Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020
Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020 Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020
Des technologies compétitives au service du développement durable − − d’approvisionnement ou à des conditions climatiques extrêmes. Le volume de gaz stocké en France peut ainsi couvrir trois mois de la consommation française ; ajuster l’offre et la demande de gaz naturel : la consommation de gaz en France est fortement modulée. En effet, les volumes de gaz consommés varient de façon importante selon les périodes de l’année, avec une demande en janvier pouvant être jusqu’à cinq fois supérieure à la demande du mois d’août. Ce rapport est même d’un pour dix entre une journée chaude estivale et une journée froide en hiver. Mais les approvisionnements, dont 97 % sont importés, ne sont ajustables que dans une fourchette limitée. Ainsi, pour assurer aux clients une livraison fiable tout au long de l’année, le gaz naturel est stocké dans des réservoirs souterrains ; favoriser le développement des énergies renouvelables : les stockages souterrains de gaz naturel apportent de la flexibilité très rapidement mobilisable qui est tout particulièrement utile pour les installations de production électrique à partir de gaz. Ces moyens de production électrique peuvent ainsi poursuivre leur développement afin d’accompagner celui des énergies renouvelables, de type éolien ou solaire, en couvrant leurs intermittences. 1.2. Trois technologies parfaitement maîtrisées donnant un avantage concurrentiel à la France Stocker le gaz naturel sous terre est la solution la plus simple, la plus sûre et la plus discrète. Naturellement étanches et situées à de grandes profondeurs, les principales structures géologiques utilisées en France sont des couches profondes formées de roches poreuses saturées d’eau, les « aquifères » ; d’anciens gisements de gaz reconvertis en stockage, les « déplétés » ; ou des réservoirs creusés dans d’épaisses et profondes couches de sel gemme, les « cavités salines ». Les structures géologiques sont reliées à la surface par des puits. Le stockage souterrain de gaz naturel est un secteur dans lequel la France occupe un leadership mondial. En Europe, sur le plan de la capacité totale, elle se place en troisième position avec environ 13 milliards de mètres cubes de volume utile. En France, le plus ancien stockage français est celui de Beynes, mis en service en 1956, qui est toujours en exploitation et dont la concession vient d’être renouvelée jusqu’en 2031. Globalement, les opérateurs français exploitent depuis plus de 50 ans un parc de plus de 500 puits, dont la quasi-totalité est encore en activité. Les stockages souterrains sont particulièrement bien insérés dans leur environnement et font l’objet d’une bonne acceptation locale. 1.3. Une technologie pouvant être mise à profit pour stocker l’électricité Le savoir-faire développé autour de la création et de l’exploitation des cavités salines pourra dans les années à venir être mis à profit pour développer le « stockage d’air comprimé » sur le marché électrique, une des solutions envisagées pour stocker de l’électricité (voir 2.3). Centre d’analyse stratégique - 186 - Août 2012 www.strategie.gouv.fr
Le stockage stationnaire d’énergie 2 Le stockage stationnaire d’électricité L’évolution des réseaux électriques avec l’intégration croissante d’énergies renouvelables intermittentes (éolien et solaire essentiellement), le développement de nouveaux usages comme le véhicule hybride ou électrique et l’introduction d’un pilotage des réseaux (demand/response) qui fera massivement appel aux technologies de l’information, ainsi que l’avènement dans les marchés de l’électricité de marchés de capacités, pourrait − voire devrait − se traduire par un fort développement du stockage stationnaire de l’électricité, pour différents usages, à différentes échelles de capacités et donc avec des technologies potentiellement très variées. D’ores et déjà, en milieu insulaire, et en présence de taux élevé de pénétration d’énergies renouvelables intermittentes (solaire ou éolien), le stockage de l’énergie électrique est une composante importante de la stabilité du réseau et devient très vite économiquement rentable compte tenu des prix de revient locaux de l’électricité 1 . 