule comme la différence entre la consommation maximale et la somme des puissances garanties par "nucléaire, fleuves, lacs, sources thermiques renouvelables, Steps, autres déstockage, effacemet définitif, éoliennes".
- 08 octobre : je distingue une "pointe extrême", qui est servie par des moyens spécifiques dont le coût d'investissement est inférieur à celui de la production à partir de gaz. Cette capacité d'extrême pointe est la somme d'une partie de la pointe vue au pas horaire et d'une marge de pécatuion pour ternir compte du fait que la pointe instantanée est supérieure à la pointe vue au pas horaire pendant une année. On a donc ajouté des cases pour introduire ces paramètres.
- 29 septembre : j'ai différencié les temps de charge et de décharge des batteries et des Steps et l'équivalent pour les reports de consommation. Les résultats, c'est-à-dire en particulier la production à partir de gaz fossile et le montant des dépenses, sont assez sensibles à ce "temps de décharge". Pour calculer la capacité de la production à partir de gaz, les capacités garanties sont proposées par la feuille de calcul ; l'utilisateur peut les corriger en introduisant une "marge de sécurité".

- 26 septembre : J'ai introduit une limite de puissance de charge et de décharge de l'ensemble formé par les Steps, les batteries et les possibilités de déplacement de consommation. Cette limite joue rarement, mais il était utile de montrer qu'elle joue peu.
- 23 septembre:  j'ai introduit dans cette feuille de calcul une contrainte technique :  pour que la stabilité du réseau soit assurée, la pénétration des intermittentes sur le réseau doit être inférieure à un certaine limite. Cette limite fait sentir ses effets lorsque l'on envisage de diminuer la capacité nucléaire en deçà de 40 GW. Il faut donc la prendre en compte. Cela conduit à calculer différemment les quantités mises en stock et déstockées puisque il arrive que pendant une même heure on voie à la fois une mise en stock et un déstockage. De plus, pour simplifier la lecture du logiciel, on a regroupé les "productions de base", c'est-à-dire les fleuves, les sources thermiques non fossiles et éventuellement, selon l'option choisie par l'utilisateur pour la gestion de l'eau, l'eau des lacs.
- le 6 septembre : une erreur sans conséquences a été corrigée : ce que le RTE appelle consommation est en réalité la quantité mise sur le réseau pour la consommation finale et non la consommation finale elle-même ; la différence est faite des pertes en lignes et de la consommation des auxiliaires.
J'ai introduit une deuxième façon de gérer l'eau des lacs : dans la version initiale, la gestion des lacs est  libre de contraintes, c'est à dire que  l'on n'est pas limité par la capacité des lacs ; selon la deuxième option, la quantité fournie par les lacs est, chaque heure, proportionnelle à celle de l'année 2013. La production des lacs s'assimile alors à une "production en base", ce que, dans la réalité, elle n'est évidemment pas. La réalité se trouve donc entre les deux.
- le 2 septembre : la présentation est modifiée pour être plus claire : les données à introduire sont regroupées ; les résultats également..
Le coefficient technique de disponibilité du nucléaire est modulé selon la saison ; l'effet de la modulation est faible .
Pour le photovoltaïque : l'utilisateur introduit la capacité totale et le pourcentage installé sur toiture, ce qui permet de calculer le coût du PV
La feuille de calcul mentionne pour mémoire les autres effets de la production d'électricité : consommation de matériaux, pollutions - à compléter ultérieurement
- le 17 juillet : le calcul de la capacité de production à partir de gaz est modifié. Les puissances garanties par les  Steps, lacs, batterie et effacement ne sont pas calculées ; elles sont introduites par l'utilisateur.
- le 10 juillet : comme l'on parle beaucoup de stockage par batteries et de déplacement de la demande pour s'adapter à l'offre, et comme ces deux moyens (qui se ressemblent) ont des coûts très différents, il est commode de les distinguer alors que la version précédente les confondait.
- à la date du 7 juillet 2017
  : les STEP sont considérées comme des moyens de stockage  ; comme les batteries, c'est un moyen dont la capacité en GWh est limitée ; mais, lorsque les Steps existent déjà, leur coût est à peu près nul. Dans une autre version j'ai introduit une puissance maximum de charge et une autre de décharge des batteries et STEPs. C'est une complication peu utile car ces limites ont très peu d'incidence sur le résultat ; je n'ai donc pas publié cette version  je l'ai publiée le 26 septembre..
- une note sur les valeurs numériques



