Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Une opération d’autoconsommation collective permet la vente d’énergie électrique entre producteurs et consommateurs géographiquement proches. Ce dispositif nécessite de définir au préalable la manière dont les flux d’énergie doivent être répartis et le dimensionnement des équipements de production et de stockage d’énergie. Cet article présente une démarche méthodologique de co-optimisation de la gestion de l’énergie et du dimensionnement, au niveau individuel et au niveau collectif. Cette démarche est ensuite appliquée au cas d’étude d’une zone industrielle. Les résultats obtenus montrent d’une part l’intérêt économique apporté par le partage de l’énergie entre différents acteurs et, d’autre part, l’impact des modalités liées à la gouvernance telles que la clé de répartition de l’énergie et les choix tarifaires.
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A collective self-consumption operation allows the sale of electricity between geographically close producers and consumers. This framework requires defining beforehand the energy allocation rules and the sizing of the production and storage devices. This article presents a methodological approach for the co-optimization of the energy management and the sizing, at the individual and collective level. Then, this approach is applied to the case study of an industrial area. The obtained results show on the one hand the economic interest brought by the sharing of energy between different participants, and on the other hand the impact of some assumptions related to the governance such as the repartition key and the energy price.
Auteur(s)
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Anthony ROY : Maître de conférences - Nantes Université, Institut de recherche en Énergie électrique de Nantes Atlantique, IREENA, UR 4642, Saint-Nazaire, France
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Jean-Christophe OLIVIER : Maître de conférences HDR - Nantes Université, Institut de recherche en Énergie électrique de Nantes Atlantique, IREENA, UR 4642, Saint-Nazaire, France
-
François AUGER : Professeur des universités - Nantes Université, Institut de recherche en Énergie électrique de Nantes Atlantique, IREENA, UR 4642, Saint-Nazaire, France
INTRODUCTION
Une opération d’autoconsommation collective (ACC) permet à des producteurs d’énergie renouvelable de vendre tout ou partie de leur production à des consommateurs situés à proximité et raccordés sur le même réseau de distribution. Ce concept de communauté d’énergie présente un double intérêt. D’une part, il permet aux consommateurs de réduire leurs dépenses en achetant de l’électricité à un tarif attractif par rapport à leur fournisseur habituel et, d’autre part, il permet aux producteurs d’améliorer la rentabilité de leurs investissements en vendant l’électricité à un tarif supérieur à celui d’une injection sur le réseau.
Le développement d’une opération d’autoconsommation collective nécessite de définir au préalable les modalités de gouvernance et de fonctionnement entre les différents participants et la personne morale organisatrice (PMO) en charge de la gestion de l’opération. Parmi ces modalités, la question de la répartition de l’énergie entre les différents participants est un élément central. Cette attribution est réalisée selon une clé de répartition, définie avant le démarrage de l’opération, dans laquelle des critères énergétiques mais aussi économiques sont généralement considérés. Une optimisation de cette clé de répartition apparaît nécessaire pour maximiser l’intérêt économique pour l’ensemble des participants.
Par ailleurs, les différents équipements de production et de stockage d’énergie présents dans l’opération doivent être dimensionnés au plus juste par rapport aux besoins énergétiques, tout en assurant une rentabilité économique optimale pour les différents participants. Une optimisation de leur dimensionnement doit donc être réalisée lors de la phase d’étude du projet. L’optimalité d’un dimensionnement au regard de considérations technico-économiques est liée à la manière dont le système est géré, tant au niveau individuel qu’au niveau collectif, puisque les stratégies de gestion de l’énergie définissent les revenus et les dépenses des partenaires de la communauté. Ainsi, la phase de conception doit prendre en compte de manière conjointe l’optimisation du dimensionnement et l’optimisation de la gestion de l’énergie.
Cet article a pour objectif de présenter une démarche méthodologique de co-optimisation du dimensionnement et de la gestion de l’énergie, au niveau individuel (c’est-à-dire à l’intérieur des bâtiments participant à l’opération) et au niveau collectif, dans l’optique de définir un panel de solutions économiquement viables. La méthode présentée est ensuite appliquée à un cas d’étude afin d’illustrer les résultats pouvant être obtenus, en considérant une opération d’autoconsommation collective hypothétique dans une zone industrialo-portuaire. Une analyse des résultats obtenus est proposée sous l’angle énergétique mais aussi économique, permettant de montrer l’intérêt de la mise en place d’une opération d’autoconsommation collective pour les différents participants. Une analyse de sensibilité est aussi réalisée afin de montrer l’impact de certaines hypothèses techniques et économiques sur les résultats.
