Energy transition - Conference & networking event

ENERGY TRANSITION
Conference & networking event
1
• Introduction par le cluster TWEED
• Flexibility in Future Energy Systems
Yves Langer, Power Markets Advisor/Founder- Smart Vision
Pierre-Henri Gresse, Managing Partner & Founder- Flexide Energy
• Projet Industore, Gestion optimisée des moyens de flexibilité, de
stockage et de production des sites industriels
Olivier Devolder, head of energy Group - N–Side
• Projet Merygrid, Projet pilote de micro-réseau intelligent à Méry
Luc Warichet, Directeur de département– RESA
• Projet INTERESTS,Développementd'outils de gestion d'une
solution intégrée à l'échelle locale de stockage d'électricité
renouvelable
Olivier Ulrici, Ingénieur Projet - Cluster TWEED

ENERGY TRANSITION
Conference & networking event
2
• Urban microgrid: overview, challenges and opportunities
o Clément GIRARD, Consultant - ENEA Consulting
• Projet E-Cloud, Développement et optimisation de micro-réseaux
ouverts dans les zonings industriels
o David Vangulick, Solution Technique et vision long-terme – ORES
• Projet Wallonhy , Emergence d'une filière industrielle d'hydrogène
vert en Wallonie : focus sur les applications Power-to-Hydrogen
(P2H) et Power-to-Mobility (P2M)
o Quentin de Radiguès, Professeur – UCL
• Projet RE-Sized, Développement de Districts Énergie Net Zéro
o Marc Frère, Professeur – Umons
• Un nouveau dispositif de financement pour accompagner la
transition énergétique des PME
o Anne Vereecke, Administratrice Déléguée de Novallia (Groupe Solwalfin)

Cluster Technology of
Wallonia Energy, Environment
and sustainable Development
1
TWEED :
Introduction

Contexte
2
Malgré une période de faibles prix du pétrole et du gaz,
l’année 2015 a confirmé la tendance : la capacité de
production d'énergie renouvelable a augmenté de 8,3%,
c'est-à-dire le taux le plus élevé jamais enregistré selon
le dernier rapport de l’IRENA.
La compétitivité du renouvelable se traduit par une
prévision très favorable aux renouvelables dans le
dernier rapport de l’IEA : une croissance de 13% dans
le secteur de l’énergie renouelvable est prévue entre
2015 et 2021.

3
La compétitivité du renouvelable s’est fortement accru ces dernières
années, le stockage est un « game changer » avec des applications
nombreuses (micro-grids, mobilité durable,…)
Contexte

Qui sommes-nous?
4
Le Cluster TWEED est une organisation wallonne rassemblant
les acteurs du secteur de l'énergie durable.
Nos secteurs clés :

Que faisons-nous?
• Mise en réseau des entreprises et autres acteurs des secteurs de l'énergie
durable via l'organisation de conférences à thèmes, d'évènements de
networking, de conférences, de séminaires, de séances d'information, de
visites d'entreprises...
• Organisation de groupe-projets qui rassemblent des entreprises aux
compétences complémentaires afin de constituer des filières d'entreprises
capables d'offrir des solutions globales aux clients dans des projets de taille
industrielle
• Soutien technique au montage de projets d'investissement et/ou de R&D
sur la thématique des énergies durables
• La réalisation d'une veille technologique dans le domaine de l'énergie
durable
• Réalisation d'études de marché et d'analyse économique et
technologique sur la thématique de l'énergie durable
• Promotion locale et internationale du cluster et de ses membres via
l’Agence Wallonne à l’Exportation (AWEx), l’Energy Techonlogy Energy Club
(AREC) et l’organisation de missions de prospection (Maroc, Pologne).
• Participation à des projets wallons & européens
5

TWEED en quelques chiffres
(depuis sa création, mars 2008)
• > 100 membres effectifs (payants), dont 85% d’entreprises
• Réseau de plus de 350 acteurs technologiques (membres ReWallonia)
• Près de 100 networking events
• Aide au montage de 30 projets de recherche ou d’investissement dans le
secteur « énergie durable » et partenaires de projets wallons (Plan Marshall,
DGO4, First Spin-Off,…) ou européens (H2020, Interreg,…)
• Présence sur plus d’une vingtaine de salons (EWEA, Intersolar, Husum, EU
Biomass Conference,…) et élaboration de plus de 10 missions à
l’international
• Réalisation de 6 cartographies d'acteurs économiques (Eolien, Solaire PV,
Biomasse-énergie, Chaleur verte, Smart Grid, Stockage)
• Plus de 50.000 pages visitées par an sur nos sites Web, 12 newsletters par
an, veille informative,…
• Plus de 15 partenariats : AWEX, Agoria, Energy Technology Club,
International Cleantech Network, Edora, Apere, pôles et clusters wallons
(Mécatech, GreenWin, Cap2020/eco-Construction,…), clusters étrangers
(Energie 2020, Tenerrdis, OREEC-Oslo Energy Cluster, Cluster de Energía del
País Vasco)
6

TWEED en quelques chiffres
7
Impacts du cluster sur certains paramètres de
l’entreprise
« L’évaluation démontre que le cluster TWEED est arrivé à un véritable stade de maturité
par rapport aux objectifs assignés à un cluster » (…) Par ailleurs, on perçoit clairement la
forte légitimité du cluster dans ses domaines d’expertise que ce soit au niveau des acteurs
publics et privés wallons ou dans un cadre international. Le cluster apparaît comme un
véritable point de contact entre l’ensemble des acteurs de son écosystème, ce tant de
manière réactive que proactive en proposant certaines mises en relation » (Comase,
Décembre 2016)

Axes stratégiques prioritaires de
TWEED
Soutenir les acteurs publics/privés
dans leur axe Energie
Offrir des solutions complètes
auprès des clients/secteurs
Favoriser le rayonnement local &
international des technologies du
cluster
Identifier les opportunités & Monter
/ Participer à des projets
d’envergure
Priorités
TWEED

Actions 2017
Event – PAED avec les villes &
communes

Actions 2017
Exemple de « Buyers » : DEME, VAF
Instruments, Krohne, ThyssenKrupp Liften,
Eneco,…
Events – Meet the Buyer

Actions 2017
Lancement d’un site WEB BtoC et
journées “découvertes” d’acteurs
(“Wood/Pellets Day”) !
Les objectifs principaux de ce
regroupement est d’informer et
améliorer la visibilité et l’image du
secteur via l’organisation
d’une journée dédiée et d’un site
Web orienté BtoC
www.leboisénergie.be

Actions 2017
Référentiel Piscines
(Prochain: Hôpitaux)
www.energiepiscines.be
Ou via
www.rewallonia.be

Actions 2017
cluster
Partenaire du Pitch Workshop à
Copenhague (Juin 2017)

Actions 2017
cluster
Partenaire du TBB à
Amsterdam (25-26 Octobre 17)
– Réduction de 40% en tant
que membre de TWEED !
Quelques-unes des entreprises partenaires fidèles à l’événement
Exposez
votre innovation
Pitchez
devant un public
d’investisseurs
et d’industriels
Rencontrez
en face à face
vos futurs clients
via des rdvBtoB
Networkez
avec des
spécialistes
dusecteur
Participez
à des conférences
animées par
des intervenants
de haut niveau
6
Venez rencontrer:
- les startups et projets
soutenus par InnoEnergy
- Nos partenairesEuropéens
- De potentiels investisseurs
cleantech

Actions 2017
cluster
BtoB matching
(ex: H2 Mission @
Grenoble)
Marketing
international
Markets/Technology/
Opportunity Watch
(ex : C40 project)
Collaborations
(ex: AWEX,
Agoria, )
International
Cleantech
Network
(ex: Passport
ICN)

Actions 2017
GreenMind University –
10/05 !
d’envergure
Speakers :
- MIT
- NIKE
- DG Energy UE
- L’Oréal Belgilux
- Tractebel
- Dow Corning
- …

Actions 2017
Sortie Carto Stockage –
22/05 !
d’envergure
Speakers :
- Engie / Aquale / …
- Projet HYB2HYB
- Projet SmartWater
- Projet Hylife
- Projet Sotherco
- …

Actions 2017
Event avec Mecatech – Focus
Projets Energie
d’envergure

Actions 2017
Event avec Infopole Cluster TIC –
Digitalisation du secteur de
l’énergie - Pitch’s session
d’envergure

Cluster Technology of
Wallonia Energy, Environment
and sustainable Development
TWEED Asbl
Rue Natalis 2 – 4020 Liège – Belgium
www.clustertweed.be
Cédric Brüll
Directeur
cbrull@clustertweed.be
Olivier Ulrici
Ingénieur projets
oulrici@clustertweed.be
Paul Bricout
Ingénieur projets
pbricout@clustertweed.be
Laurent Minguet
Président
laurent@minguet.be

Energies renouvelables et
marché de l’électricité
Yves Langer, Power Markets Advisor

Quel modèle de marché pour l’électricité renouvelable ?
1.Intermittence / flexibilité
2.Plaque de cuivre / congestion
3.Energie / capacité

(Source: Sector Inquiry on Capacity
Mechanisms - Eur-Lex –Nov 2016)

Flexibility in Future Energy Systems
Pierre-Henri Gresse
Managing Partner & Founder
Flexide Energy
Présentation Cluster Tweed 27/04/2017

Where is this Flexibility?
Flexible System
Operation
Flexible centralized
generation
Demand Side
Resources
New Infrastructure
Flexibility is across the whole Power System

Examples of Successful
Business Models

Flexible System Operation:
Dynamic Line Rating
Dynamic Line Rating allows
– Real-time and direct measurement of
SAG, and then the capacity of the line
– Forecast the capacity of the line (4h, day-
ahead, etc.)
SAG
SAG is the ultimate limit to
operation of an overhead line
Main benefits
– Uncover the full available line
capacity
– Operate closer to system limits

Dynamic Line Rating Use Cases
RES Integration Infrastructure
optimization
Security of supply

Fast Frequency Regulation
Dynamic Frequency Regulation
– Designed for fast moving resources
(<4 sec)
– Provides ‘SyntheticInertia’ to the grid
Performance-based Regulation
– “Pay for Performance”
– High revenues for battery
Figure Courtesy of Viridity Energy, Inc.