Commentaires sur les batteries et les déplacements de consommation
L
e service de batteries qui a le plus de valeur est sa contribution à l'équilibre du réseau en réglage primaire. Il n'en est pas tenu compte ici. Pour ce service, les capacités nécessaires sont assez modestes, très inférieures à ce que devrait être leur capacité pour influer significativement sur les émissions de CO2.
Les batteries et les déplacements de consommation peuvent avoir deux autres effets : en déplaçant la consommation d'un moment où l'appel aux productions à partir d'énergie fossile est très fort vers un autre moment où il est moins fort, ils permettent de diminuer la puissance des ces moyens de production à partir d'énergie fossile : CCG, TAC et groupes électrogènes. C'est donc un effet sur des GW. Second effet : si une batterie permet de consommer de l'électricité produite par autre chose que de l'énergie fossile lorsque cette production est surabondante pour pouvoir l'utiliser plus tard lorsque la production autre que fossile est insuffisante, la batterie permet de diminuer la production à partir d'énergie fossile, donc les émissions de CO2. Son effet se mesure en TWh de production à partir d'énergie fossile ou en MtCO2 évitées. De même les déplacements de consommation ont ce double effet, un effet en GW et un effet en TWh. Le modèle ne retient que les déplacements de consommation et les mouvements de stockage et déstockage qui ont un effet sur la production à partir d'énergie fossile.
En réalité, les mouvements de stockage-déstockage ou les déplacements de consommation sont plus importants que ce qui est calculé ici car on cherche aussi à diminuer la capacité des moyens de production à partir d'énergie fossile.
L'effet d'une batterie sur la capacité des moyens de production à partir d'énergie fossile dépend de la forme du pic de la demande faite à ces moyens de production. Les batteries pourraient devenir moins coûteuses que des TAC ou des groupes électrogènes si ce pic de demande est très aigu. Même dans ce cas, au-delà de quelques GW et quelques GWh, la capacité en GWh nécessaire pout éviter un GW serait trop importante pour la batterie soit intéressante. Encore faut-il que les batteries soient disponibles et chargées au moment où l'on en a besoin. Cela dépend de la façon don les batteries sont comandées : une gestion centralisée ou des batteries disséminées chez les utilisateurs.
Il en est de même des déplacements de consommation.
Pour diminuer de un GW la puissance de pointe demandée aux moyens de production à partir de fossile, la capacité (en MWh) des batteries dépend donc de plusieurs facteurs : la façon dont l'utilisation des batteries est commandée, la vitesse de décharge maximum (qui dépend de la batterie), la forme de la pointe de puissance demandée aux moyens de production à partir de fossile.
L'étude d'une pointe conduit à penser que le rapport GW/GWh de capacité vaut 0,8 pour une puissance de 5 GW donc une capacité de 6 GWh ; il vaut 0,3 pour une puissance de 9 GW donc une capacité de 27 GWh



Note sur les valeurs numériques : rendements, coûts

Toutes les valeurs peuvent être modifiées par l'utilisateur de la feuille de calcul.
Voici quelques commentaires sur les valeurs utilisées dans la version de cette feuille de calcul telle qu'elle est publiée

Le taux d'actualisation

Les entreprises, les investisseurs et les banques utilisent souvent un taux de 8 % ou plus élevé. Du point de vue de la société en général, le Plan a recommandé 4 %. L'ADEME fait ses calculs avec un taux de 5,25%. La différence avec 8 % peut s'expliquer au moins en partie par le fait que ce taux de 8 % incorpore le coût du risque (y compris le "risque de la régulation" !). Pour évaluer ce que seraient les prix et les dépenses pour le consommateurs, un taux de 8 % peut être retenu. Pour le choix d'une politique, il vaut mieux retenir 5 %.  Pour le calcul des provisions destinées à financer des dépenses d'investissement futures, il vaut mieux prendre 2 à 3 %.

