Inf'OSE octobre 2017

Inf'OSE octobre 2017
Synthèse du business plan (flux financiers actualisés) © Rapport MS OSE de Quentin Souvestre Présentation des soutenances des thèses professionnelles de la promotion 2016 SYNTHÈSE DES SEIZE SOUTENANCES DE LA PROMOTION SORTANTE >>> page 4 Mensuel sur l’énergie et l’environnement N° 126Octobre 2017 Transition énergétique : les déchets ne sont pas en reste ! SYNTHÈSE DE L’ÉVÈNEMENT OSE 2017 : CONCEPT, APPLICATIONS ET ENJEUX DE LA VALORISATION ÉNERGÉTIQUE DES DÉCHETS >>> page 20 La promotion 2017 PRÉSENTATIONDELAPROMOTIONENTRANTE,DESPARTENAIRESINDUSTRIELS ET DES SUJETS DE THÈSES PROFESSIONNELLES. >>> page 37 © freeimages
ADRESSE E-MAIL infose@mastere-ose.fr TELEPHONE 04 97 15 70 73 ADRESSE Centre de Mathématiques Appliquées Mines Paristech Rue Claude Daunesse CS 10 207 06904 Sophia Antipolis L O U I S P O L L E U X P a s s i o n n é d e s p ro b l é m a t i q u e s e nv i ro n - n e m e n t a l e s , d e s p o r t m a i s surtout de grand air. Son Ideal : la reconnaissance de la croissance douce comme le seul modèle durable pour la société. R A P H A Ë L C LU E T T h e r m i c i e n , l’avènement de l’électrique et sa curiosité le poussent vers des con- trées inexplorées. Pragmatique, il met à l’essai ses réflexions sur les systèmes énergétiques lors de longues sorties à vélo. F LO R I A N R O U OT De l’énergie, Florian en a à revendre. Exigeant avec soi-même, dans le spor t comme au travail, il aime se fixer des objectifs ambitieux. Sa maxime favorite : « Vouloir c’est pouvoir ». BAPTISTE METZ Maquettiste du mensuel et éternel curieux, tous les sujets l’intéressent. Il porte un intérêt particulier pour l’efficacité énergétique dans l’industrie, le houblon et l’Alsace, sa région natale. Toute reproduction, représentation, traduc- tionouadaptation,qu’ellesoitintégraleoupar- tielle, quel qu’en soit le procèdé, le support ou le média, est strictement interdite sans l’auto- risation des auteurs sauf cas prévus par l’article L. 122-5 du code de la propriété intellectuelle. AXEL FELIZOT Intrigué par ce qui se cache derrière l”Energie”, il part à sa recherche dans les montagnes Savoyardes. Vous aurez cependant plus de chance de le trouver au fin fond d’un club de jazz, satisfait d’avoir enfin trouvé sa définition. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 2 PRESENTATION DE LA REDACTIONCONTACTS
PRÉSENTATION DES SOUTENANCES DES THÈSES PROFESSIONNELLES DE LA PROMOTION 2016 TRANSITION ÉNERGÉTIQUE : LES DÉCHETS NE SONT PAS EN RESTE ! 04 - M. Gildas SIGGINI, Chaire MPDD. 05 - M. Alejandro YOUSEF DA SILVA, Schneider Electric. 06 - M. Quentin SOUVESTRE, EDF DSP. 07 - M. Michael CHAN, EDF DMCTS. 08 - M. Jean BERTIN, Rte. 09 - Mlle. Dimitra IGNATIADIS, CMA/ Carnot. 10 - M. Adnane BAIZ, EDF R&D MFEE. 11 - M. Baptiste CALMETTE, AREVAH2Gen. 12 - M. Sami GHARDADDOU, EDF R&D EFESE. 13 - Mlle. Apolline FAURE, Akajoule. 14 - Mlle. Cécilia REILHAN, BHC Energy. 15 - M. Geoffrey ORLANDO, EDF DMCTS. 16 - Mlle. Léa TATRY, ENGIE. 17 - M. Amine EL MOUSSAOUI, ATMO Normandie. 18 - M. Thibaud ROY, EDF SEI. 19 - M. Yanis-Alexis HIRIDJEE, Idex. 20 - Introduction par Marc DAUNIS. 20 - Les déchets, une ressource mondiale. Zoom : la situation en région PACA. 21 - Des politiques adaptées à l’enjeu ? Cadre législatif, politiques mises en oeuvre et éco-contribution du consommateur. 23 - Quelles méthodes de valorisation aujourd’hui ? Méthodes directes, économies d’énergie par valorisation matière et écologie industrielle. Zoom : la chèvrerie de Valbonne. 28 - Avenir, enjeux et controverses Procédés du futur, l’enjeu des terres rares et paradoxes. Zoom : la valorisation des déchets de laboratoires. 31 - Table-ronde 1: « Déchets et territoires, comment atteindre les objectifs de valorisation énergétique des déchets : quelles ressources, quelles valorisations, quelles probléma- tiques d’intégration ? » 34 - Table-ronde 2 : « L’apport des réseaux à la valorisation énergé- tique des déchets. » LA PROMOTION 2017 37 - Présentation de la promotion entrante, des partenaires indistriels et des sujets des thèses professionnelles. 39 - Thème de la nouvelle promotion : fil conducteur des projets. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 3SOMMAIRE
M. Gildas SIGGINI Le secteur résidentiel français - quels gains d’efficacité énergétique à quel coût ? Exercice de modélisation prospective. A vec 33 millions de logements, le secteur résidentiel français représente une part importante de la consommation d’énergie finale avec 472 TWh en 2015. La consommation électrique a quant à elle augmentée de 50% dans les 25 dernières années, tandis que l’électricité spécifique du secteur résidentiel (usages domestiques : cuisson, lessive, informatique, etc…) a triplée entre 1973 et 2010. Cette électricité a causé l’émission, pour la seule année 2013, de près de 59 millions de tonnes de CO2 équivalent. Cette étude réalisée dans le cadre de la Chaire Modélisation Prospective au service du Développement Durable (MPDD) a permis de définir, au travers de scénarii d’évolution des demandes d’usages finaux (éclairage, cuisson, froid et lavage), des projections de la demande en électricité. Gildas s’est ensuite penché sur l’influence du progrès technologique et du taux d’actualisation implicite sur le coût global actualisé sur la période 2010-2050. Il en ressor t dans un premier temps que l’amélioration de l’efficacité des équipe - ments n’a que peu d’impact sur le coût global, principalement parce que les équipements les plus performants sont plus onéreux et que les ménages sont de fait peu nombreux à vouloir en acheter. Toutefois, le taux d’actualisation implicite utilisé par les ménages lors de l’achat a un impact important sur le coût global actu- alisé. Cet impact s’explique par la grande dif- férence entre le taux réellement utilisé et les taux utilisés usuellement dans l’énergie : bien que les économies à long terme puissent être conséquentes, les ménages se focalisent plutôt sur les gains à très court terme au détri- ment des solutions plus performantes. Des efforts de sensibilisation restent donc à faire. Néanmoins, ce n’est pas tant l’efficacité éner- gétique des équipements qui dirige l’achat chez un client, principalement un particulier, que les caractéristiques plus en lien avec sa fonction principale (volume de réfrigéra- tion, temps de cycle pour une machine à laver, etc…). Ainsi, l’amélioration de l’efficacité énergétique des équipements perd encore en influence dans le modèle prospectif étudié ici. Romain SAINT-LEGER I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 4 SOUTENANCES : PROMOTION 2016