Fast Frequency Regulation
Enhanced frequency response
– Fast response (<1 sec)
– Management of frequency pre-fault
– 4 years contract

CAISO « Duck Curve »
Potential over
generation
Ramp need
~13,000 MW
in three hours
CAISO Initiative
– Storage and DSM
– Economic dispatch RES
– Decarbonize vehicles
– Retrofit power plants
– Time-of-use rates tariff
– Energy efficiency
– Interconnections

In one phrase…
“Future Energy Systems will require much greater amounts of
flexibility,
which will necessitate a broad platform of Smartgrid and ICT
technologies spanning all the areas of the Electricity System”
Thank you guys for your projects !

Confidential FLEXide Energy
FLEXide Energy
Overview
FLEXide
Pierre-Henri Gresse
Présentation Cluster Tweed 27/04/2017

Nos activités
Consultance pour
réseaux de transport
d’électricité
(International)
Valorisation de flexibilité
d’industriels
(Belgique)

Get the right value for your flexibility
Identification de
la flexibilité
Stratégie de
valorisation
RFQ chez les
acteurs de
marchés
Suivi des
opportunités et
factures
• Valeur ajoutée pour nos clients industriels
– Gestion complète du projet (recherche
– Mise en concurrence des acteurs de marchés
– Identification de règles de bonnes pratiques
– Suivi permanent des opportunités de marché
• Valeur ajoutée pour nos partenaires
agrégateurs
– Ouverture du marché
– Avantage si compétitif (que le meilleur gagne)
– Avis indépendant pour audits

Merci pour votre attention !
Pierre-Henri Gresse
Email: phgresse@flexide-energy.be
Mobile: +32498/607235
New website online soon!

Partenariat avec le soutien de
– InduStore –
Gestion optimisée des moyens de flexibilité, de stockage et
de production des sites industriels
27 Avril 2017
Olivier Devolder
Head of Energy Group at N-SIDE
Coordinateur du projet InduStore

Oct 2014
-Sept 2018
Objectifs du projet
INDUSTORE 2
Objectif
è Quantification du potentiel de flexibilité
énergétique en Wallonie
è Exploitation optimale par les sites
industriels de leur potentiel de flexibilité
ICTEAM
Crecis
SystMod Institut de Conseil et
d’Etudes en
Développement Durable
N-SIDE
(Coordinateur)

InduStore vise une approche globale d’optimisation
de la flexibilité énergétique…
3
Types de
flexibilité
Horizons
temporels
Approche
de
Valorisation
Load Shedding Load Shifting
Hebdomadaire Journalier Intra-journalier Temps-Réel
Processus de
production discret
Processus de
production continu
Processus Auxiliaires Cogénération
Nature des
processus
flexibles
Energy-based Demand Response Capacity-based Demand Response
Load Rescheduling Fuel Switching CHP

… à travers différents prismes
INDUSTORE 4
Volet Industriel
Volet Ressources
Humaines
Volet Technique
Quel est le potentiel
de flexibilité d’un site,
d’une industrie, d’une
région ?
Comment exploiter de
manière optimale ces
flexibilités tout en
tenant en compte des
différentes contraintes
techniques ?
Comment concilier
flexibilité et qualité
de vie des
travailleurs ?

INDUSTORE 5
Volet Industriel
Volet Ressources
Humaines
Volet Technique
région ?
techniques ?
Comment concilier
de vie des
travailleurs ?

Des audits détaillés de flexibilité à travers différents
secteurs clés en Région Wallonne…
6
Stembert
Feluy
Jupille
Liège
Virton
Marchienne-au-pont
Agro-alimentaire Fonderie Plastique Chimie Papier Acier

… et le développement d’un outil générique
d’identification du potentiel de flexibilité
INDUSTORE 7
Flexi-Calc = outil développé par InduStorepermettant
une évaluation du potentiel de flexibilité sous
forme d’un questionnaire
Nous ne pouvons pas
afﬁcher cette image
pour l’instant.
Exemple de questions:
• Puissance totale du site?
• Seuil tarifaire pour couper machine X?
• Quantité de stocks disponible avant/après machine Y?
è Evaluation technique & financière de
Votre potentiel de flexibilité
Flexi-Calc pour VOUS
è Evaluation du potentiel global de
flexibilité en RW par Industrie
VOUS pour Flexi-Calc
Lancement
Juin 2017!

INDUSTORE 8
Volet Industriel
Volet Ressources
Humaines
Volet Technique
région ?
techniques ?
Comment concilier
de vie des
travailleurs ?

Main Steps
First Phase:
• Identify the different types of worker flexibilities
• Link energy flexibilities with worker flexibilities
• Analyze constraints at sector & organization level
Une analyse détaillée de l’impact de la flexibilité sur
la qualité de vie au travail…
INDUSTORE 9
Energy
Flexibilities
Worker
Flexibilities
Integration with other components
• Once the impact is quantified it might be introduced in the optimization model
• Survey at industrial sites coupled with flexibility audits
• Human ressource aspect is key in implementation of flexibilities on-site

Main Steps
Une analyse détaillée de l’impact de la flexibilité sur
la qualité de vie au travail…
INDUSTORE 10
Energy
Flexibilities
Worker
Flexibilities
Impact on
worker’s health
& well-being
Second Phase:
• Analyze how the different flexibilities are
lived by workers
• Survey at industrial sites
• Quantify flexibility’s impacts on HR

Main Steps
… et la mise en place de politiques de flexibilité
économiquement et socialement optimales
INDUSTORE 11
Energy
Flexibilities
Worker
Flexibilities
Impact on
worker’s health
& well-being
Third Phase: Consider HR impact in energy flexibility optimization

Main Steps
… et la mise en place de politiques de flexibilité
économiquement et socialement optimales
INDUSTORE 12
Energy
Flexibilities
Worker
Flexibilities
Impact on
worker’s health
& well-being
• Introduce HR impact in optimization model
• HR aspect is key in implementation of flexibilities on-site
1 2
3

INDUSTORE 13
Volet Industriel
Volet Ressources
Humaines
Volet Technique
région ?
techniques ?
Comment concilier
de vie des
travailleurs ?

0,00
50,00
100,00
Prix de l’électricité (€/MWH)
Production (T/H)
Concept
Conditions
Utiliser la surcapacité du processus pour moduler sa consommation
électrique en fonction des prix d’électricité/incitants sans perte de
production.
• Processus avec surcapacité
• Capacité de stockage en amont et en aval
• Consommation électrique du processus dépendant du niveau de production
Note d’explication:
Lorsque l’électricité est chère, les
processus modulables et énergivores
sont modulés à la baisse (en rouge).
Lorsque les prix sont faibles, les
processus en surcapacités sont modulés à
la hausse (en vert)
Une exploitation optimale des opportunités de
déplacement de charge…
14

Exemples
Challenges
Industrie du papier: Production de pâte, Préparation de pâte
Site de séparation de l’air: Compresseurs oxygène et azote
Industrie du plastique: Extrusions sur les lignes de polymérisation
• Considérer les différentes contraintes des machines (ex: contraintes de ramping)
• Considérer les différentes contraintes de production (ex: quantité totale à produire)
• Identifier la dépendance de la consommation spécifique en fonction du niveau de
production
• Considérer les processus de manière intégrée (stock, upstream et downstream)
Approche
Proposée
Outil d’aide à la décision, basé sur un modèle mathématique des différents
processus, de leurs contraintes, de leurs economics et de leurs interactions
• Estimation du niveau de flexibilité: Nombre d’heure(s)/jour d’arrêt potentiel
dépendant du stock tampon et de la surcapacité du processus arrêté.
• Identification des meilleurs moments pour arrêter le processus en considérant le
besoin des processus suivants pour assurer le carnet de commande
Une exploitation optimale des opportunités de
déplacement de charge…
15

