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Article

1 - CONTEXTE – DESCRIPTION DU CONCEPT D’AUTOCONSOMMATION COLLECTIVE

2 - MÉTHODOLOGIE DE CO-OPTIMISATION DE LA GESTION DE L’ÉNERGIE ET DU DIMENSIONNEMENT

3 - EXEMPLE DE CAS D’APPLICATION

4 - CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES

5 - GLOSSAIRE

6 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : IN502 v1

Exemple de cas d’application
Optimisation technico-économique d’une opération d’autoconsommation collective

Auteur(s) : Anthony ROY, Jean-Christophe OLIVIER, François AUGER

Date de publication : 10 août 2023

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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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ABSTRACT

Technico-economic optimization of a collective self-consumption operation

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)

  • Anthony ROY : Maître de conférences - Nantes Université, Institut de recherche en Énergie électrique de Nantes Atlantique, IREENA, UR 4642, Saint-Nazaire, France

  • 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

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KEYWORDS

Renewable energies   |   Optimization   |   self-consumption   |   energy management

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-in502


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3. Exemple de cas d’application

La démarche de co-optimisation est appliquée au cas d’étude d’une zone industrialo-portuaire, afin d’illustrer l’intérêt d’une opération d’autoconsommation collective avec une gestion optimisée de l’énergie et un dimensionnement optimisé des composants. À partir des résultats de l’optimisation, une analyse détaillée de la configuration optimale en termes de rentabilité économique globale est proposée. Une étude de sensibilité vis-à-vis des différentes hypothèses technico-économiques est ensuite présentée.

3.1 Description du cas d’étude

Le cas d’étude (figure 1) est composé de différents bâtiments situés dans une zone industrialo-portuaire, localisée à Saint-Nazaire. Ces bâtiments correspondent aux participants de l’opération ACC envisagée (aucune opération ACC n’existe à ce jour dans cette zone, cette étude étant uniquement théorique). Pour servir de référence, un premier scénario est considéré, basé sur les hypothèses suivantes :

  • nombre de participants : 11 (bâtiments n° 1 à 11, voir figure 1), parmi lesquels six sont producteurs d’électricité (panneaux solaires photovoltaïques pour les six bâtiments et essais moteurs pour le bâtiment n° 1) ;

  • aucune production d’hydrogène (celle-ci est intégrée dans la partie 3.3 dédiée à l’analyse de sensibilité pour montrer l’influence de l’intégration d’une production d’hydrogène dans une opération ACC) ;

  • hypothèses économiques :

    • application...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (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).

  • (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).

  • (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).

  • (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).

  • (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...

1 Réglementation

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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