I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 5SOUTENANCES : PROMOTION 2016 M. Alejandro YOUSEF DA SILVA Implémentation de stratégies de contrôle prédictif sur banc de test microgrid. L e faible taux d’électrification de cer- taines régions du globe comme l’Afrique (42% en 2015) ainsi que les problèmes auxquels se confrontent les réseaux élec- triques tels que les coupures électriques, la congestion du réseau ou encore la faible qualité de l’énergie ont incité le développe- ment de microgrids. Intégrant une ou plusieurs charges, sources d’énergie et technologies de stockage connectées, ce type de système peut être utilisé de manière autonome ou être rac- cordé au réseau. Traditionnellement, la production d’énergie repose sur l’utilisation de groupes élec trogènes. L’impac t envi - ronnemental du combustible et les contraintes d’approvisionnement ont poussé à remplacer une partie voire la totalité des groupes élec- trogènes par d’autres technologies de production comme le photovoltaïque ou l’éolien. Dans ce contexte, la mission d’Alejandro a pour objectif de développer un modèle de contrôleur prédictif (MPC : Model Predictive Control) pour un microgrid intégrant des prévisions de charge et de production photo- voltaïque. Afin de quantifier la performance du modèle de contrôle prédictif, celui-ci est comparé à un contrôleur réactif tradition- nel. Plusieurs critères de per formance ont été comparés : le nombre de démarrage des groupes électrogènes, la consommation de fuel, l’énergie photovoltaïque économisée, le nombre de cycles de la batterie et la gamme de fréquence couverte. Le modèle établi est composé de deux couches de contrôle. La couche inférieure contient les paramètres des différents composants (batterie, groupes électrogènes, etc.) et est respon- sable de la gestion de puissance. Elle transmet les grandeurs caractéristiques du système à la couche de contrôle supérieure qui utilise ces données, ainsi que les prévisions, pour com- pléter le contrôle. Dans cette étude, les prévisions photovolta- ïques sont obtenues à partir de photos du ciel prises toutes les minutes. La charge, quant à elle, a été calculée à partir des données connues suivant deux approches mathéma- tiques. La première utilise la valeur moyenne de la charge de l’heure précédente. Avec cette approche, les résultats de simulation obtenus avec le modèle prédictif ne différent pas beaucoup de ceux obtenus avec le con- trôleur réactif. La deuxième permet d’affiner la modélisation de la charge en ajoutant un terme d’instabilité à la valeur moyenne. Dans ces conditions, les indicateurs de performance sont nettement améliorés. De plus le système est stable en fréquence. La prochaine étape consiste donc à développer un modèle de pré- diction de la charge. Samuel PETITJEAN
M. Quentin SOUVESTRE Optimisation du potentiel énergétique des datacenters d’EDF : photovoltaïque, autoconsommation et greenIT. D ans un monde où le numérique est devenu omniprésent, le secteur des Datacenter constitue une industrie très énergivore pour laquelle il faudra trouver des solutions afin de minimiser son impact sur l’environnement. L’augmentation constante du prix de l’électricité, corrélée à la chute du prix des panneaux solaires, a conduit à la mission professionnelle de Quentin dont l’objet était de réaliser une étude d’opportunité d’un projet photovoltaïque en autoconsommation sur un Datacenter. L’autoconsommation, définie par l’ordonnance du 27 juillet 2016 ratifiée par la loi du 24 février 2017, décrit une situation où un producteur, dit autoproducteur, consomme lui-même et sur un même site tout ou partie de l’électricité produite par son installation. Quentin a, dans un premier temps, défini le cadre de son étude. Il a choisi de dimensionner le data center de sorte qu’il puisse absorber l’intégralité de la puissance PV sans revente de surplus. Il a ensuite détaillé le modèle économique du projet. Les gains réalisés proviennent des économies sur la facture ainsi que de la prime à l’autoconsommation appliquée sur les dix pre- mières années du projet (1,9 ct€/kWh). Malgré une forte sensibilité des hypothèses sur le taux d’actualisation, la valeur de la prime ou encore la baisse des coûts fixes (CAPEX), le scénario le plus optimiste ne garantit pas un projet rentable au regard du Business Plan. Toutefois, il est important de souligner certains gains indirects difficilement chiffrables mais qui doivent peser dans la balance : légère indépendance énergétique, écono- mie de carburant en ilotage, diminution des émissions directes et indirectes, sécurisa- tion du prix de l’énergie sur 25 ans, contribution à l’engagement EnR d’EDF et augmentation de sa notoriété à travers une vitrine environnementale. De plus, les économies de CO2 se traduiront par des gains notables si le législateur aug- mente la taxation de la tonne de carbone. Po u r co n c l u re, l ’a u to co n s o m m at i o n P V, bien que non compétitive à l’heure actuelle, offre une solution plus respectueuse de l’environnement. De part sa contribution à la décongestion du réseau au profit de nouveaux usages (véhicules électriques, appareils con- nectés…), elle est amenée à se développer dans les années à venir. Raphaël CLUET Synthèse du business plan (flux financiers actualisés) © Rapport MS OSE de Quentin Souvestre I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 6 SOUTENANCES : PROMOTION 2016
© Fotolia I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 7SOUTENANCES : PROMOTION 2016 M. Michael CHAN Études énergétiques territoriales et visions prospectives. A ujourd’hui dans le cadre de la transition énergétique, la France a mis en place au niveau national une loi (LTECV ) qui vise à lui permettre de con- tribuer plus efficacement à la lutte contre le dérèglement climatique et à la préservation de l’environnement. Nous retrouvons parmi les objectifs de cette loi ceux qui visent à réduire les émissions de gaz à effet de serre (facteur 4 entre 1990 et 2050), à augmenter la part des énergies de sources renouvelables (32% de la consommation finale brute d’énergie en 2030) et à diminuer la consommation d’énergie finale (50% en 2050 par rapport à 2012). Au niveau régional, la loi NOTRE (Août 2015) vise à ren- forcer le pouvoir de chaque région à travers la planification territoriale qui inclut des acteurs du domaine de l’écologie environnementale. C’est dans ce cadre que s’inscrit la mission de Michael Chan chez EDF Collectivité au sein du département « études et expertises territoriales » qui traite de sujets énergétiques territoriaux. Les travaux de Michael ont porté sur deux projets : le premier est STRATER, dans le cadre duquel il a réalisé une étude énergé- tique prospective du territoire de l’Allier en commençant par un état des lieux des consommations du territoire avant d’étudier le potentiel d’installation de productions élec- triques de sources renouvelables (éoliens, PV..) pour enfin réaliser des scénarios long terme en se basant sur des indicateurs technico-économiques (LCOE). Le deuxième projet porte sur la mise en place d’une offre OPTIMOB flotte dédiée aux entreprises souhaitant inté- grer des véhicules électriques afin de réduire leurs émissions de CO2 . Cette étude commence par une analyse de la flotte de véhicules et la définition d’hypothèses qui permettent ensuite de réaliser des calculs d’optimisation sur des fonctions objectifs comme le coût d’achat d’un véhicule ou l’émission de CO2 . Cette méthode devant permettre au client de prendre une décision sur le type et le nombre de véhicules électriques qu’il doit utiliser pour rentabiliser sa flotte. Chaimaa ELMKADMI
M. Jean BERTIN Benchmark des méthodes de prévision de consommation électrique à la maille locale. R T E , g e s t i o n n a i re d e t r a n s p o r t d e l’électricité sur les réseaux de France et interconnectés, est chargé d’assurer le maintien de l’équilibre entre la production et la consommation d’électricité. Il est aujourd’hui confronté à la présence de divers acteurs sur le réseau, producteurs d’énergies renouvelables intermittentes et intervenant directement sur le réseau de distribution. RTE doit ainsi maîtriser des méthodes de prévi- sion de consommations par fois disparates aux points de livraison (PDL) qui sont répartis sur tout le territoire français, afin de pouvoir anticiper et gérer ces entrants sur le réseau. L’objectif de la mission de Jean a donc été de générer des chroniques de consommation à la maille des postes sources pour les études de développement de réseau. Pour cela, il a étudié, testé et comparé plusieurs familles de modèles comprenant des variables numériques, quantitatives et caté- gorielles, permettant la prévision de la consommation aux PDL, dont 90% représentent les secteurs résidentiels et tertiaires. La première famille de modèles envisagée de « descente d’échelle par points classiques », inclut des données macroéconomiques et s’appuie