… des opportunités d’ordonancements entre
produits…
Concept
Conditions
Optimiser l’ordonnancement des différents produits sur la ligne en
fonction des prix d’électricité et de leur consommation électrique
• Processus produisant différents produits
• Consommation électrique différente entre les produits
• Plusieurs possibilités de planification
0,00
50,00
100,00
Prix de l’électricité
Planning de production
Tons
Temps
Lorsque l’électricité est chère, les
produits à plus faible consommation
sont produits (en vert).
Lorsque les prix sont faibles, les
produits énergivores sont plannifiés
(en rouge).
Produit à forte
consommation
électrique
Produit à
consommation
électrique
moyenne
Produit à plus
faible
consommation
électrique
16

Exemples
Challenges
Approche
Proposée
Industries du papier: Différents types de papier sur Machine Papier
Industrie de l’acier: Différentes épaisseurs d’acier produits sur laminage
• Estimer temps et coût de transition (transitions admissibles, coût lié aux transitions)
• Estimation de la consommation pour chaque produit
• Peur de la perte de production (engagement commerciaux => enjeux important)
è Comment prendre en compte tous ces challenges en même temps de manière
intégrée?
Algorithmes de scheduling à haute performance permettant une planification
rapide et flexible des différents produits sur chaque processus.
Cette planification optimale se fait de manière intégrée en permettant la prise en
compte de différentes contraintes telles que:
− Les contraintes techniques: possibilité de transition, durée minimale entre
changements, durée de stockage
− Les contraintes économiques: coût et temps de transition, coûts de stockage
− Les contraintes commerciales: satisfaction du carnet de commande
… des opportunités d’ordonancements entre
produits…
17

0,00
100,00
SunSat TueMon ThuWed Fri
… ainsi que d’effacement de la charge
Concept
Conditions
Stopper ou réduire la charge de certains processus lorsque les prix
de l’électricité et les incitants reçus sont suffisamment hauts
• Processus avec possibilité de réduire la charge ou de la couper
• Consommation électrique du processus dépendant du niveau de production
• Incitant financier pour compenser la perte de production
Produit à
consommation
électrique
moyenne
Produit à plus
faible
consommation
électrique
Prix de l’électricité
Lorsque l’électricité est suffisamment
chère, les compensations financières
pour avoir réduit sa consommation (ex:
demand response) sont suppérieurs au
coût encourru suite à la perte de
production (en rouge).
Temps
Comment gérer
l’effet rebond ?
Durée optimale de
réduction de charge
Reduction de charge
optimale ?
Tons
18

Exemples
Challenges
Approche
Proposée
• Machine Papier (Modulation Vitesse)
• Lignes de Finitions
• Fours électriques
• Mise en place d’un plan d’action de réduction de charge spécifiant les actions à
prendre à différents seuils de prix de l’électricité ou d’incitants
• Intégration dans outil d’aide à la décision permettant de prendre en compte
− Les contraintes et paramètres techniques d’arrêt
− Interactions entre processus
− Situation temps réel du site (carnet de commande, niveau de production
actuel, etc)
− Possibilité de rescheduling
• Estimer les contraintes et paramètres techniques d’arrêt: temps de préavis,
durée d’activation minimale et maximale, réduction de charge possible, effet
rebond
• Estimer les coûts marginaux de production incluant le facteur de consommation
électrique
• Estimer les coûts d’opportunités liés à une perte de production (effets courts et
long termes)
• Prioriser les réductions de charges entre différents processus
… ainsi que d’effacement de la charge
19

Partenariat avec le soutien deINDUSTORE 20
Intéressé par plus d’informations à propos d’InduStore ?
Contactez nous:
Olivier Devolder
Coordinateur du projet InduStore
ode@n-side.com
+32(0)472468344
N-SIDE
www. InduStore-Project.be

MeryGrid
Projet pilote de micro-réseau intelligent à Méry
Cluster TWEED
« Essor des énergies renouvelables : quelles solutions pour
consommer intelligemment? »
Axis Parc, Louvain-la-Neuve – 27/04/2017

Micro-Grid
Le Micro-Grid est un réseau local sur lequel sont raccordés des moyens de production
(souvent renouvelables), un système de stockage d’énergie et des charges, qui est
interconnecté avec le réseau public de distribution. Il peut, sous certaines conditions,
être ponctuellement déconnecté du réseau public.
Qu’est-ce
qu’un Micro-
Grid?
Consommation
Réseau de
distribution
Stockage
Production
EMS
Micro-Grid
EMS
Energy
Management
System
MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 2/25

Le soutien Région Wallonne
Extrait du Plan Marshall 4.0
AXE IV : Soutenir l’efficacité, la transition énergétique et l’économie circulaire
IV.2. Développer l’innovation dans le secteur de l’efficacité énergétique et des énergies renouvelables
« la mise en œuvre d’un projet de « Cloud énergétique »
La mesure permettra aux PME wallonnes de bénéficier d’une réduction de leur facture énergétique grâce à
l’installation de productions locales et partagées, et potentiellement, d’unités de stockage. La solution
contribue à renforcer l’indépendance énergétique des entreprises du Cloud en leur permettant de s’appuyer
sur leurs propres capacités (production et stockage).
Ces thématiques pourront notamment bénéficier de programmes conditionnés/appels à projets
auprès de démonstrateurs et incitants financiers à ces démonstrateurs (décret « recherche ») »

L’article 22 du Winter Package de la commission européenne (=mesures pour la transition
énergétique à appliquer par les états)
Communautés d’énergie renouvelable
« 1. Les États membres veillent à ce que les communautés d’énergie renouvelable soient
autorisées à produire, consommer, stocker et vendre de l’énergie renouvelable, y compris par
des accords d'achat à long terme d’électricité, sans être soumises à des procédures et à
des charges disproportionnées ne reflétant pas les coûts;
Aux fins de la présente directive, une communauté d’énergie renouvelable est une PME
ou une organisation sans but lucratif, dont les actionnaires ou les membres coopèrent en vue
de la
production, de la distribution, du stockage ou de la fourniture d’énergie produite à partir
de sources renouvelables »
4MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017

Les idées centrales sont :
• Des unités de production sont présentes sur le parc du Monceau à Méry
• Cette production peut être mieux valorisée localement en considérant un micro-réseau comportant un système de stockage et une plateforme de
supervision (optimisation des flux énergétiques et financiers)
• Ce micro-réseau est connecté au réseau public de distribution via un seul et unique point d’accès : les participants (clients) sont connectés au
réseau de distribution local du micro-réseau | Le micro-réseau peut rendre des services au réseau public
Les objectifs principaux sont :
• Conception du micro-réseau et du système de stockage
• Développement de la plateforme de supervision EMS (Energy Management System)
• Analyse de la rentabilité et du fonctionnement du micro-réseau | Analyse de l’intérêt pour le réseau public et la collectivité dans son ensemble
CBV
MeryTherm
Hydro : 200 kVA
Méry-Bois
PV : 60 kWc
Projet MeryGrid
Contenu et objectifs
Réseau public de distribution
C.B.V. MeryBois MeryTherm
EMS
Réseau local de distribution du micro-grid
Stockage
PV. Hydro.
Production totale du site : 1000 MWh/an
Consommation totale du site : 600 MWh/an

Organisation du projet Descriptif Partenaires Responsables
WP1: Aménagement du réseau
Reconfiguration du réseau existant en un micro-
grid : installation de la cabine, du stockage, du
monitoring et des automates.
Nethys, MeryTherm, ULg, SPI Nethys
WP2: Système de stockage
Conception et réalisation du système de
stockage : batterie, convertisseurs, super-
condensateur, ventilation.
CE+T, Nethys, Sirris, ULg CE+T et Nethys
WP3: EMS
Conception et réalisation de l’« Energy
Management System » permettant d’optimiser
les flux énergétiques et l’utilisation de la batterie.
ULg, Nethys ULg
WP4: Business case
Etude de la tarification des flux financiers du
micro-grid et du business case associé
SPI, Nethys, MeryTherm, ULg Nethys
WP5: Maquette ULg
Conception et réalisation d’un micro-grid
prototype dans les locaux de l’ULg
(démonstrateur déjà réalisé et opérationnel)
ULg, Nethys ULg
Partenaires Observateurs
Commune d’Esneux
Projet MeryGrid
Contenu et organisation

Objectifs
Aménager le réseau existant pour réaliser le micro-grid et
équiper ce dernier d’une unité de stockage, d’une
infrastructure de mesures, d’un système de contrôle et de
supervision (EMS)
Demain – micro-gridAujourd’hui - réseauactuel
WP #1 – Aménagement du réseau
Objectifs
EMS