Les batteries et les Steps : les consommations anticipées ou différées

Le rendement de la cellule elle-même approche 95 % ; le rendement du système est nécessairement inférieur. Le rendement des Steps est inférieur, lorsqu'on l'observe au pas horaire. Dans la feuille publiée, on propose 80 % pour les batteries et 70%  pour les Steps.
Les limites de puissance de charge ou de décharge : elle sont exprimées en heures de décharge ou de charge complète. Pour les Steps, aujourd'hui la puissance maximale de décharge est de 20 heures environ.
Le coût des batteries diminue mais on ne prévoit pas qu'il puisse descendre en dessus de 150 €/kWh. On propose ici, comme coût, une fois installées,  200 €/kWh.

Le coût des consommations anticipées ou différées est difficile à évaluer. Pour les chauffe-eau, si l'investissement est supérieur à celui d'un chauffe-eau au gaz de 500 euros pour 3 kW pendant 3 heures, cela fait 55 €/kWh. Lorsqu'il s'agit de reporter l'utilisation d'un lave-linge, on peut estimer que le rendement est de 1 et que le coût est nul, à moins que le consommateur ait donné son accord moyennant une prime annuelle.

Au sujet du rapport entre la puissance garantie par les batteries, exprimée en GW et  leur capacité exprimée en GWh,i on peut retenir 0,8 pour des capacités inférieures à 5 GWh ; ou 0,4 pour une capacité de 17 GWh si la gestion des batteries est centralisée ; beaucoup moins si les batteries sont disséminées.

La production d'électricité par méthanation :

cf. Georges Sapy au 3ème séminaire sciences et énergie de l'école de physique.
          les rendements 
 - aujourd'hui les rendements sont les suivants : électrolyse : 65% :; production de méthane : 65 % ; production d'électricité à partir de de méthane, par des CCGT : 60 % soit, en tout 25 %. Ce taux est peut-être optimiste car on ne connaît pas encore de pratique industrielle
- Ce que l'on peut espérer : électrolyse : 85 % ; méthanation : 80 % ; CCGT : 60 % ; soit, en tout : 40 % - c'est théorique et cela ne tient pas compte de certaines opérations telles que le stockage (dont la compression).

           les coûts
Les investissements :  pour l'électrolyseur 1000 € par kW entrant ; pour la production de méthane : 1000 € par kW entrant dans le réacteur. Exprimé en €/kW de puissance électrique entrant dans l'électrolyseur, l'investissement est proche de 1700 €.kW quel que soit le rendement. Soit, selon le rendement.du processus (électrolyse, production de méthane, production d'électricité) 4500 à 6600 €/kW d'électricité sortant du processus.

La capacité des réservoirs hauts des Steps
On retient ici une contenance équivalant à 100 GWh soit 90 GWh en électricité restituée.

Les éoliennes
Le montant de l'investissement : aujourd'hui 1400 €//kW sur terre ; ce coût pourrait baisser l'égèrement. En mer, aujourd'hui l'investissement est de 4100 €/MWh cible. RTE estime qu'il pourrait baisser jusqu'à 2460 €/kW en 2035. Cela paraît bien optimiste
La puissance garantie par les éoliennes : selon les chroniques horaires de 2013,  la puissance garantie à 3 heures par an près est de 1% de la puissance installée. Les gestionnaires de réseau allemands retiennent cette valeur de 1%. C'est beaucoup moins que ce qui s'écrit pafois.

Le photovoltaïque
Aujourd'hui 1100 €/kW sur le sol et 1750 €/kW sur toiture. RTE prévoit une division des coûts par deux d'ici 2035. Pourant, dans le coût; notamment sur toiture, il y a une bonne partie, tout ce qui est montage, qui ne pourra pas diminuer aussi vite que la partie électronique !

La production à partir d'énegie fossile
On distingue les CCG et les moyens de pointe. Pour les CCG j'ai fait en général mes calculs avec un coût de 100 €/kW. C'est trop. Mieux vaut mettre 830 €/kW. Les moyens de pointe sont des TACs et d'autres moyens comme les groupes électrogènes. On propose ici 550 €/kW. Quant aux dépenses d'énergie, on a supposé que tout est consommé par les CCG - les dépenses réelles sont légèrement supérieures car le rendement des moyens de pointe est plus faible ; mais les quantités en cause sont de quelques TWh seulement. On suppose ici que le coût du gaz est de 20 € par MWh thermique.