sur des points classiques, représen- tatifs de situations instantanées rencon- trées dans une année et déterminantes pour le dimensionnement du réseau. La seconde famille comprend les modèles statistiques, avec correc tion climatique ou avec des données d’entraînement et des périodes d’apprentissages mensuelles. Des modèles hybrides sont aussi étudiés, regroupant les avantages des modèles de descente d’échelle et des modèles statistiques, à travers l’inclusion de données économiques et climatiques par point de livraison. L’intérêt est alors d’utiliser des données calendaires plus finement, et de faire en sorte que les courbes de la consommation prévisionnelle correspon- dent précisément aux courbes de consommation réalisées. Ainsi, Jean a implémenté ces modèles sur « R » et analyser leur performance par un critère spécifique de précision sur un ou plusieurs ensemble(s) de PDL ; ce qui lui a permis de conclure sur le meilleur modèle pour chaque PDL considéré. Si la solution hybride s’est révélée plus performante sur de nombreux points de livraison face aux autres modèles, sa complexité conduira parfois à l’utilisation de la méthode statistique, moins performante mais plus simple. Une étude plus approfondie pourra être menée pour définir la solution la plus performante. Lise ADEGNON I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 8 SOUTENANCES : PROMOTION 2016
I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 9SOUTENANCES : PROMOTION 2016 MLLE. Dimitra IGNATIADIS Dimensionnement robuste des microgrids. L e développement de solutions de produc tion d ’élec tricité décentralisées n’a cessé de s’accroitre ces dernières années. Les microgrids répondent en premier lieu à l’enjeu majeur de la transition énergé- tique en permettant le couplage de plusieurs sources d’énergies renouvelables. Les technologies « off-grid » (déconnectées du réseau) permettent, quant à elles, un apport énergé- tique propre et fiable dans des zones dépour- vues d’infrastructure de transport. Le dimensionnement d’un smartgrid consiste à satisfaire une demande énergétique par le biais d’un nombre adapté d’unités de production et d’unités de stockage tout en minimis- ant le montant de l’investissement et les coûts opérationnels. La recherche de la solution optimale s’appuie sur le productible prévisionnel des sources renouvelables, le prix de l’électricité ou encore la demande en énergie. Ces données présen- tent toutefois des incertitudes non néglige- ables dans le cadre d’une approche fine du problème. Les travaux de Dimitra, réalisés au Centre de Mathématiques Appliquées, ont porté sur la recherche d’une solution de dimensionnement dit « robuste » : Elle permet de tenir compte des incertitudes des données d’entrée pour atteindre un optimum fonctionnel même dans la situation la plus défavorable (condition météorologiques défavorables, hausse du prix de l’électricité etc.). L’outil développé par Dimitra permet de plan- ifier les investissements optimaux relatifs à une centrale pour une période de vingt ans en intégrant des possibilités de réinvestissement tous les 5 ans. Les scénarii tiennent notamment compte de l’évolution de paramètres (besoins en électricité, coûts de fonctionnement, etc.) estimés grâce à des travaux de modélisation prospective. Cet outil a ensuite été mis à l’épreuve sur une centrale hors réseau destiné au secteur résidentiel dans le Montana (USA). Les résultats de Dimitra permettent d’envisager plusieurs améliorations notamment dans le couplage des solutions avec les scénarii prospectifs ou encore de proposer des solutions d’effacement. Louis POLLEUX
M. Adnane BAIZ Etude d’opportunités sur les filières de polygénération et leurs marchés potentiels. L a polygénération est la production simul- tanée d’électricité et d’autres vecteurs énergétiques, comme la chaleur, le froid, ou d’autres produits chimiques. Elle regroupe plusieurs filières dont la trigénération : production conjointe d’électricité, de chaleur et de froid, couplée à des unités de dessalement. La trigénération peut adopter une con- figuration dite « centralisée » ou « décentral- isée ». La première a pour but de valoriser la chaleur fatale en production de froid par le biais de plusieurs technologies (formation naturelle, absorption ou compression) pour ensuite le transporter via des Réseaux de Froid Urbain (RFU). Dans la seconde, les machines à absorption sont alimentées en chaleur issue des Réseaux de Chaleur Urbain (RCU), de cogé- nération ou de chaleur fatale. L’objectif principal de la mission réalisée par Mr Baiz a été de faire une étude prospective du marché de la trigénération en Europe ainsi que du dessalement thermique au Moyen-Orient, ce dernier étant en quête d’opportunités de projets de polygénération. Les études car- tographiques réalisées ont mis en lumière les principaux pays européens bénéficiant de cadres favorables pour ces modes de production. C’est, par exemple, le cas du froid, avec en tête la France et la Suède, bénéficiant de puissances de l’ordre de 700 MW/RFU. L’étude fait également état de l’évolution du marché de l’absorption dans différentes régions du monde. Elle s’est ensuite focalisée sur la micro-génération (de puissance inféri- eure à 50kW ) pour présenter l’état du marché et ses potentielles ouvertures. Il en résulte que la trigénération centralisée est préférée au Royaume-Uni, en Suède et en Autriche, particulièrement dans le secteur tertiaire alors que les pays nordiques sont plus disposés au développement d’un marché de RFU. Enfin, la trigénération décentralisée est envisageable dans les pays d’Europe de l’Ouest, comme l’Allemagne, la France, l’Italie, l’Espagne et les Pays-Bas, concernés par le développement de la micro-cogénération dans le secteur résidentiel. Après une présentation du cadre réglemen- taire et des mécanismes d’incitation pour la cogénération et la trigénération, un dernier état des lieux de la filière s’est focalisé sur la région MENA (Middle East and North Africa), mettant en évidence sa préférence pour le modèle de co-production d’électricité et d’eau dessalée IWPP (Independent Water and Power Production). En effet, les deux principales technologies qui y sont utilisées pour le dessalement (distillation et la technologie membranaire) fournissent une puissance électrique de près de 2 MW en cogénération. Malgré une domination des technologies membranaires au détriment de l’osmose I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 10 SOUTENANCES : PROMOTION 2016
inverse sur le marché du dessalement, la région MENA devrait conserver sa position de leader du marché et consolider la position de la filière thermique pour les années à venir. L’IWPP devrait donc garder son importance dans la région. Axel FELIZOT I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 11SOUTENANCES : PROMOTION 2016 M. Baptiste CALMETTE Electrolyse PEM : Optimisation technico-économique des électrolyseurs avec potentielle différenciation concurren- tielle et évaluation des contraintes techniques associées. Q uarante TWh c’est 10% de la consommation annuelle française, mais c’est également l’impressionnante quan- tité d’énergie annuelle qui ne peut pas être injectée sur le réseau électrique chinois du fait d’une demande et d’un réseau de transport encore faibles. En Europe, ce sont les grands parcs d’énergies renouvelables qui devraient se doter de capacité de stockage correspon- dant de 10 à 30% de leur puissance nominale afin de palier à ces problèmes d’électricité « fatale ». Le remède à cette situation, le dével- oppement du stockage d’énergie. L’hydrogène fait partie des vecteurs énergé- tiques les plus étudiés pour la transition éner- gétique car il a de multiples avantages. Tout d’abord via le Power to Gas, il est à l’interface