1. Tâche 1 – Modification et mise à disposition du réseau existant
2. Tâche 2 – Infrastructure de mesure et de gestion des données
Ø Quick scan et placement de compteurs intelligents
Ø Placement de capteurs pour la mesure des flux et des variables de contrôle
3. Tâche 3 – Infrastructure de communication en temps réel au sein du micro-grid
Ø Fournir les données internes du micro-grid issues des capteurs au système de supervision
Ø Fournir les informations relatives aux marchés de l’énergie au système de supervision
4. Tâche 4 – Automation
Ø Permettre de flexibiliser certaines charges du micro-grid
5. Tâche 5 – Mise en service du système de stockage
6. Tâche 6 – Poste de contrôle multimédia et local de démonstration technique et commercial
Ø Création et aménagement d’un local permettant l’accueil et la démonstration du pilotage du micro-grid
Partenaires
Responsable
Tâches
Observateur
Commune d’Esneux
Contenu

Avancement

Partenaires
Responsable
Tâches
1. Tâche 1 – Sélection du système de batterie
2. Tâche 2 – Prototype stockage / restitution – conversion d’énergie électrique
3. Tâche 3 – Intégration des supercondensateurs
4. Tâche 4 – Conception du conteneur du système de stockage
5. Tâche 5 – Modélisation de ventilation et de refroidissement du conteneur et de ses
composants
6. Tâche 6 – Réalisation du conteneur du système de stockage
Objectifs
Etudier et réaliser un système de stockage comprenant une batterie et un supercondensateur,
permettant:
• de mieux valoriser la production locale
• de rendre des services au réseau public (flexibilité, réglage en fréquence)
WP #2 – Système de stockage
Objectifs et contenu

Avancement
Convertisseur AC/DCBatterie
Supercondensateur
Caractéristiques :
• Technologie : LiFePO4
• Capacité : 300 kWh
• Puissance : 600 kW

Avancement
Conteneur abritant le système de stockage

Avancement
Conteneur abritant le système de stockage
Batterie
Convertisseur AC/DC
Supercondensateur

Tâches
1. Tâche 1 – Plateforme de supervision EMS
2. Tâche 2 – Prévision des variables influençant l’opération du système
3. Tâche 3 – Création d’un logiciel de simulation du micro-grid
4. Tâche 4 – Contrôle temps réel
5. Tâche 5 – Gestion prévisionnelle
6. Tâche 6 – Interface marché
7. Tâche 7 – Dimensionnement
8. Tâche 8 – Interface graphique
WP #3 – Smart Energy Management System (EMS)
Partenaires
Responsable
Objectifs
Conception etréalisation de l’ « Energy Management System » (EMS) permettant:
• D’optimiser les flux énergétiques etfinanciers au sein du micro-grid
• D’optimiser les flux énergétiques etfinanciers entre le micro-grid et le monde extérieur
• De gérer le système de stockage
• De gérer les services au réseau : flexibilité,réglage en fréquence etcongestions.

A standard microgrid energy management system …
Description du smart EMS et comparaison avec un EMS standard

A smart microgrid energy management system!
Description du smart EMS et comparaison avec un EMS standard

Modules du smart EMS
Monitoring
Analytics
Forecasting
State
estimation
Operational
planning
Real-time
control
Energy
Market
participation
Reserve
Market
participation
Arrows imply a dependency, not a flow of information !
We also plan to implement a design / sizing tool based on
these components

Mécanismes de création de valeur
Energy markets
Ancillary services
UPS functionality
Efficiency
Arbitrage between high and low prices
Maximize revenues by selling services to the grid
Operate in islanded mode
Load and energy efficiency management

Il s’agit d’un EMS complet!
Data interfaces
Data management
Control &
Optimization
PLC through OPC server
Battery management system
Concentrates data in a time series database
Smart forecasting tools and model calibration techniques
Smart forecasting tools and model calibration techniques
Ensures coherence of preventive actions and real-time operation
User can interact with the system through a simple and intuitive HMI

Partenaires
Responsable
TâchesObjectifs
1. Tâche 1 – Structuration du micro-grid
Ø Mise en place d’une structure de gestion et d’administration du micro-grid
Ø Définition des règles d’entrée et de sortie
Ø Définition des règles de facturation
Ø Archivage des données historiques de consommation
Ø Rachat/location du réseau au GRD
2. Tâche 2 – Analyse économique / Business Case
Ø Etude de la rentabilité du micro-grid
Ø Comptage et validation des différentes consommations
Etude et mise en place d’une facturation qui:
• Diminue les coûts énergétiques des entreprises etaméliore leur compétitivité
• Rémunère équitablementles réseaux publics de transportet de distribution
• Assure la rentabilité du micro-grid
• Permet la fourniture de services au réseau: flexibilité, balancing
WP #4 – Facturation et business case

injection prélèvement
Les interactions d’aujourd’hui…
EMS
…les interactions de demain.
Conso. PV. Conso. Hydro.Conso.
Conso. PV. Conso. Hydro.Conso.
Réseau local de distribution du micro-grid
Stockage
Interactions entre les différents stakeholders

Principes de décision et de facturation : une optimisation à deux niveaux
Optimisation du profit de l’ensemble du micro-grid:
• Echange d’énergie et de services auxiliaires
(flexibilité, balancing) avec le réseau
• Tarification classique via le compteur de tête
Ent. 1 StockageEnt. 2 Ent. 3
Communauté micro-grid
Les décisions et la facturation associée s’opèrent sur deux niveaux:
• Optimisation du profit (revenus – coûts) pour l’ensemble du micro-grid
• Répartition optimale et équitable du profit entre les membres de la communauté
micro-grid
Répartition optimale du profit au sein du micro-grid:
• Répartition résultant d’un problème d’optimisation et
fondée sur un principe d’équité
• Echanges internes au micro-réseau

Principes de décision et de facturation, un mot clé : l’équité
Freedom of envy
Efficiency
Accountability
Altrusim
Tout le monde traité de la même façon
Trouve toujours une solution optimale
Plus d’effort, plus de gain
Si un membre n’a pas d’intérêt à influencer l’allocation d’un
autre membre, il ne doit pas l’affecter

2601 juillet 2016MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017

Merci pour votre attention!
EMS
Energy
Management
System

ATM-PRO
CERTECH
N-SIDE
TWEED
UCL-INMA
I N T E R E S T S
INTEgrated Renewable Energy power STationS
Début : 01/12/2016 - Fin : 30/11/2020
Budget Total : 1265057,63 €
Partenaires:

ATM-PRO Modèle Météo / Prévision / Productible Eolien / Photovoltaïque
CERTECH
Stockage hydrogène
Collecte / Analyse données techniques
N-SIDE
Outils d’optimisation
Expertise marchés de l’énergie
TWEED
Collecte / Analyse données marchés
Expertise marchés de l’énergie
UCL-INMA Identification de modèle(s)
I N T E R E S T S
Problématiques:
« Boost » de la mobilité « verte » - Production et consommation ER locale
Production renouvelable variable – non-adéquation « demande / offre » à l’échelle locale
surcharge des réseaux électriques
Solution proposée:
Création d’un outil d’optimisation permettant la définition, le dimensionnement et la gestion de
« stations intégrées » de production, de stockage et de consommation d’énergie renouvelable
(électricité / hydrogène) pour la mobilité. Les scénarios, développés à l’échelle locale, devront
être reproductibles et économiquement viables.
Partenaires:
(C) Copyright Consortium INTERESTS – 2017

ELECTROLYSEUR
ELECTROLYSEURR&D
BATTERIE(S)
BATTERIER&D
1 MW
1 MW
€ € € €
€ €
H2
I N T E R E S T S
VALORISATION
MOBILITE
Aires Routières
Centre Commerciaux
Zones Industrielles
Car
Pooling / Sharing
Logiciel d’analyse / d’optimisation
=> Analyse Prod. Eolienne
=> Analyse Prod. PV
=> Analyse prix/cout électricité
=> Dimensionnement Eol. / PV
=> Dimensionnement Batteries
=> Dimensionnement Electrolyseur
Gestion opérationnelle / prévisionnelle
=> stockage Electricité
=> production H2
=> injection/reprise sur le Réseau
=> interaction distribution H2
=> car pooling/sharing (web)
Transports En
Commun
Stockage H2
« Industriel »
R&D
R&DDistribution H2 « Industriel »
Applications
« Domestiques »

RES
production
Demands
H2
Electrical
storage
WIND
PV
Electrolyze
Import/export of
tanks
EVs
H2
vehicles
H2 storage
Industrial
H2
Onsite
customer
Batteries
H2
H2
• CAPEX
• OPEX
• Historical
Production
onsite
• EV/H2 cars arrivals and
demand
• Charging stations
• H2 pumps (CAPEX,
power)
• CAPEX/OPEX
• Power
• Storage capacity
• Round trip factor
• Technology
• Efficiency
• CAPEX/OPEX
• Storage
capacity
Time series Tech. feat.
Tech. feat.
Tech. feat.
Time series Tech. feat.
Représentation modulaire des inputs

Contraintes d’optimisation par scénario
Demands
WIND
PV
Electrolyze
Import/export
of tanks
EVs
H2 vehicles
H2 storage
Industrial
H2
Onsite
customer
Batteries
H2
H2
Aires Routières Centre Commerciaux Zones Industrielles
H2
H2
H2
H2
H2
H2
NETWORK EXCHANGES / SERVICES
RES
production

Contacts
ATM-PRO Alexis DUTRIEUX: alexis.dutrieux@atmpro.be
CERTECH Aude ROTHSCHILD: aude.rothschild@certech.be
N-SIDE Olivier DEVOLDER: ode@n-side.com
TWEED Olivier ULRICI: oulrici@clustertweed.be
UCL-INMA Denis DOCHAIN: denis.dochain@uclouvain.be
I N T E R E S T S
Merci de votre attention!

