| Mémoire N° |
153 |
| Auteur |
MAREDA Tim |
| Titre |
Caractéristiques Spatiales et Dynamiques d'un Couplage Solaire et Éolien à l'Échelle de l'Europe. |
| Thématique & formation |
Energie |
| Résumé |
Face à la volonté affichée, en Suisse et en Europe, de renforcer la part de renouvelable dans le mix énergétique et dans la perspective d'une sortie progressive de la filière nucléaire ce pose l'épineuse question de concordance aussi bien spatiale que temporelle entre l'offre et la demande de prestation. En particulier le caractère intermittent du photovoltaïque et de l'éolien pour la production d'électricité va potentiellement modifié à l'avenir les caractéristiques du profil de charge temporel. Ces nouvelles énergies renouvelables introduisent une dynamique incontournable de flux qui nous amène à reconsidérer en profondeur le cadre conceptuel dans lequel est pensé le système.
L'introduction d'un système de stockage énergétique, l'exploitation de la complémentarité spatio-temporelle par une dispersion des sites de production ainsi qu'une diversification technologique des générateurs constituent les trois principaux piliers d'une approche structurelle visant à modérer la variabilité intrinsèque des nouvelles énergies renouvelables et donc à renforcer leur taux de pénétration.
Ce travail de mémoire a pour objectif de questionner de manière systématique ces trois approches et d'évaluer leurs pertinences. L'étude est menée sur la base d'un modèle de production horaire intégrant des considérations physico-techniques tels que des données climatiques, le dimensionnement et la distribution spatiale des installations ainsi qu'une capacité de stockage énergétique. Il va permettre de simuler explicitement la dynamique de production intermittente à l'échelle de l'Europe et de la mettre en relation avec la courbe de charge Suisse, qui sert ici de référence en ce qui concerne la demande. La répartition optimale des sites de production est évaluée par le biais d'une méthode d'optimisation basée sur un algorithme génétique. En associant le modèle de production avec la méthode algorithmique nous explorons de manière systématique le potentiel effectif de différentes stratégies d'intégration en fonction du dimensionnement du système et ceci par une comparaison directe de plus de 6000 optimisations distinctes. Cette démarche permet de construire une représentation objective des limites et des opportunités définies par les nouvelles énergies renouvelables intermittentes.
Des effets d'arbitrage subtiles dans le dimensionnement et la mise en place du système de production électrique sont identifiés. Ils ont le potentiel d'affecter de manière dramatique la réussite ou non d'une souhaitable transition énergétique, notamment dans un contexte de compétitivité économique qui laisse peu de place aux erreurs d'appréciation.
Dans sa formulation la plus ambitieuse ce travail délimite le cadre effectif qui permet la réalisation cohérente d'un système de production électrique basé sur la ressource solaire et éolienne. Il a pour perspective d'apporter des point de références concrets sur les possibilités d'intégration d'une électricité d'origine renouvelable et intermittente et participer ainsi à l'élaboration du cadre de réflexion sur la transition énergétique.
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| Summary |
A future highly renewable power system is foreseen to integrate a significant contribution from wind and solar energy. Their intermittent nature will potentially change the future characteristics of electricity generation systems and it raises new issues regarding spatial and temporal consistency between supply and demand. These new renewable energy sources introduce dynamic aspects that leads us to reconsider in depth the conceptual framework within which the system is designed.
Energy storage technologies, spatial dispersion of production as well as technological diversification of generators are the three main pillars of a structural approach which aim to moderate their intrinsic variability and thus to enhance integration potential.
The main objective of this study is to question systematically these three approaches and evaluate their relevance. It is conducted on the basis of an extensive weather-driven modeling of hourly power mismatches between generation and load. This modeling will allow to explicitly simulate the dynamics of intermittent production across Europe in regard with the Swiss load curve, which serves here as the demand side reference. The optimal spatial distribution of generators and storage needs is furthermore assessed through an optimization method based on a genetic algorithm.
By combining both the production model and the algorithmic method we explore systematically the effective potential of different integration strategies depending on the sizing of the system. The direct comparison of over 6000 separate optimizations leads us to construct a complete and quantified representation of the limitations and opportunities defined by complementarity, storage and technological diversification strategies. Subtle effects are identified in the design and sizing of a future highly renewable power system. These effects have the potential to dramatically affect the success or failure of a desirable energy transition, especially in a context of economic competitiveness that leaves little room for misjudgments. In its most ambitious formulation this work defines an effective framework for the consistent implementation of a power generation system based on solar and wind resource and delivers a concrete assessment of integration possibilities.
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| Volée |
2012 |
| Date et heure
soutenance |
28-08-2014 14:00 |
| Salle soutenance |
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| Collation |
86 pages; 33 figures; 3 tableaux |
| Remarque |
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| Mot-clés |
Intégration des nouvelles énergies renouvelables, modélisation dynamique de système , Virage énergétique, Complémentarités spatiales et temporelles, Optimisation Algorithmique. |
| Cote bibliothèque |
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| Stage organisme |
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| Maître de stage |
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| Projet recherche |
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| Bourse |
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| Terrain d'étude ou d'application |
Potentiel d'intégration des nouvelles énergies renouvelables, ressources solaire et éolienne à l'échelle du continent européen. |
| Documents associés |
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Dernière
mise à jour |
2015-12-07 14:48:12 |