entre les réseaux électriques et les réseaux gaziers. Ensuite, il fait partie des rares solutions de stockages d’énergie qui peuvent être considérées pour du stockage massif sur de longues périodes (stockage saisonnier par exemple). L’électrolyse constitue le premier maillon de la chaine et diverses technologies existent. La PEM est historiquement celle qui est la plus adaptée aux stockages des ENR grâce à sa forte réactivité. Elle peut donc être utilisée pour réguler la réserve primaire et faire du service réseau. U n e é t u d e t e c h n i c o - é c o n o m i q u e c o m - plète du réseau de refroidissement du stack d’électrolyse a été menée afin d’optimiser la température des différents composants présents au sein de la boucle. Parallèlement, une étude STD a été réalisée afin de caracté- riser les besoins HVAC des unités outdoors (Projets GRHYD et MULTHY ). Cette nouvelle conception devrait permettre de travailler dans des conditions de tempéra- ture et de matériaux davantage standardisées. Cela devrait aboutir à une franche diminution des coûts pour les électrolyseurs, notamment pour ceux de forte puissance. Par ailleurs, la température d’alimentation en eau des stack d’électrolyse devrait pouvoir être augmentée ce qui entrainera une hausse du rendement d’électrolyse. Baptiste CALMET TE
M. Sami GHARDADDOU Optimisation technico-économique des Systèmes Energétiques Locaux. C es dernières années, les infrastructures du réseau électrique ont connu une véritable mutation impulsée par une forte pénétration des énergies renouvelables, traduisant de fait une importante évolution des fondamentaux économiques qui accompagnent leurs développements. Couplé à l’intégration des technologies Smart, l’avènement de la production décentralisée a stimulé une profonde réflexion autour de la viabilité technico-économique du déploie- ment des Microgrids, un concept clé dans la recherche de l’autonomie énergétique locale. C’est dans ce contexte que Sami a réalisé sa mission au sein du département EFESE de la R&D d’EDF où il a contribué au développe- ment d’un outil d’optimisation technico- économique pour le dimensionnement de systèmes énergétiques locaux multi-énergies complexes. Pour ce faire, Sami a dans un premier temps consolidé le fonctionnement de l’outil notamment en automatisant le lancement du solveur linéaire qui permet de résoudre le problème d’optimisation. Il a aussi développé le modèle d’optimisation pour permettre la prise en compte du fonctionnement de la trigénéra- tion, de la PAC réversible, de la recharge SMART des véhicules électriques ou encore de la gestion de la Demand Response. Dans un deuxième temps, Sami a identifié des besoins énergétiques locaux pour ensuite construire, à l’aide d’une méthode statistique de profilage, des profils de consommation sous la forme de courbes de besoins au pas de temps horaire sur une année de référence. Ces données servent à alimenter l’outil d’optimisation précédemment évoqué. Sami a ensuite illustré le fonctionnement de cet outil sur un bâtiment tertiaire de bureaux. Après avoir donné les caractéristiques du bâti- ment et déterminé le profil de consommation de ce dernier, il a pu calculer les besoins en chauffage et en climatisation du bâtiment pour ensuite donner un dimensionnement du microgrid à l’aide de l’outil d’optimisation. Les résultats présentés sur cet exemple ont permis de quantifier le gain technico- économique généré suite à la mise en place de la solution SMART pour le pilotage de la recharge des véhicules électriques et le pilotage de la demande. L’estimation des besoins futurs, l’arbitrage économique entre le prix de l’électricité et le coût marginal de production des générateurs décentralisés ou encore le lissage du pic de puissance appelée ont, en effet, permis de réduire la puissance installée des générateurs et de la PAC réversible mais aussi de réduire le coût annuel de la satisfac- tion des besoins du bâtiment. Florian ROUOT I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 12 SOUTENANCES : PROMOTION 2016
I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 13SOUTENANCES : PROMOTION 2016 MLLE. Apolline FAURE Déploiement de synergies énergétiques en territoire portuaire. L e Grand Port Maritime de Nantes Saint Nazaire est aujourd’hui le 4e port fran- çais, avec 25 millions de tonnes de marchandises transitées en 2016 dont 70% cor- respondaient à des hydrocarbures, notamment du gaz, pétrole et charbon. Conformément aux décisions prises lors de la COP21 et au regard des enjeux du changement climatique, un repositionnement des activités énergétiques, ainsi que le développement d’un nouveau modèle économique du Port sont nécessaires. Depuis trois ans, le port maritime s’est engagé sur une démarche d’écologie industrielle et territoriale, en passant d’un modèle cradle to grave à un modèle qui prend plus en compte les mutualisations possibles entre acteurs, en termes de flux énergétiques ou de réutilisa- tion de ressources. Le travail réalisé par Apolline comprenait une approche opérationnelle, concernant l’accompagnement des réflexions pour la poursuite de la démarche d’écologie industrielle du port, ainsi qu’une approche de recherche, basée sur l’identification de synergies énergétiques ville-port. Le but à terme est de les déployer dans le Grand Port Maritime, en lien avec la communauté d’agglomération de Saint Nazaire. La principale mission d’Apolline était dédiée au projet de recherche et développement OPTIMISME (Outil de Planification Territoriale pour la Mise en Œuvre de Synergies de Mutualisation Energétique), lauréat de l’appel à projets Energie Durable de l’ADEME, qui a pour but de développer un outil d’aide à la décision permettant de spa- tialiser les flux énergétiques. Ceci doit permettre d’identifier les potentielles synergies énergétiques ainsi que de confirmer leur pertinence environnementale. Afin de permettre l’utilisation de cet outil par les ac teurs de l’énergie et ceux de l’aménagement du territoire, et pour comprendre la nature des données à y intégrer, une étude détaillée sur l’articulation locale des volets urbain et énergétique de la planification a été menée pour prendre en compte les potentiels impacts, positifs ou négatifs, que l’urbanisme peut avoir sur la transition éner- gétique. La réalisation d’un état de l’art avait en premier lieu permis d’identifier les enjeux énergie/climat pouvant être intégrés au Plan Local d’Urbanisme. Cette étude, menée à par tir d’entretiens avec des acteurs locaux, a permis de réaliser que l’intégration des enjeux énergie/climat demeure encore limitée chez la plupart des acteurs « bâtisseurs du territoire », ce qui pourrait restreindre l’utilisation de l’outil OPTIMISME. Une mise à plat de la gouvernance et une adap- tation à l’échelle locale des directives natio- nales, construite avec l’ensemble des acteurs locaux de l’énergie et de l’aménagement, sont nécessaires pour mettre en œuvre une