ENEA Consulting ● 89 rue Réaumur, 75002 Paris ● +33 (0) 1 82 83 83 83 ● www.enea-consulting.com
Urban Microgrids
Overview, challenges and opportunities
PROJECT PARTNERS

2
Energy & environmental transition
PROJECT SETUP AND
DEVELOPMENT
Project map
25 + countries
200 + clients
PARIS MELBOURNE HONG KONG
STRATEGY, INVESTMENT &
NEW BUSINESS
INNOVATION & TECHNOLOGY
We contribute to energy & environmental transition
and to the development of energy access worldwide
ENEA Team
35+ experts
3 offices

Agenda
3
Microgrids overview and hotspots
Takeaways from 2 urban microgrids case studies
Main challenges and lessons learnt on urban microgrids
Conclusion and Q&A

Agenda
4
Conclusion and Q&A

It is a microcosm of the broader energy network including all the necessary
components to operate in isolation, it has three key components: Generation,
Storage and Loads all within a bounded and controlled network. It may or may
not be connected to the grid.
What is a microgrid?
5
SCOPE OF THE STUDY
Microgrids located in developed countries and satisfying an important local demand
(~1+ MW of installed capacity)

The Microgrid safely connects and disconnects from the main grid
through the Point of Common Coupling (PCC)
6
PCC
Dispatchable
generation
Limited or intermittent
generation
Critical loads Controllable loads
StorageController
CHP
Diesel Gen.
Gas Gen.
Fuel Cell
Biogas
Hydro.
Solar
Wind
Batteries
Thermal
Lighting
Heat pumps
HVAC
Refrigeration
Security
Data Centre Life support
EV
MAIN GRID
General representation of a urban Microgrid
EMS

73 screened Microgrids commercial projects, 21 in focus represented on map below,
The US are the most dynamic market for Microgrids
7
Major urban Microgrid hotspots worldwide(over 300 kW(2) projects)
Nice Japan
Connecticut
New York
Maryland
California
New Mexico
Johannesburg
China
Genoa
HawaII
Netherlands
Hyderabad
Texas
Ontario Vermont
Cost savings
Energy security
Sustainability
Country with
mature microgrid
projects
No mature microgrid
projects spotted

Agenda
8
Conclusion and Q&A

3 case studies were analyzed, two will be presented today
9
AIRPORTECO-DISTRICT INDUSTRIAL

Software used:
HOMER optimises a microgrid design based on the desired components and a set of inputs and constraints:
The software optimises the size of the components that havebeen integrated in the modelbeforehand.
The model needs detailed yearly input such as load profiles, irradiance data and main grid energy and power prices.
Optimisation results are framed by constraints on renewable penetration or theduration of islanding.
Main metrics:
The Net Present Cost (NPC)
The Levelized Cost Of Energy (LCOE)
The renewable electricity penetration (%RE)

Methodology
10

Case: Airport – Case study presentation
11
1. Test a smart embedded network in a 100% electric airport that wants to produceas much renewable electricity as it could
2. Evaluate theimpact of electrical vehicles and grid interconnexion capacity to optimize thesystem
3. Determine the extra cost required to become a Microgrid –the same smart embedded network, that can now island from the main
grid
SIMULATION OBJECTIVES
Location: France
Microgrid owner: A small airport’s authority
Main grid characteristics: The Microgrid is connected to
theFrench main grid
Loads: annual airport consumption is ~4GWh
Generation mix: solar panels
Modeling horizon: 2025 -2050
CONTEXT
AIRPORT

Case: Airport – Smart embedded networks
12
Smart embedded networks
+ 4.2 GWhel purchased
M€ 7.33
€134,4/MWh
NPC
LCOE
- 3.2 GWhel sold
+ 5.6 GWhel produced
(5.6 MWp installed)
M€ 10.17
€186,2/MWh
NPC
LCOE
+ 5.6 GWhel produced
(5.6 MWp installed)
656 kWhel EV battery
- 3.2 GWhel sold
M€ 10.16
€186,1/MWh
NPC
LCOE
A 100% electric airport: consumption does not includetheair traffic control
The airport is equipped with electric charging points for electric vehicles
Energy production: solar parking shelters (5.6 MWp) and batteries (16 electric vehicles – 656 kWh)
Loads: lighting, HVAC, elevators, baggage sorting systems, sanitary, invertors, electric vehicles, etc.
2015 grid and market SPOT prices
2025 forecast technology prices
Costs linked to electric vehicles batteries were assumed to be zero. Each day, an average of 16 vehicles are parked 24/24 which
represents an available battery of 656 kWhel
MAIN ASSUMPTIONS

Case: Airport – Costs saving levers
13
134
132
123 122
6,5
7
7,5
110
120
130
140
Embedded Network 1 MWp PV capacity 1 MWp PV capacity
and electric vehicles
batteries use
1 MWp PV capacity,
electric vehicles
batteries use and
optimisation of grid
connection
LCOE (€/MWh) NPC (M€)
+ 1 MWp PV
+ 656 kWh EV
+ grid optimized
capacity
LCOE (€/MWhel)
NPC (M€)

Case: Airport – Conclusions
14
ENERGY SECURITY
COST SAVINGS
Islanding duration depends on battery
size: the longer it lasts, the higher the
cost of energy. In France, grid outages are
very rare and, when they occur, they last
for under 1 hour
LCOE = € 212/MWh (5.6 MWp PV)
Costs saving is possible through the
installation of a limited PV capacity for
auto consumption only, with grid
optimization interconnection capacity and
the use of electric vehicles batteries for
vehicle to grid
LCOE = € 124/MWh (1 MWp PV)
The maximum renewable achievable with
land constraint is 42.4% (5,6 MWp PV)
Without land constraint, and for an
installed capacity of 10 MW (47.5% of RE)
LCOE = € 186/MWh(5.6 MWp PV)
LCOE = € 223/MWh (10 MWp PV)
SUSTAINABILIT
Y

Case: Industrial– Case study presentation
15
INDUSTRIAL
1. Test a smart grid for a growing industry with HVAC loads, located in a congested region, with a distribution network that cannot
provide 100% of theneeded electricity for its loads
2. Evaluate theimpact of electricity price and load suitability for trigeneration and flexibility
3. Determine the extra cost required to becomea Microgrid – the same smart grid, that can now island from themain grid for 24 hours
SIMULATION OBJECTIVES
Location: France, Bretagne
Microgrid: Industrial zone (agribusiness) with growing
activity
Main grid characteristics: HTB1 connection
Loads: Electric: 70 GWhe-Heat: 106 GWhth-Cold: 53 GWhth
Peak for electric load: 10,9 MWe
Generation mix: trigeneration unit and solar panel
Modeling horizon: 2020
CONTEXT

90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
45 50 55 60 65 70 75 80
N
e
t
pre
se
n
t
co
st
(N
P
C
)
Annual averageelectricityprice
(spot price+variablepart of thenetwork tariff)
20€/MWh
30€/MWh
40€/MWh
BC-20€/MWh
BC-30 €/MWh
BC-40€/MWh
Evolutionof net present cost with
trigeneration
BC=Base-Case
GaspricesM€
€/MWh
For a gas price of 40€/MWhPCS, trigeneration unit is
not valuable regarding electricity prices. This is true
as long as the grid reinforcement costs are not
higher than the difference between the 2 curves (2)
Case: Industrial – Sensitivity analysis
16
ANALYSIS
Once trigeneration unit reaches 12 MWel, incomes
from energy sales to the main grid increase with
electricity prices, leading to a decreasing NPC. Before
that, system optimization leads to a 4 MWel with
2 MWp of solar panels because of gas prices.
Installing trigeneration unit protects the owner of the
grid of electricity spot prices variation
For a price of 30 €/MWhPCS, installing a trigeneration
onsite is valuable once electricity price is over
63 €/MWhe
EXAMPLE 2
EXAMPLE 1
Cost of grid reinforcement has a low impact on the choice of trigeneration, which
depends mostly on electricity and gas prices(1)