Le nucléaire
Une feuille de calcul publiée sur ce site permet d'évaluer le coût du nucléaire en fonction de l'investissement de départ, des dépenses de  jouvance, des dépenses de démantèlement, de gestion des déchets, etc.  Ici, avec un investissement de 5000 €/kW, on propose un jeu d'hypothèses qui conduit à un coût de production de 89 €/MWh si le taux d'intérêt est de 8 %, 68 €/MWh si le taux est de 5 %. Le coût de production avec les réacteurs actuels, y compris les dépenses "post Fukushima" prend en compte les dépenses futures, environ 1500 €/kW pour une durée de vie de  20 ans, soit en moyenne, à partir d'aujourd'hui, 25 à 30 ans. Le coût est de 42 €/MWh.





 


La pertinence du modèle

Une constatation :
Ce modèle réplique fort bien les quatre scénarios récemment publiés par RTE.

Le modèle calcule la prodution à partir d'énergie fossile comme la différence entre la consommation et la part des possibilités de production autres que le gaz qui peut entrer sur le réseau. C'est-à-dire la différence entre des nombres qui sont des centaines de terawatt-heure  par an.
Dans les scénarios de RTE, la production à partir d'énergie fossile est de quelques dizaines de TWh par an.
En reprenant les hypothèses de RTE, cette feuille de calcul retrouve des valeurs qui en diffèrent de moins de 10 TWh.















Dans ce dossier

- une présentation de la feuille qui calcule n'importe quel parc de production

- la pertinence de ce modèle

- la feuille de calcul

- une notice technique

- note sur les valeurs numériques





Commentaires sur la pertinence de ce modèle

Ce modèle réplique fort bien la situation actuelle, les scénarios de RTE et ceux de l'ADEME. On peut donc l'utiliser avec d'autres hypothèses de consommation et de moyens de production.

Voici ces limites et la façon dont on a pu faire en sorte qu'elles ne soient pas gênantes.

Les possibilités du modèle
:

- Il équilibre heure par heure la fourniture d'électricité (production et déstockage) et la demande
- Il rend compte des possibilités de stockage et de déplacement de consommation
- Il rend compte des limites d'accès au réseau des productions intermittentes.

Les limites du modèle et la façon dont elles sont prises en compte

L'évolution possible de la demande et les déplacements de consommation
Les batteries
La gestion de l'eau des lacs
Les aléas climatiques


Tenir compte de l'évolution possible de la demande  :

Le modèle permet de tenir compte de l'évolution possible de la demande de deux façons

1- un coefficient multiplicateur différent pour le semestre chaud et le semestre froid

Pour chaque simulation, on introduit, ou bien la consommation totale annuelle, ou bien un coefficient multiplicateur à appliquer à la consommation de six mois frais de 2013 et un autre pour les six mois chauds. Cela ne permet pas de simuler finement un profil de consommation différent de celui de 2013 mais permet de mesurer la sensibilité des résultats à une évolution différenciée de la consommation en été et en hiver.

2- les déplacements de consommation

Une modification du profil de consommation peut se représenter par des déplacements de consommation par rapport au profil de consommation de 2013. Or le modèle peut représenter les déplacements de consommation. Il faut parler ici, d'une part, des quantités de consommation déplacées et de l'effet de ces déplacements sur la production à partir de gaz fossile et, d'autre part, des déplacements de la puissance appelée ; si une certaine capacité d'effacement est garantie à tout instant, elle permet de diminuer d'autant la capacité des moyens de production à partir d'énergie fossile.

     Pour ce qui est des quantités, si 10 millions de ménages, pour se plier à la production des éoliennes, reportent le fonctionnement de quelques appareils électroménagers ou la charge de la batterie de la voiture, soit 3 kW pendant une heure, cela fait un déplacement de consommation de 30 GWh. On précise qu'il ne s'agit pas d'un report d'une heure de la consommation  mais du report de ce qui est consommé pendant une heure. Dans la réalité, les consommateurs n'accepteront pas un nouveau report de consommation avant que celui-ci soit compensé (concrètement, avant que leur linge soit lavé ou la batterie de leur voiture chargée). La simulation en rend bien compte en imposant un maximum aux déplacements avant compensation.  De plus les consommateurs souhaitent laver leur linge dans les heures suivant le moment qu'ils avaient prévu pour le faire même si, pour faire tourner leur machine, il faut produire de l'électricité à partir d'énergie fossile. Dans ce cas, le report de consommation n'aura pas servi à diminuer les émissions de CO2. Pour la simulation, la compensation attendra de pouvoir être faite sans émissions de CO2. La simulation ignore donc les déplacements de consommation qui n'ont pas d'effet sur la consommation d'énergie fossile. En conséquence, dans la réalité, les déplacements de consommation (par exemple 30 GWh par jour) seront très supérieurs à ce qu'indique la simulation. Par exemple, avec 40 GW nucléaire et 106 GW éolien et PV, une possibilité de déplacement de 30 GWh s'ajoutant aux 90 GWh des Steps pourrait être dans la réalité utilisée quotidiennement ; elle se traduirait alors dans l'année par un déplacement de 10 TWh ; la simulation indique seulement 2,3 TWh. A noter que, sans les Steps, la simulation donnerait 3,7 TWh.