MLLE. Cécilia REILHAN Etude sur l’autoconsommation solaire photovoltaïque et développement d’offres en énergies renouvelables. C écilia a réalisé sa mission professionnelle au sein de BHC ENERGY, société de conseil en per formance énergé - tique. La baisse continue des tarifs de rachat garantis couplée à la hausse de l’électricité achetée rendent le contexte favorable à une consommation locale de l’électricité produite (autoconsommation). Schéma d’autoconsommation © Rapport MS OSE de Cécilia Reilhan L’ é t u d e d e C é c i l i a c e n t r é e s u r l’autoconsommation photovoltaïque s’est déclinée en plusieurs phases : une veille rè g l e m e nt a i re, u n e é t u d e te c h n i q u e e t économique puis la mise en place d’un outil d’analyse de rentabilité. Depuis l’émergence de l’autoconsommation en 2017 un cadre règlementaire s’est mis en place, permettant de réguler l’installation des fermes solaires de petite taille et de limiter leurs impacts sur le réseau. Parmi ces réglementations, il est à retenir que l’injection du surplus d’électricité produite sur le réseau n’est pas taxée pour les installations d’une puissance inférieure à 3 KW. La viabilité économique d’un projet est une condition primordiale à son émergence. Les coûts associés à l’installation doivent donc être pris en compte de façon exhaustive (OPEX, CAPEX et raccordement au réseau électrique). Finalement, la revente du surplus d’électricité, l’économie sur la facture d’électricité et l’exonération des taxes sont autant de béné- fices pour le détenteur. Dans le but d’améliorer les compétences internes liées au photovoltaïque de BHC, un outil d’étude d’opportunité nommé PV Explorer a été développé. Il permet d’analyser le potentiel solaire en toiture, d’identifier des projets rentables et de trouver la combinaison optimale entre la vente en totalité ou la vente du surplus d’électricité. Thomas BAZIRE politique de transition énergétique pertinente dans ce territoire. OPTIMISME permettra dans un premier temps de favoriser l’acculturation entre ces différents acteurs, afin de préparer l’articulation réelle de la planification énergé- tique et de la planification urbaine. Daniel ERBESFELD I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 14 SOUTENANCES : PROMOTION 2016
I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 15SOUTENANCES : PROMOTION 2016 M. Geoffrey ORLANDO Gestion de projets d’intégration et de gestion intelligente des véhicules électriques. D ans le cadre de sa politique de réduc- tion des gaz à effet de serre, les efforts consentis par la France dans le secteur du transport devraient permettre leur réduc- tion de 29% d’ici à 2050. La mobilité électrique jouera donc un rôle prépondérant dans les mutations des systèmes de transport indivi- duels et collectifs. Si on estime entre 3 et 5 millions le nombre de véhicules électriques en circulation en France d’ici à 2030, de nombreux défis restent à relever. La flotte conséquente de véhicules électriques prévue pose d’ores et déjà le pro- blème de la gestion des charges. Le « smart charging », qui prend en compte les besoins en flexibilité du réseau, a été pensé pour pallier ce problème et devrait être une des clefs de son développement. Il permet de gérer intelligemment la charge des véhicules afin de limiter les impacts sur le réseau élec- trique en communiquant avec ce dernier et en favorisant notamment la charge sur des plages horaires adaptées (par exemple lorsque le prix de l’électricité est bas). Le travail de Geoffrey s’est articulé autour de 3 projets innovants qui proposaient des solutions de développement et de gestion de flottes de véhicules électriques. Le premier projet, nommé SO MEL SO CONNECTED, vise à intégrer la mobilité électrique dans un smartgrid alimenté en autoconsommation par des panneaux photovoltaïques. Le second projet concernait l’étude d’une solution de recharge intelligente connectée à un cloud, développée par la start-up californi- enne EMOTORWERKS. Afin d’envisager la péné- tration de EMOTORWERKS sur le marché fran- çais, Geoffrey a réalisé un rapport d’analyse technique, stratégique et commerciale. La troisième partie de la mission portait sur l’étude de solutions de « smart charging » pour le déploiement d’une flotte de bus et de véhi- cules électriques lourds. Le but de l’étude était de montrer une possible adéquation entre la stabilité du réseau et la viabilité économique du projet et a consisté à comparer différen- tes technologies de gestion de charge, et d’étudier des solutions techniques comme la réduction de la puissance de charge. Chloé POTIER
MLLE. Léa TATRY Optimisation du dimensionnement et du contrôle des systèmes de production hybrides. E n 2014, plus de 634 millions d’africains, soit 55% de la population, n’avait pas accès à l’électricité. Les microgrids déconnectés du réseau apparaissent de plus en plus comme une solution à ce problème. En intégrant les énergies renouvelables, ils garantissent une part d’indépendance éner- gétique aux territoires équipés. En raison du contexte climatique et économique africain, il est nécessaire de mettre au point des systèmes robustes, fiables, et à faible coût. Cependant, l’intermittence de ces sources renouvelables représente un frein économique. Une meilleure gestion des opérations au sein du réseau via un outil d’optimisation devient alors indispensable. Cette étude traite ainsi de l’intégration d’un « Energy Management System » (EMS) au système de contrôle des microgrids. Cette étude réalisée par Léa comprenait trois grandes étapes. Tout d’abord, il a été néces- saire de comprendre l’architecture de l’EMS à travers une approche mathématique. Ces sys- tèmes permettent de collecter et de traiter de grandes quantités d’information afin d’optimiser la production énergétique. Ils Exemple d’architecture de Microgrid © TFE Consulting (Rapport MS OSE de Léa Tatry) I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 16 SOUTENANCES : PROMOTION 2016
utilisent pour cela des méthodes statistiques, des modèles de comportement, ainsi que des algorithmes d’apprentissage. Le potentiel de ces systèmes a ensuite été quantifié sur dif- férents projets grâce à un simulateur dével- oppé en interne. Enfin, une étude de marché confidentielle a été réalisée pour cartographier l’ensemble des acteurs du marché des EMS. L’utilisation du simulateur devrait permettre, à terme, de sélectionner le meilleur EMS pour un contexte donné. Finalement, il ressort de cette étude que la gestion de ces réseaux grâce à la prédiction de la demande énergétique a un impact positif : les coûts d’opérations sont réduits et la part d’énergie propre dans le mix énergétique est maximisée. Baptiste METZ I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 17SOUTENANCES : PROMOTION 2016 M. Amine EL MOUSSAOUI Élaboration d’un modèle prospective énergétique à l’échelle de la Normandie. D ans le cadre de la nouvelle loi NOTRe (Nouvelle Organisation Territoriale de la République), les deux anciennes régions Basse-Normandie et Haute-Normandie fusionnées en une seule région Normandie doivent migrer leurs schémas SRCAE vers des nouveaux schémas SRADDET. Par suite, les membres de l’OCAEHN via leur représent- ant Atmo Normandie, ont sollicité l’expertise du Centre de Mathématiques Appliquées en études prospectives pour réaliser un modèle de prospective énergétique dans l’objectif de la détermination d’une trajectoire énergétique pour l’élaboration du SRADDET. Le projet consiste à réaliser un modèle TIMES de toute la structure énergétique de la région Normandie, rassemblant les différents secteurs de demande d’énergie. Dans une première partie, j’ai établi un état des lieux de la région Normandie pour une année de base fixée à 2014, ainsi que les autres données d’entrée du modèle. Il décrit au niveau régional, la production et la consommation de l’énergie, les puissances installées, ainsi que les différents facteurs d’émissions des GES et des polluants. D a n s u n e d e u x i è m e p a r t i e, j ’a i d é c r i t l’implémentation du modèle TIMES énergé- tique régional sous les outils dédiés VEDA-FE et VEDA-BE, ainsi que les différentes hypothèses de modélisation du système énergétique de Normandie. J’ai décrit dans une troisième partie les dif- férents scénarios posés, sur lesquels je me suis basé pour simuler le modèle TIMES. Et la dernière partie a été consacrée à la description et l’analyse des différents résultats obtenus dans les scénarios choisis. Amine EL MOUSSAOUI