Case: Industrial – Analysis
17
Public network tariff with the same power subscription (12 MWel) but a consumption divided by 10:
Fixed part: 165 000 €/year
Variable part: 50 000 €/year
The extra cost for islanding is low (250 000 €) because the grid has already a flexible generator able to
supply all the internal demand
The benefits of arbitrage with the grid depends on gas and electricity prices:
COST AND BENEFITS OF THE GRID CONNECTION
Average electricity
price (spot + variable
part of TURPE)
Gas price
Generator load
ratio
(min: 70%)
Electricity sold –
average price
Electricity
purchased –
average price
Net
benefits/yea
r
45 €/MWhel (2016)
30
€/MWhPCS
84%
6,4 GWhel –
48 €/MWhel
3,6 GWhel –
34 €/MWhel
0,2 M€
65 €/MWhel (+50%)
30
€/MWhPCS
91,5%
25,6 GWhel –
42 €/MWhel
0,3 GWhe –
25 €/MWhel
1,1 M€
Profits generated by electricity selling to the grid and by demand response mechanism (non considered
in this model) compensate the cost of grid connection

Embedded smart networks (no islanding) aremore adapted than microgrids (islanding) in
presence of a high shareof intermittentenergy productionin urban areas
Local production of greener and more affordable energy can also be achieved without
introducingthe islanding capability of microgrids
Grid tariff structure, origin of the yearly peak demand (heating or A/C) and availability of
renewable resources are the three significant sizing factors in the economic optimisation of
such networks
Vehicle-to-Grid technologies can optimize the power demand profile of the microgrid and
decrease costs
Microgrids can be economically profitable in presence of a high share of dispatchable
energy production and thermal energy demand
Microgrids capabilities (including islanding) have been found economically relevant in this
study only for applications with a strong heat demand (or heat and cold demand), such as
demonstratedinindustrial zones
Best conditions for a cost-effective urban microgrid
18

Agenda
19
Conclusion and Q&A

20
REGULATION TECHNOLOGY AND COSTS

Changes need to be made in the grid regulatory framework in
order to allow operational implementation of microgrids
21
Regulation linked to the status of
the distribution operator and/or
the IPP can be constraining Microgrids
regulatory status
and franchise right E.g. reporting mechanisms, right to
use public domain, etc.
Principles of the energy
system
Ownership
unbundling
Ownership unbundling can
threaten Microgrids development
E.g. in most existing projects,
Microgrid operator and producers are
merged into the same corporation
In specific cases, protection of final
users rights is more complex with
Microgrids
Protection of
consumers rights
E.g. free choice of supplier,
transparency, right of appeal, etc.
Electricity
taxation
Microgrid taxes on electricity do
not always cover taxes of the main
grid that are supporting national
solidarity and energetic transition
E.g. tariff equalization, support for
renewable energies, etc.
Costs and operational
challenges
Network tariff
The structure of public network
tariff is sometimes not adapted to
the consumption of Microgrid
users
E.g. fixed costs applied to a smaller
rate base
Islanding
regulation
Microgrid connection and
disconnection to the main grid are
not clearly defined in the
regulation
E.g., inability to reconnect the
Microgrid because of technical and/or
economic reasons

22
REGULATION TECHNOLOGY AND COSTS

Main technical challenges of microgrids can be overcomewith existing
technologies, even if the solution comes at an extra cost
23
Protection of electrical assets
might be an issue in specific
topologies, it should then be
ensured by advanced equipment
Re-synchronisation of microgrids
to main grid can be completed
with very little impact on main
grid
Direct Current microgrids are an
opportunity for cost savings but
are not widely known by
stakeholders
Controllers’ price can be reduced
by limiting case-by-case
customization
Comprehensive control system need to be able to:
• make the switch between connected and islanded mode
• manage generation, load, frequency and voltage during
islanding
Microgrids with distributed generation usually have lower fault
currents. A simple short-circuit can lead to the failure of the
microgrid if not detected early enough.
Out-of-phase reclosing is the phase when Microgrid might have a
negative impact on main grid’s performance: it can produce
unexpected transients released on local distribution network.
With DC network, a Microgrid can connect PV and batteries (DC
sources) directly to DC loads. There are less costs from conversion
losses, islanding doesn’t need a mechanical switch, control system
is cheaper, power quality is higher. But there is a lack of standards,
safety issues, and higher upfront cost if there are two circuits (AC
and DC).
Controllers
Asset protection
Re-Synchronisation
DC Microgrids

The size of the battery is directly linked to the duration of islanding
The battery is not cycled and kept as a back-up in case of outage
Switching from no islanding to a 1-hour islandingmore than doubles the initial CAPEX
57% of the additional CAPEX is due to hardware and software elements that enables the islanding feature
43% is due to battery CAPEX
Extra hardware and software representthe main cost for short
islanding times, but is offset by battery cost for long islanding times
24
-
1 000 000
2 000 000
3 000 000
4 000 000
5 000 000
6 000 000
7 000 000
No
islanding
1 2 4 6 12
Duration of islanding (hours)
CAPEX (€)
Battery inverter for a 11 kW/kWh system
-maximum price
Battery Management System and
Balance of System
Cells
Extra equipment for microgrid
Extra equipment for smart grid
Private network

Agenda
25
Conclusion and Q&A

Technical hurdles implied by islanding can be overcome with existing solutions,
but might bring about substantial cost
Embedded smart networks (no islanding) are more adapted than microgrids
(islanding) in presence of a high share of intermittent energy production in
urban areas
Microgrids can be economically profitable in presence of a high share of
dispatchableenergy production and thermalenergy demand
Both microgrids and embedded smart networks face major regulatory obstacles
today, opening debates on theemergenceof new business models
Conclusions
26

ENEA Consulting ● 89 rue Réaumur, 75002 Paris ● +33 (0) 1 82 83 83 83 ● www.enea-consulting.com
Clément GIRARD
06 86 27 26 14
clement.girard@enea-consulting.com

Réunion d’information: Premier contact
PROJET E-CLOUD
28/04/17
“This research has been supported by the Public service of Wallonia within the framework of the E-Cloud project”
1

Ensemble des partenaires – Projet E-Cloud :
28/04/17
“This research has been supported by the Public service of Wallonia within the framework of the E-Cloud project”
2

Agenda
• Bienvenue
• Le concept E-Cloud
• Ligne du temps
• Pourquoi est-ce pour vous ?
28/04/17
“This research has been supported by the Public service of Wallonia within the framework of the E-
Cloud project” 3

Agenda
• Le Projet
• Conclusion
28/04/17
Cloud project” 4

Une micro-grille est un réseau local sur lequel sont
raccordés des moyens de production, des systèmes
de stockage d’énergie et des charges, qui est
interconnecté avec le réseau de distribution
traditionnel. Il peut, sous certaines conditions, être
ponctuellement déconnecté du réseau et fonctionner
de manière autonome.
Les micro-grilles
Définition
28/04/2017

• Les idées centrales
– Des unités de production sont mises à disposition d’une communauté de clients
– La production locale qui est consommée localement peut dans le cadre du pilote être
considérée comme de l’autoconsommation
– L’énergie qui n’est pas produite localement entre dans les processus classiques de
marché. Les clients gardent leur liberté de négociation pour cette partie.
– Le stockage de l’énergie électrique peut contribuer à augmenter la consommation de la
production locale au sein du E-Cloud
• Projet qui est repris dans le plan Marshall 4.0. (subside de la région Wallonne)
• 2 pilotes seront testés (Tournai Ouest et Sart Tilman), et le zoning de Ghislenghein
sera également analysé
• Une dérogation sur le fonctionnement du marché sera demandée à la CWaPE
(activation de l’article 21 du décret sur l’électricité) pour la durée du pilote.
E-Cloud: comment ça marche
28/04/2017

• Le E- Cloud est un système électrique intégrant des consommateurs et des
unités de production locale visant l’optimalisation des flux d’énergie grâce à
l’utilisation d’un ensemble de stockage, optimalisation tant pour les
consommateurs et les producteurs que pour la collectivité sans qu’il y ait
nécessité de se scinder du réseau classique
• C’est une micro-grille ouverte
• Cet optimum, qui varie par quart d’heure, impose
– la maîtrise et la mise en œuvre combinées des technologies de l’information et
de la gestion intelligente des réseaux
– l’éducation des consommateurs et leur volonté propre de s’inscrire dans cette
démarche.
E-Cloud: comment ça marche ?
Le concept
28/04/2017

Illustration
28/04/2017
PME C
Usine A
PME B
Usine D
PME E
Usine F
Soit, dans 1 zoning, 3 consommateurs qui
veulent se mettre en communauté E-Cloud

Les partenaires se mettent d’accord
28/04/2017
GRD ADT(*)
Usine A
PME B
Producteur
PME C
Accord de participation
à l’E-Cloud
• Usine A:
• Part de production : 40%
• Rente à payer à
Producteur: 40000€/an
• PME B:
• Part de production: 35%
Producteur: 35000€/an
• PME C:
• Part de production : 25%
producteur: 25000€/an
• Producteur
• Installation de 1 MW
éolien et 250 kW PV
(*) ADT= Agence de Développement Territorial chargée notamment de la
réalisation, la promotion et la gestion des zones d’activité économique (ZAE)

Mais chacun garde sa liberté …
28/04/2017
PME B
PME C
Usine A
Fournisseur
Zeta
Fournisseur
Zeta
Fournisseur
Omega