Mais cette différence avec la réalité n'a guère d'importance : la simulation rend compte correctement de l'effet des déplacements de consommation sur la production d'électricité à partir de gaz fossile.

La feuille de calcul montre précisément, heure par heure, quand un déplacement de consommation permet d'éviter une émission de CO2 et quand, à cet égard, il serait inutile.

     Pour ce qui est des puissances, les déplacements de consommation peuvent diminuer la puissance demandée aux moyens de production à partir d'énergie fossile. Pour cela il faut qu'une certaine capacité d'effacement soit garantie précisément au moment où l'on en a besoin. Il est difficile de faire un rapport entre la possibilité maximum de déplacement avant compensation (en GWh) et une capacité d'effacement garantie, en GW. Cela dépend évidemment de la façon dont les effacements seront suscités. Le modèle propose ceci : la capacité garantie, en GW, 10 % du maximum de consommation déplacée avant compensation, dans la limite de 15 GW. La première valeur peut être modifiée simplement par l'utilisateur, la seconde est inscrite dans la formule qui calcule le total de la puissance garantie.  Voir aussi ici.

Les batteries :
Elles se chargent lorsque la possibilité de production sans émission de CO2 est supérieure à ce que ces moyens mettent sur le réseau. Ce qui est mis sur le réseau est limité par la consommation, bien sûr, mais aussi par une limite technique d'accès des sources intermittentes, par les limites de flexibilité du nucléaire. Il arrive donc que ce que ces moyens peuvent mettre sur le réseau est inférieur à la consommation alors même que leurs possibilités sont supérieures. Dans ce cas il y a à la fois charge et décharge des batteries. La simulation ne tient pas compte du fait que le rendement se dégrade avec le délai entre la charge et la décharge. La simulation prête donc aux batteries une meilleure efficacité qu'en réalité. Les batteries permettent également d'apporter une capacité garantie. Voir aussi ici.

La gestion de l'eau des lacs
La simulation ne peut pas rendre compte de ce que serait une gestion fine de l'eau des lacs. Pour contourner cette difficulté, le modèle propose deux options : ou bien la production des lacs est, heure par heure, semblable à celle de 2013. Ou bien la gestion de l'eau est libre dans la limite de la production annuelle, qui est introduite comme donnée (cela signifie que l'on n'est pas contraint par la limite de capacité des lacs). La réalité se situe entre les deux options, plus proche de la première que de la seconde.

Les aléas climatiques
La simulation s'appuie sur le profil climatique de l'année 2013. C'est une année sans événement particulier, assez proche donc de la moyenne. Dans la réalité, un année n'est jamais égale à la moyenne. Les productions éolienne, photovoltaïque, hydraulique seront donc différentes de ce qui est calculé dans la simulation, ce qui est inévitable et sans grande conséquence. En revanche, il serait problématique de manquer de capacité de production au moment où l'on a le plus besoin. Ce besoin de capacité ne s'évalue pas sur une année moyenne mais sur des événements extrêmes. Or l'année 2013, qui nous sert de réféence ne fait pas apparaître de besoin extrême. Il faut donc ajouter à ce qu'indique la simulation une marge de sécurité reflétant la variabilité du climat. Le modèle suggère d'ajouer 10 GW, mais l'utilisateur peut aisément modifier cette valeur.

Par ailleurs, comme le modèle fait apparaître heure par heure la consommation et la production de chaque moyen de production, il est facile de simuler un événement climatique extrême, par exemple l'absence totale de vent pendant quinze jours en hiver, associée à un grand froid qui augmenterait la consommation pour se chauffer.







nsiL