M. Thibaud ROY Open Data et valorisation de données des systèmes énergétiques insulaires. L es territoires insulaires formant des sys- tèmes isolés de petite taille ne bénéfi- cient pas d’interconnexion au réseau élec trique continental. La Direc tion des Systèmes Energétiques Insulaires représente le groupe EDF dans les DROM et en Corse. Contrairement à la situation en métropole, EDF SEI est resté un acteur intégré dans ces territoires, c’est à dire qu’il est présent sur toute la chaîne de la valeur de l’électricité (de l’achat d’énergie à la fourniture, en passant la gestion du système et l’exploitation des réseaux). Ces systèmes électriques présentent des spéc- ificités dues à leur caractère insulaire : ils sont de petite taille, possèdent peu de réserves et sont peu résilients. Par ailleurs, le mix élec- trique dans ces territoires est très différent de celui présent en métropole. En effet, une forte composante thermique à flamme est observée ce qui a pour conséquence des émissions de CO2 élevées. Néanmoins, les énergies renouvelables sont bien implémentées du fait de conditions météos souvent favorables. Ainsi, SEI dispose d’un volume de données numériques croissant. Dans un contexte de consolidation et d’harmonisation des données des systèmes insulaires combiné à une néces- sité d’accompagner le développement de la mobilité électrique dans les zones non interconnectées (ZNI), Thibaud a travaillé sur le développement d’un signal expérimental de recharge de véhicules. En effet, la mobilité électrique dans les ZNI présente de nombreux avantages (adéquation du territoire, adéqua- tion de l’usage, aide à l’investissement). Bien que l’usage de ces véhicules reste marginal, la mobilité électrique est croissante dans ces territoires. Néanmoins, en cas de développe- ment massif des véhicules électriques ( VE), des difficultés dues à l’impact de l’usage sur le système pendant les périodes de charges sont à prévoir (fortes puissances pendant les périodes de pointes). Par ailleurs, le mix élec- trique étant moins vertueux qu’en métropole continentale, le développement des VE devra être encadré. Ainsi, le signal de recharge mis en place par Thibaud permettrait d’inciter la recharge aux moments favorables du point de vue environnemental, technique et économique. Les points de recharge publics et les parkings d’entreprises seraient notamment ciblés. L’utilisation du signal de recharge se décomposerait en plusieurs étapes. D’abord, une collecte des données de conduite système permettrait de générer le signal. Ensuite, le signal serait mis en ligne sur la plateforme OpenData. Il serait ensuite récupéré via une API (Application Programming Interface) pour être transformé en consigne sur les opéra- teurs de bornes. Le véhicule pourrait alors être rechargé. Cette première modélisation I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 18 SOUTENANCES : PROMOTION 2016
présente néanmoins quelques limites (pas de prise en compte des aléas météorologiques). En parallèle du développement de la mobil- ité électrique, Thibaud a également proposé une carte interactive permettant de suivre l’évolution des coupures d’électricité. Une application a ainsi été créée et permet, en plus de cartographier l’état du réseau, d’obtenir des informations plus détaillées telles que la cause de la coupure et le délai de rétablisse- ment de l’électricité. Haris DJOUBRI © Freepik I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 19SOUTENANCES : PROMOTION 2016 M. Yanis-Alexis HIRIDJEE Services d’efficacité énergétique 3.0 : étude des dynamiques du secteur de l’énergie. P orté par un environnement réglemen- taire favorable, le marché des services d’efficacité énergétique connaît une profonde restructuration. Révolution digitale, nouvelles concurrences, évolution du design des systèmes énergétiques, apportent leurs lots de nouvelles opportunités d’affaires et de menaces, auxquelles les sociétés comme IDEX doivent répondre pour mieux accompagner l’évolution des besoins de leurs clients. Le travail effectué au cours de cette mission fut d’analyser le marché des services d’efficacité énergétique et ses par ties prenantes, les dynamiques sectorielles et sociétales, pour dégager les pistes d’actions nécessaires pour conforter le positionnement d’IDEX comme acteur de référence de l’efficience énergétique. Ces propositions ont été regroupées selon 3 grands do m aines : I nnovatio ns tech - nologiques, innovations managériales et nouveaux modèles d’affaires. Yanis-Alexis HIRIDJEE
TRANSITION ÉNERGÉTIQUE : LES DÉCHETS NE SONT PAS EN RESTE ! 00Jeudi 28 septembre 20170 P our son ouverture, le 17ème événement OSE a accueilli Marc Daunis, Sénateur, Vi ce - Pré s i d e nt d e l a Co m m u n a u té d ’Agglomération de S ophia Antipolis et Conseiller municipal de Valbonne. La valorisation énergétique des déchets constitue un enjeu majeur pour l’humanité que ce soit sur les plans environnemental, sanitaire, social ou économique. Aujourd’hui, plus de 3,4 milliards de déchets sont produits dans le monde par an. Face à cette réalité, trois solutions majeures se dessinent selon M. Daunis. L’éducation à l’environnement de part son impact sur nos modes de vie, la recherche comme levier indispensable pour trouver les solutions innovantes les plus adaptées à cette problématique, et enfin, l’adoption d’une approche systémique globale appuyée par la réglementation. Pour achever son inter vention, Monsieur le Sénateur a soulevé le lien direct entre la société de consommation et la production de déchet, en rappelant que le meilleur déchet reste celui que l’on ne produit pas ! LES DÉCHETS, UNE RESSOURCE MONDIALE Léa TATRY C haque année, 1,3 mil- l i a rd d e t o n n e s d e déchets municipaux sont générés dans le monde. L a p r o d u c t i o n n e c e s s e d’augmenter et devrait atteindre 2,2 milliards de tonnes en 2025. Il est clair que la gestion efficace et la valorisation de ces déchets représentent un défi majeur dans nos sociétés. En France, 345 millions de t o n n e s d e d é c h e t s s o n t p r o d u i t s c h a q u e a n n é e , dont 48 millions sont trai- tées. Seule une partie de ces déchets est utilisée pour la v a l o r i s a t i o n é n e r g é t i q u e , dont 14,4 millions de tonnes qui sont incinérées annuel- lement dans des centrales à récupération d’énergie. En 2015, la France possédait 564 unités de méthanisa - tion permettant de valoriser le biogaz produit lors de la fermentation des déchets. Le traitement des déchets représente un coût annuel de 16,7 millions d’euros et permet d’éviter l’émission de 21 millions de tonnes de dioxyde de carbone. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 20 ÉVÉNEMENT OSE 2017
ZOOM LA SITUATION EN RÉGION PACA En région PACA, le schéma régional BIOMASSE a pour but d’établir un état des lieux des ressources de biomasse disponibles, et de définir des orientations pour leur utilisation afin de satisfaire aux objectifs nationaux de développement des éner- gies renouvelables, tout en prenant en compte la multi fonctionnalité des usages. En effet, il existe plusieurs modes de valorisation possibles pour la biomasse, il faut donc prendre en compte la hiérarchie des usages et prioriser les objectifs. Par exemple, selon leur nature, cer tains déchets peuvent ê t re ré u t i l i s é s d a n s d e s matériaux de construction, servir au compostage, à la méthanisation, ou bien être incinérés. A l’heure actuelle, la région PACA compte 12 unités de valorisation éner- gétique des déchets. Pour définir les objec tifs des différents modes de valorisation des déchets, le schéma régional Biomasse s ’ a p p u i e s u r l e s c é - nario de transition éner- g é t i q u e p r o p o s é p a r l e SRADDET (Schéma Régional d ’A m é n a g e m e n t e t d e D é v e l o p p e m e n t D u r a b l e du Territoire). Ce scénario est notamment basé sur le développement de la