Installation des équipements
28/04/2017
Ces différents moyens
sont considérés comme
étant une entité
virtuellement unique
(virtual Power Plant)
Des capacités de stockage pour
améliorer l’auto-consommation du
Cloud (soit par le GRD, soit par le
producteur local)
Le producteur
installe les
moyens de
productionLe GRD installe les
moyens de mesure et
de télésurveillance
pour gérer le réseau

• Dans chacune des usines/PME, un rôle nouveau se crée: l’Energy
Manager qui
– reçoit les prévisions de sa part de production pour la journée du lendemain.
– a à sa disposition une prévision de sa consommation
– s’il en a la possibilité, peut adapter sa planification de consommation
– Pendant la journée, peut vérifier sa part de production et sa
consommation réelle. Il peut ainsi maximiser l’utilisation de la production
qui lui est due.
• Ce rôle peut être assuré par du personnel de l’usine/PME ou par un
tiers (de type ESCO)
Le consommateur-acteur
28/04/2017
New Work
planning

• Le GRD relève les compteurs, calcule et envoie les
index nécessaires pour chaque 1/4h:
A la fin de la journée …
28/04/2017
Produc
tion
totale
Prod
C
Prod
B
Prod
A
Conso
A
Solde
Facture
d’énergie du
fournisseur
Zeta

28/04/17 14
Compteur de tête
(physique) du
client 1
Compteur de production
(fictif)
E-Cloud du
client 1
Compteur virtuel
« Market Face » du
client 1
Part de
production client
1
production
totale
Automatismes (algorithmes) Temps
réel à développer
Répartition
/ clients
Données Ex-Post à J+1

• Les différents rôles sont (1/2):
– Un Producteur
• met des unités de production à disposition. Elles sont additionnées pour former une
production unitaire virtuelle
• Le producteur reçoit une rente payée par les autres partenaires de l’E-Cloud
– Cette rente couvre la partie d’énergie auto-consommée par les partenaires
• Le producteur reçoit les certificats verts liés à la production renouvelable
• Il vend sur le marché l’énergie excédentaire qui n’est pas autoconsommée
– Les partenaires (consommateurs) :
• Payent au producteur une rente qui leur donne droit à une part de la production unitaire
virtuelle
• Contractent un fournisseur d’énergie « classique » pour la part qui ne sera pas produite à
l’intérieur de l’ E-Cloud
• Reçoivent de l’information
– Prévision de consommation et de leur part de production
– Leur consommation – part de production en temps (presque) réel
– Le bilan (mensuellement) de ce qu’ils ont auto-consommé et de ce qu’ils ont dû aller
chercher sur le marché
En résumé
L’E-Cloud: un micro réseau ouvert

• Les différents rôles sont (2/2):
– Le GRD
• Gère le réseau à l’intérieur de l’E-Cloud
• Fournit les informations aux partenaires et assure la transparence des différents flux
d’énergie
• Met à disposition des partenaires du stockage pour augmenter l’auto-consommation
– L’ ADT
• Assure la promotion du concept
• Recrute les entreprises qui pourraient être intéressées par le concept
• Et peut co-financer et co-gérer le véhicule réservé aux assets de production
En résumé
L’E-Cloud: un micro réseau ouvert

Agenda
• Le Projet
• Conclusion
28/04/17
Cloud project” 17

Organes de décision / consultation
• Comité de pilotage
– Les membres du projet
– Réunion mensuelle
– Information et décision
• Conseil Consultatif
– Les membres du projet
– Parties prenantes:
• UWE
• EDORA
• FEBEG
• DG04-DG05
• Cabinets des ministres de
l’économie et de l’énergie
• CWaPE
– Réunion trimestrielle
– Information, consultation et
échange sur le concept et
l’avancement du projet
– Pas de décision
28/04/17 18
Le Projet

Le projet
Ligne du temps
28/04/17 19
Test pilotes « Go-Life »
Confirmer
Intention
clients
Convention
clients
Fin du
design
Construction
solution
Recrutement
clients
Recommandation
pour déploiement
Accord CWaPE

• Sur Tournai Ouest, une quinzaine d’entreprise ont marqué intérêt pour participer
activement aux projets
• Des entreprises rencontrées, les principales motivations semblent être: (1/3)
– L’esprit de communauté:
• Mettre en commun des excédents de productions locales (« pourquoi
couper les PV le week end alors qu’ils peuvent servir directement à mon
voisin?» )
• partager les ressources financières nécessaires à du nouvel investissement
dans la production
• partager les ressources foncières disponibles localement pour typiquement
y installer des panneaux solaires ou d’autres capacités de production.
• Ouvert à toutes les entreprises présentes dans une même zone
géographique.(ZAE)
– => Elles ont le choix et décident elles-mêmes si c’est bon pour elles ou non
Le Projet
Recrutements des clients

– L’intérêt financier pour les entreprises
• La rente garantit une sécurité de prix d’approvisionnement pour un part
importante des besoins en énergie => Stabilisation (ce qui permet aux
industries de se focaliser sur leur business)
• La réduction de la facture totale
• Il est intéressant de consommer mieux, grâce à l’information
• Prévision de consommation / production locale
• de simples conseils, comme décaler la pause de midi en été ont un effet
direct sur l’adéquation conso/prod locale
Le Projet

• Participer à un projet technologique concret
– Le stockage : « on en parle beaucoup mais ça vaut quoi?»
– Les garanties offertes aux participants: «tout compte faite, il n’y a
aucun risque à participer ou non »
Le Projet

Agenda
• Le Projet
• Conclusion
28/04/17
Cloud project” 23

• L’E-Cloud s’inscrit dans la direction de l’évolution du système
électrique et du marché de l’énergie (cf winter package sur les
communautés énergétiques…)
• L’E-Cloud n’est pas LA solution mais une des solutions de la transition
énergétique
• Nous rencontrons des préoccupations fondamentales du tissu
économique
• Il est intéressant de consommer mieux => information/prévision
• Il est intéressant de partager les ressources financières nécessaires à
l’investissement dans la production.
• Il est intéressant de partager les ressources foncières disponibles
localement pour typiquement y installer des panneaux solaires ou d’autres
capacités de production.
Conclusion

• C’est un partenariat 4 x Win :
• Win pour les entreprises, qui augmentent leur compétitivité.
• Win pour tous les utilisateurs du réseau, car l’E-Cloud soulage les
contraintes sur le réseau et, potentiellement, les besoins d’investissements
et les coûts opérationnels des gestionnaires de réseaux.
• Win pour la région wallonne, qui voit faciliter l’atteinte des objectifs de
production renouvelable et de compétitivité.
• Win pour les producteurs, qui peuvent installer des capacités de production
dans des zones peu sensibles aux phénomènes NIMBY.
Conclusion

Conclusion
• Besoin d’information ?
– Une adresse e-mail où vous pouvez poser vos différentes questions est
opérationnelle:
e-cloud@ores.net
– Un site internet sera bientôt à votre disposition pour plus d’information:
www.projet-ecloud.be
28/04/17 26

Institute of Mechanics, Materials
and Civil Engineering (iMMC)
Prof. dr. ir. Joris Proost
Dr. ir. Quentin de Radiguès
Essor des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment? Parc Axis, Louvain-la-Neuve, 27/04/2017
Le projet WallonHY
Emergence d’une filière industrielle
d’hydrogène vert en Wallonie :
Focus sur les applications
Power to Hydrogen (P2H) et
Power to Mobility (P2M)

Le projet WallonHY : émergence d’une
filière industrielle d’hydrogène vert en
Wallonie : focus sur les applications
Power to Hydrogen (P2H) et Power to
Mobility (P2M)
1. Le contexte : stockage d’électricité verte
2. Les applications : P2M et P2H
3. Industrialisation : le projet WallonHY

C + O2 CO2 + chaleur
2H2 + O2 2H2O + électricité
La « Sainte Trinité » de l’hydrogène
1 tolérance zéro vs. CO2
2 efficacité doublée
(combustion froide)
3 réversibilité

électrolyse de l’H2O
électro chimie
La production verte d’H2

Power-to-H2 (P2H) : H2 pour le stockage
d’électricité
Longue durée et polyvalent
PRODUCTION
STOCKAGE
Electrical line
H2-to-
power
H2-to-mobility
UTILISATION

Power-to-H2
longue durée et grande quantité

H2-to-
power
H2-to-mobility
Source : Engie (30% éolien, 70% solaire)
Stockage longue durée :
Stockage saisonnier

Power to Mobility (P2M) : exemples
de véhicules

Source : McPhy
P2M : croissance de ventes de
électrolyseurs

20
50 bus ≈
réduction
en CO2 de
1000
voitures
P2M : La mobilité H2
1) infrastructure de recharge (Hydrogen
Refueling Stations ou HRS)
2) véhicules à H2

0
50
100
150
200
0
100
200
0 20 40 60 80 100
H
2
bus (22 kg/day)
H
2
car (0.7 kg/day)
H
2
consumption(kg/day)
H
2
production(kg/day)
Number of H
2
vehicles (car or bus)
1 MW 5 H2 busses
0
50
100
150
200
0 200 400 600 800 1000
0
20
40
60
80
100
H
2
output[kg/day]
#Cells
Power Input [kW]
1 MW 120 kg H2/day
@ 33% capacity
1 bus à H2 consomme 80,000€ d’H2 par an
une station de rechargement s’autofinance !
P2M : besoins en H2 vert

Projet démo bus à H2
« P2H2mobility » (2017-2020)
• 20 (2x 10) bus à H2 ;
• un électrolyseur de 2 MW ;
http://www.fch.europa.eu/publications/fuel-cell-electric-
buses-potential-sustainable-public-transport-europe
200k Euro from FCH JU

P2H for grid-balancing:
Project «BelgHYum» (Fall 2016)
• « Une Feuille de Route pour le Développement
d’une filière Hydrogène en Belgique » ;
• Partners :
• Expected outcome (horizon 2020-2025) :
grid-balancing opportunities of P2H in Belgium ;
electricity price regulations for such P2H services ;
stake-holders manifest for H2 in Belgium (outside mobility) ;

Power-to-H2
H2-to-
mobility
injection into
grid
Total = 8% de la
consommation
(objectif belge 2020 = 13%)
Source : www.apere.org/observatoires (merci à H2Net)
Green H2
renewables in Belgium ???