2.1. Les principaux usages du stockage envisagés au service des réseaux Lissage des pointes par les responsables d’équilibre C’est la principale application actuelle. Sur le continent, les puissances adaptées à ce type d’usage sont dans la gamme de 100 MW à 1 GW, pour des durées de charge/décharge de plusieurs heures. Il s’agit essentiellement de stations de pompages turbinages (STEP 2 ), et d’air comprimé (CAES 3 ), qui sont les moyens les moins coûteux. Au-delà de la concurrence des cycles combinés gaz, le stockage se trouve bien entendu en concurrence lors des pointes avec les possibilités d’effacement de la consommation d’électricité en industrie ou d’effacement diffus dans le secteur résidentiel-tertiaire, option qui sera offerte par les smart grids. Intégration des sources EnR intermittentes Cette application plus récente requiert de fortes puissances (de 100 kW à 50 MW) qui sont à dimensionner en fonction de l’équipement de production, ou du site à alimenter (selon qu’il doit fonctionner de manière plus ou moins autonome). Ce type de stockage nécessite une très bonne tenue en cyclage, une grande réactivité, de bons rendements, et doit assurer des durées de décharge de quelques minutes à quelques heures. Les technologies adaptées à cet usage sont nombreuses et n’ont pas toutes atteint le même niveau de maturité. Là encore, les STEP et les CAES apparaissent comme les moyens les plus économiques. On peut également citer les batteries, dont les batteries Li-ion, Zebra, Na/S, les redox-flow, certaines batteries au Pb, voire, dans un autre registre, la production d’hydrogène. (1) En 2009, le coût du MWh a été de 120 à 280 euros selon les régions insulaires. (2) Station de transfert d’énergie par pompage. (3) Compressed Air Electricity Storage. Centre d’analyse stratégique - 187 - Août 2012 www.strategie.gouv.fr
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ajuster l’offre et la demande de gaz naturel : la consommation de gaz en France<br />
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pouvant être jusqu’à cinq fois supérieure à la demande du mois d’août. Ce<br />
rapport est même d’un pour dix entre une journée chaude estivale et une journée<br />
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ajustables que dans une fourchette limitée. Ainsi, pour assurer aux clients une<br />
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réservoirs souterrains ;<br />
favoriser le développement des énergies renouvelables : les stockages souterrains<br />
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Ces moyens de production électrique peuvent ainsi poursuivre leur<br />
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1.2. Trois technologies parfaitement maîtrisées donnant un avantage<br />
concurrentiel à la France<br />
Stocker le gaz naturel sous terre est la solution la plus simple, la plus sûre et la plus<br />
discrète. Naturellement étanches et situées à de grandes profondeurs, les principales<br />
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reconvertis en stockage, les « déplétés » ; ou des réservoirs creusés dans d’épaisses<br />
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Le stockage souterrain de gaz naturel est un secteur dans lequel la France occupe un<br />
leadership mondial. En Europe, sur le plan de la capacité totale, elle se place en<br />
troisième position avec environ 13 milliards de mètres cubes de volume utile.<br />
En France, le plus ancien stockage français est celui de Beynes, mis en service en<br />
1956, qui est toujours en exploitation et dont la concession vient d’être renouvelée<br />
jusqu’en 2031. Globalement, les opérateurs français exploitent depuis plus de 50 ans<br />
un parc de plus de 500 puits, dont la quasi-totalité est encore en activité. Les<br />
stockages souterrains sont particulièrement bien insérés dans leur environnement et<br />
font l’objet d’une bonne acceptation locale.<br />
1.3. Une technologie pouvant être mise à profit pour stocker l’électricité<br />
Le savoir-faire développé autour de la création et de l’exploitation des cavités salines<br />
pourra dans les années à venir être mis à profit pour développer le « stockage d’air<br />
comprimé » sur le marché électrique, une des solutions envisagées pour stocker de<br />
l’électricité (voir 2.3).<br />
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