valorisation énergétique à travers la méthanisation, la gazéifi- cation et l’incinération. DES POLITIQUES ADAPTÉES À L’ENJEU ? L a transition énergétique n’a d’avenir que si elle s’appuie sur des politiques et des législations qui prennent en compte le contexte régional. C’est pourquoi, avant d’introduire la théma- tique centrale de cet évène- ment, les traités internation- aux et accords du développe- ment durable ont été présen- tés. En particulier ceux issus de la Conférence de Rio, de la COP 21 ainsi que le Protocole de Kyoto ont été longuement développés car traduisent l’idée d’une responsabilité collective et d’une gestion cyclique des déchets. Les directives européennes (Direc tive cadre de traite - ment de déchets, déchets spécifiques et transfer t de déchets), ont quant à elles p r i o r i s é l a p ré ve nt i o n , l a réduction et la réutilisation des déchets en hiérarchisant les modes de traitement de façon à les classer par ordre de pertinence. Parallèlement à la présentation des traités, directives et lois, les objectifs nationaux ont été mis en avant, comme la valorisation de 70% des déchets du BTP à l’horizon 2020 et la réduction de 10% des déchets ménagers produits d’ici 2020. De plus, il a été rappelé que la Directive Batterie 2006/66/ CE préconise le recyclage de 50% des batteries de véhi- cules électriques par les constructeurs automobiles. E n f i n , a f i n d ’a n t i c i p e r l a hausse des parts de véhicule électrique dans le parc auto- mobile français, la directive « Batterie 2006/66/CE » con- traint les constructeurs à recycler 50% des batteries instal- lées sur les véhicules. Geoffrey ORLANDO & Gildas SIGGINI Nicolas OUDART & Apolline FAURE I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 21ÉVÉNEMENT OSE 2017
ZOOM L’ÉCO-CONTRIBUTION DU Dimitra IGNATIADIS CONSOMMATEUR Bien que les législations et les politiques mises en œuvre soient deux composantes importantes à prendre en compte dans la valorisation énergétique des déchets, le consommateur peut, à s o n é c h e l l e , c o n t r i b u e r à c e t t e p r o b l é m a t i q u e m a j e u r e e n m o d i f i a n t son compor tement : c’est c e q u’o n a p p e l l e l ’é c o - c o n t r i b u t i o n . E n e f f e t , ce r t a i n e s p r a t i q u e s d e consommation permettent de réduire la quantité de déchets sur le long terme ( s o b r i é t é d e s a c h a t s e t d e s u s a g e s , p r é f é r e n c e pour des produits à longue durée de vie et avec peu d’emballages etc.). En outre, le recyclage, la valorisation par le tri sélectif ou encore le compostage sont autant de moyens permettant une gestion durable des déchets. Néanmoins, ces pratiques doivent être généralisées a u s e i n d e l a s o c i é t é . U n a c c o m p a g n e m e n t d e s d i f f é r e n t s a c t e u r s t e r r i t o r i a u x e s t d o n c nécessaire pour mettre en place une sensibilisation efficace. La simplification du recyclage, notamment par l’introduction de labels é c o l o g i q u e s e t d ’ u n e tarification incitative, peut également encourager le consommateur à modifier son comportement. Enfin, la valorisation énergétique d e s d é c h e t s p e r m e t t ra i t de remplacer l’économie linéaire par une économie circulaire, c ’est-à- dire de boucler le cycle de vie de la matière comme illustré c i - d e s s o u s . C e m o d è l e circulaire tiendrait alors compte de l’épuisement des ressources et s’inscrirait dans une démarche d’utilisation durable et optimale des systèmes. Comparaison entre modèles linéaire et circulaire © ADEME I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 22 ÉVÉNEMENT OSE 2017
QUELLES MÉTHODES DE VALORISATION AUJOURD’HUI ? I l e x i s t e d e u x p r i n c i - pales méthodes directes de valorisation énergé - tique des déchets non dan- gereux : l’incinération et la méthanisation. L’incinération 70% des déchets triés peuvent être brûlés. L’intérêt premier de l’incinération est la réduc- tion du volume par combustion. Les déchets chimiques, médicaux, batteries ou plus largement les déchets dan- gereux ne sont pas concernés par ce procédé. Le processus débute par la collecte des ordures ménagères. Les déchets sont mélangés et incinérés dans un four où la recherche d’une combustion totale est permanente afin d’optimiser la production de chaleur et limiter l’émission de fumées nocives. Celles-ci sont émises à une tempéra- ture proche de 1000°C et ali- mentent un cycle vapeur clas- sique. La vapeur entraîne un turbo-alternateur générant de l’élec tricité. Un échan- geur permet généralement d ’a l i m e nte r u n ré s e a u d e chaleur, on parle alors de cogénération. En bout de chaîne, les fumées subissent diverses étapes de nettoyage et filtration afin de respecter les normes d’émission. Par ailleurs, le mâchefer (solide rési- duel du four) trouve des applications dans le génie civil si son niveau de toxicité est faible. Autrement, il est stocké et dégradé. Depuis le 17 décembre 2010, l ’i n c i n é r a t i o n e s t c o n s i - dérée comme une valorisation énergétique si le seuil minimum de performance est atteint. La France a anticipé c e t t e r é g l e m e n t a t i o n e n créant un dégrèvement de la TGAP ( Taxe Générale sur les Activités Polluantes) pour les usines respectant un critère de performance énergétique sur la base d’une formule énoncée dans l ’ar ti c le 17 de l’Arrêté incinération du 3 août 2010. De nombreux efforts d’optimisation éner- g é t i q u e o nt é té d é p l oyé s par les exploitants dans ce cadre. Rappelons toutefois q u e l ’i n c i n é rat i o n , i nt r i n - sèquement, offre un rende - ment énergétique de 20 à 25% contre 50 à 60% pour une centrale thermique performante. Les méthodes directes Yanis-Alexis HIRIDJEE & Quentin SOUVESTRE Schéma de principe d’une usine d’incinération © MS OSE – Promotion 2016 I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 23ÉVÉNEMENT OSE 2017
ZOOM CAS D’ÉTUDE : LE PROJET Jean BERTIN CHÈVRERIE DE VALBONNE Les élèves de la promotion 2016 ont réalisé une étude pour justifier l’intérêt de la valorisation de déchets par une unité de méthanisation a f i n d e r é p o n d r e a u x besoins en chauffage d’une chèvrerie de Valbonne. Ces besoins sont illustrés sur la figure ci-contre. Lors de l’étude technique d u p r o j e t , l e p o t e n t i e l des intrants a été évalué a f i n d e d é t e r m i n e r l a q u a n t i t é d e m é t h a n e ( C H 4 ) p o t e n t i e l l e m e n t récupérable. Ce potentiel a été estimé à 37 tonnes par La mé thanisation La méthanisation permet de valoriser les déchets organiques en « biogaz » d’une teneur minimale de 94% de méthane à partir d’un procédé de digestion anaérobie, processus naturel de dégrada- tion de la matière organique e n a b s e n c e d ’ox yg è n e. I l existe en France 345 unités de méthanisation, dont 35 injec- tent sur le réseau (245 GWh en 2016). Nous appliquons d e s é t a p e s d ’é p u r a t i o n dépendantes de la destina- tion du biogaz : l’injection dans le réseau de gaz naturel nécessite une épuration con- séquente produisant du « bio- méthane ». Il s’appliquera à des usages domestiques et de mobilité. A proximité du site de production, le biogaz produit de la chaleur, de l’électricité, et souvent les deux dans des unités de cogénération locales. Nous noterons que le territoire est hétérogène en termes de ressources, ce qui explique la disparité des sites de production sur le territoire français. Le g o u v e r n e m e n t n o u r r i t l’objectif ambitieux d’injecter 8 TWh de biométhane en 2023, contre 215 GWh en 2016. A p l u s l o n g te r m e, l ’A D E M E expose pour 2030 un scénario tendanciel prévoyant une production de biogaz équiva- lente à 30 TWh/an. Dans cette optique, 300 sites d’injection sont en construction. Besoins en chauffage © MS OSE – Promotion 2016 I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 24 ÉVÉNEMENT OSE 2017