2015 : 5,431 MW
2030 : 13,000 MW
2050 : 24,900 MW
http://www.power-to-gas.be
SMR H2 4,5 Euro/kg
Grid-balancing
@ BelgHYum
level
• 100 MW electrolyser :
20.000 Nm3/hr
2 ton H2/day
• % of installed renewable
power :
1.8 0.8 0.4 %
• CAPEX (Euro/kW) :
1000 700 385
= 50 x 2MW
electrolysers !
• electricity price ???
Euro/kWh Euro/kW
H2 price
(Euro/kg)

P2H : le stockage chez particulier (P2X)
H2 permet la cogénération

2-3 MW
???
Scale up de l’électrolyse de l’H2O :
kW MW

L’électrolyse de l’H2O à grande échelle
existe déjà !
Besoin d’intensification du procédé
1953
135 MW !!!

Scale-up de l’électrolyse de l’H2O
vers les MW

0
50
100
150
200
0
50
100
150
200
0 200 400 600 800 1000
H
2
output[Nm
3
/hr]
#Cells/stack
Power Input [kW/stack] 1 MW : 100 cells !!!
Les limites technologiques du
scale-up ...

2H2O 2H2 + O2
2 MW
CH4 + 2H2O 4H2 + CO2
H2 vert
H2 rouge
Néanmoins,
un scale-up minimal s’impose !

Project « WallonHY »
• « Power-to-H2: une feuille de route technologique et socio-
économique pour la réalisation d'un premier (site) démonstrateur en
Wallonie » ;
• Partenaires (2016-2019, 800k€) :
• Délivrables:
électrolyseur pilote avec électrodes 3-D ;
cartographie et feuille de route pour l’H2 en RW ( 2020) ;
intégration dans des réseaux de mobilité UE ;

Projet WallonHY : électrolyseur
alcalin vs. acide (PEM)

Compatible avec la
technologie actuelle
a) même matériau (Ni)
b) même géométrie de cellule
Notre solution élégante : les
électrodes 3-D
production H2
1) surface d’électrode
2) transfert de masse

18 kW cell
stack
HMI & Data
collector
GLS H2 & O2
KOH Pre-heater
Electrolyseur pilote avec
électrodes 3-D

Conclusions
Le stockage d’électricité verte
1) L’hydrogène permet le stockage de grands volumes pour de longues
périodes
2) Multiples usages de l’H2 : électricité, mobilité, industries,…
Applcations : P2M et P2H
1) P2M :
Forte croissance dans les 10 prochaines années
Exemple des bus : 10 bus rentabilisent un électrolyseur
2) P2H
Grid balancing : nécessaire pour les énergies renouvelables
Applicable au particulier (P2X)
Industrialisation : le projet WallonHY
1) Nécessité du scale-up et de l’intensification des électrolyseurs
2) Possible grâce aux électrodes 3D
3) Test à l’échelle pilote dans le courant 2017

27/04/2017
Le projet RESIZED.
Systèmes complexes pour
l’alimentation en chaleur de
quartiers quasi autarciques en
énergie.
Christos Ioakeimidis
Marc Frère
Essort des énergies renouvelables : quelles
solutions pour consommer intelligemment ?

Université de Mons
§ Le projet RESIZED.
§ Systèmes complexes pour l’alimentation en
chaleur verte des quartiers quasi autarciques
en énergie.
§ Les technologies.
§ Les couplages.
§ R&D menée dans le cadre du projet RESIZED.
§ Travaux futurs et Conclusions
Plan général de l’exposé
2Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

Université de Mons
§ Projet FP7 – call ERA Chair.
§ Augmenter le potentiel de recherche des
institutions de recherche européennes.
§ Création d’une nouvelle équipe de recherche.
§ Soutien à des activités existantes et
développementd’activités nouvelles.
§ Thématique en lien avec des préoccupations
sociétales et en phase avec la politique
économique régionale.
§ Quartiers quasi autarciques en énergie.
Le Projet RESIZED

Université de MonsUniversité de Mons 4
URBAN-TRMI
URBAN-
TRMI-TRMO-
AUTO
TRMO-AUTO-
ELEC-TELEC
ELEC-
TELEC-
URBAN
Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

Université de Mons
§ L’équipe
§ ERA Chair Leader: C. Ioakeimidis.
§ 6 chercheurs (PhD+Post Doc).
§ Soutien administratif.
Le Projet RESIZED

Université de Mons 6
l’alimentation en chaleur des quartiers
Objectif du projet
Développement de méthodologies et d’outils de
simulation permettant à terme l’implémentation de
systèmes énergétiques (alimentation en chaleur) dans les
nouveaux quartiers.
• Pousser le plus loin possible le caractère autarcique.
§ Energies renouvelables et locales.
§ Procédure de dimensionnement.
§ Outil d’évaluation des performances énergétiques.

1 m2
§ 1000 (kWh/m2 an) en Belgique.
Les technologies
l’alimentation en chaleur des quartiers:

Wél
Qprimaire
Qpertes
CO2
SPF=QC/Wél
QC
hcentrale = Wél/Qprimaire
hcentrale SPF>1 SPF>2,5
SPF est élevé si la source de chaleur gratuite est à « haute »
température et si la chaleur produite est à « basse » température.
Les technologies

§ Rendement du capteur solaire, SPF de la pompe à chaleur élevés
si chaleur produite à basse température: OK pour les bâtiments
énergétiquementefficaces:
§ Solaire thermique 100% renouvelable pendant une partie de
l’année; PAC partiellement renouvelableen permanence.
§ Complémentarité/Points communs/Différences
§ Technologies au point.
§ Expérience existante (à l’étranger, à l’UMONS – projets antérieurs
notammenten collaborationavec ENGIE).
FC
FC proportionnel à Teau-TbatTbat
Teau
Les technologies

Les couplages
Schémas de principe des configurations de couplage de capteurs solaires thermiques et
d’une pompe à chaleur aérothermique – configurations en série et en série-parallèle
(source IEA)

R&D menée dans le cadre du projet RESIZED
Capteurs solaires thermiques + pompe à chaleur: stockage de chaleur
en ballon d’eau (court terme – « haute » température) et dans le sol
(long terme – « basse» température)=SF de la pompeà chaleur.

§ Concept géré à l’échelle d’un quartier:
§ Centralisation des stockages.
§ Pompe à chaleur centralisée.
§ Capteurs solaires distribués.
§ Réseau de chaleur.
§ Dimensionnement« thermique » des équipements.
§ Développement d’un outil permettant l’évaluation des
performances énergétiques annuelles sur basede:
§ Données techniques relatives aux bâtiments.
§ Données techniques relatives aux capteurs solaires et à la pompe à
chaleur.
§ Données techniques relatives aux stockages.
§ Données techniques relatives au réseau de chaleur.

Q distribuée (kWh/m2) 33,65
Q produite (kWh/m2) 43,36
Q solaire direct (kWh/m2) 13,96
Q PAC (kWh/m2) 29,4
Q déstockage sol (kWh/m2) 23,48
Wel PAC (kWh/m2) 5,92
Fraction renouvelable 56%
§ 10 habitations
§ S capteurs: 159 m2 de capteurs solaires
§ 12 forages de 100 m

Part renouvelable: 100% ?

Source: Solar Drake Landing
DLSC: 0,003 m2 CS/kWh
BE: 0,013 m2 CS/kWh

Travaux futurs et conclusions
§ Comparaison de nos résultats avec des « case study »
existants.
§ Prise en compte de la consommation des auxiliaires
(dimensionnement de détail).
§ Guide de bonne pratique (recommandations).
§ Lien avec la production locale d’électricité.
§ Réalisations concrètes.

Merci pour votre attention !
Contact:
marc.frere@umons.ac.be
christos.ioakeimidis@umons.ac.be
http://resized.info/fr/era-chair/

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