Points clés
Domaine : Production et gestion locale de l’énergie
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : Panneaux solaires photovoltaïques, stockage (batteries), hydrogène
Domaines d’application : Communautés d’énergie
Principaux acteurs français :
-
Pôles de compétitivité : S2E2
-
Centres de compétence – Industriels : ENEDIS, EDF, Akajoule, Enogrid, Enercoop
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
Renewable energies | Optimization | self-consumption | energy management
DOI (Digital Object Identifier)
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Glossaire4. Conclusions et perspectives
L’étude présentée dans cet article a permis de montrer l’intérêt de mener une optimisation lors de la phase d’étude mais aussi au cours du pilotage d’une opération d’autoconsommation collective. Une méthodologie originale d’optimisation combinée de la gestion de l’énergie au niveau individuel, de la répartition de l’énergie au niveau collectif et du dimensionnement des composants a été proposée. Il a notamment été défini une clé de répartition originale, qui permet de maximiser les revenus des producteurs (donc des investisseurs) en attribuant l’énergie aux consommateurs ayant le tarif d’achat le plus élevé. Le processus d’optimisation a ensuite été appliqué au cas d’étude d’une opération d’autoconsommation collective dans une zone industrialo-portuaire, afin de montrer les bénéfices apportés par un échange d’énergie entre plusieurs industriels. Enfin, une étude de sensibilité a permis d’identifier l’impact des différentes hypothèses technico-économiques et d’une production d’hydrogène au sein de l’opération d’autoconsommation collective.
Les résultats obtenus permettent de dégager quelques tendances en termes de voies de valorisation de l’électricité produite, de la plus rentable à la moins rentable :
-
il faut prévoir en priorité une autoconsommation individuelle pour l’alimentation des consommations électriques des participants producteurs d’énergie ;
-
si la quantité d’énergie produite est élevée (par exemple les essais moteurs considérés pour le participant n° 1), une production d’hydrogène sans contrainte de production, dans la limite du surplus disponible, avec un électrolyseur de faible puissance dont le dimensionnement aura été optimisé au préalable ;
-
en cas de surplus individuel, une vente aux participants de l’ACC pour alimenter leurs consommations électriques ;
-
en cas de surplus après répartition entre les participants de l’ACC, une vente sur le réseau hors ACC, avec achat à faible coût par l’acheteur de surplus (4 c€/kWh).
Ainsi, un découplage des problèmes de gestion de l’énergie de chaque participant a pu être réalisé. Chaque participant peut utiliser l’énergie qu’il...
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Conclusions et perspectives
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - WALKER (G.), DEVINE-WRIGHT (P.) - Community renewable energy : What should it mean ? - In : Energy Policy, p. 497-500, 10.1016/j.enpol.2007.10.019 (2008).
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(2) - INÊS (C.), GUILHERME (P.L.), ESTHER (M.-G.), SWANTJE (G.), STEPHEN (H.), LARS (H.) - Regulatory challenges and opportunities for collective renewable energy prosumers in the EU. - In : Energy Policy, p. 111212, 10.1016/j.enpol.2019.111212 (2020).
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(3) - FRIEDEN (D.), TUERK (A.), ROBERTS (J.), D’HERBEMONT (S.), GUBINA (A.) - Collective self-consumption and energy communities : Overview of emerging regulatory approaches in Europe. - H2020 funded project Compile (2019).
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(4) - GJORGIEVSKI (V.Z.), CUNDEVA (S.), GEORGHIOU (G.E.) - Social arrangements, technical designs and impacts of energy communities : A review. - In : Renewable Energy, p. 1138-1156, 10.1016/j.renene.2021.01.078 (2021).
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(5) - VITI (S.), LANZINI (A.), MINUTO (F.D.), CALDERA (M.), BORCHIELLINI (R.) - Techno-economic comparison of buildings acting as Single-Self Consumers or as energy community...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Article L. 315-2 du code de l’énergie portant sur l’autoconsommation (version consolidée du 3 mars 2021).
Arrêté du 21 novembre 2019 fixant le critère de proximité géographique de l'autoconsommation collective étendue (JORF n° 0273 du 24 novembre 2019).
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