semaine ce qui représente 215 000 N m3 de CH4 par an soit un équivalent de 2 1 5 4 M W h p a r a n . L a répartition de ces intrants est décrite ci-contre. Deux modèles économiques o n t é té é t a b l i s s u r u n e période d’exploitation de 15 ans pour deux procédés de valorisation du biogaz ainsi récupéré. Le premier est une valorisation via une injection sur le réseau de gaz et le second via une filière de cogénération. Le s ré s u l t at s co n f i r m e nt l a r e n t a b i l i t é d e s d e u x procédés de valorisation puisque la valeur actualisée nette du premier est de 44 173€ (chauffage compris) et celle du second est de 85 221€. I l faut tout de même préciser que le choix dans le modèle du tarif de rachat d’électricité issue de la méthanisation est sans doute surestimée puisqu’il se base sur une prime de 40€/MWh, menant à un tarif de rachat de 210€/MWh. De plus, le projet se heurte à un problème d’accessibilité des ressources notamment celles issues du fumier de chèvres qui se retrouve dispersé dans l’entrepôt. Répartition des intrants © MS OSE – Promotion 2016 Les économies d’énergie par la Amine EL MOUSSAOUI & valorisation de matière Alejandro YOUSEF DA SILVA L es élèves de la promo 2016 se sont aussi inté- ressés aux économies d’énergie générées par la valorisation de la matière. Il s’agit d’une méthode indirecte de valorisation énergétique qui met en avant l’énergie qu’il est possible d’économiser et qui ne sera par conséquent pas produite. Valorisation des déche ts de bouchons de liège La première matière étudiée est le liège à travers la valorisation des déchets de bouchons de liège. L’essentiel de la production de ces bouchons est destinée à l’industrie de vin à hauteur de 70% loin devant le secteur du bâtiment avec 14% de cette production. L’industrie du liège génère plus de 300 000 tonnes de I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 25ÉVÉNEMENT OSE 2017
déchets par an dans le monde m a j o r i t a i r e m e n t r é p a r t i s dans les principaux pays producteurs de liège qui sont le Portugal (53%) et l’Espagne (30%). Ces déchets sont essentielle- ment recyclés en panneaux isolants soit sous forme de plaques, soit en vrac sous forme de granulés à l’aide d’un procédé de recyclage spéci- fique. Après une première phase de collecte et de tri qui sert à éliminer les débris étrangers, le liège rentre dans une première étape d’aération puis subi un broyage qui le transforme en granulé avant une seconde étape d’aération. Le granulé est ensuite chauffé puis moulé sous une forme désirée. Une fois démoulé, la matière est mélangée à différ- entes colles pour finalement obtenir les panneaux isolants qui seront réutilisés. Valorisation des déche ts de papiers e t car tons La deuxième catégorie de déchets valorisables est bien connue puisqu’il s’agit de celle des papiers et cartons. En 2015, la production mondiale de cette industrie se situait à plus de 400 millions d e t o n n e s d e p a p i e r s e t cartons. Les principaux pays producteurs sont la Chine, les États-Unis et le Japon, la France quant à elle produit p rè s d e h u i t m i l l i o n s d e tonnes. Par type de production, la situation observée ces dernières années se poursuit avec le déclin de la production de papiers graphiques, victime d’une concurrence très forte de la dématérialisation des suppor ts phys iq u es, et la croissance de la production de produits d’emballage. En 2016, la part des emballages représente dans la production totale de papier et de carton 50,1% (contre 49,0% en 2015) et celle de produits graphiques représente 37,3% (contre 38,8% en 2015). En France, 87% de la production est récupérée pour le recyclage. Il existe trois voies de réutilisation qui sont : • La méthode mécanique qui consiste à recycler le papier et le carton pour les réutiliser dans leur propre fonction ; • La méthode chimique qui traite le papier et le carton pour la fabrication de nouveaux produits ; • La méthode thermique qui vise à brûler les déchets pour produire de l’énergie. Va l o r i s at i o n d e s d é c h e t s nucléaires Enfin les élèves de la promotion 2016 ont évoqué la valorisation des déchets nucléaires, un sujet intéressant et perti- nent à l’échelle de la France compte tenu de la place du nucléaire dans le mix énergé- tique français. U n d é c h e t r a d i o a c t i f e s t définit comme toute sub - stance dont aucun usage n’est prévu, et dont le niveau de radioactivité ne permet pas la décharge sans contrôle dans l’environnement. En France, près de 2kg de déchets radioactifs sont produits chaque année par habitant et proviennent de différents secteurs comme le précise le graphique de répartition ci-dessous : Répartition des déchets radioactifs par secteurs économiques en France (2013) © MS OSE – Promotion 2016 I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 26 ÉVÉNEMENT OSE 2017
Les déchets nucléaires sont les combustibles usés que l’on remplace environ tous les 4 ans au sein d’un réacteur nuclé- aire. Ils sont composés de 95% d’uranium entièrement recyclable en uranium de retrait- ement qui sera utilisé dans de nouveaux combustibles, de 1% de plutonium recyclable en combustible MOX et de 4% de déchets ultimes radioactifs non recyclables qui seront vit- rifiés et entreposés en couche géologique profonde. Le combustible MOX con- tribue à 10% de la production électrique française, le cycle fermé du combustible nuclé- aire permet donc une valorisation énergétique intéressante des déchets nucléaires. L’écologie industrielle Adnane BAIZ & Michaël CHAN L ’é co l o gi e i n d u s t r i e l l e est un concept pluri- disciplinaire, défini par l’ensemble des pratiques mises en œuvre dans le but de réduire l’impac t de l’industrie sur l’environnement en s’inspirant des écosystèmes naturels. La première notion de parc éco- industriel est apparue lors de la conférence des Nations Unies sur l’Environnement et le Développement à Rio de Janeiro en 1992. Il existe trois types de synergies qui sont les infrastructures, les flux d’approvisionnement ou de substitution et enfin la mutualisation de traite - ment. Les principaux acteurs d u p a r c é c o l o g i q u e s o n t divers et prennent en compte l’ensemble de la communauté, à savoir les ménages, les élus locaux, les ressources com- munautaires et les autres entreprises. Ces synergies p e r m e t te nt u n e m e i l l e u re répartition des ressources et ainsi, les déchets d’un acteur industriel peuvent devenir la ressource d’un autre. L e s e x e m p l e s d e b é n é - fices sont nombreux. Dans le cas des entreprises, cela impacte fortement les coûts d’élimination et de traitement des déchets, allant même jusqu’à devenir une source de revenu. Pour les collectivités, cela engendre une réduction de la pollution locale et des risques environnementaux. L’exemple le plus parlant est le premier cas de symbiose industrielle de Kalundborg au Danemark. On y recense près de 18 acteurs pour un total d’environ 30 synergies mises en place sur une période de 50 ans, en particulier autour de la raffinerie de Statoil qui regroupe 9 modèles de synergies à elle seule. On remarque dans ce cas que l’eau est l a p r i n c i p a l e r e s s o u r c e é n e r g é t i q u e é c h a n g é e e t surtout économisée puisque le gain était de 2,9 millions de m3 en 2004. L’investissement global a été de 75 millions de dollars pour un temps de retour sur investissement de 5 ans et des gains cumulés d ’environ 160 millions de dollars. Cependant, il faut rel- ativiser ces résultats au vue des contraintes et des difficul- tés dans la mise en œuvre de telles synergies, avec en cause de nombreux facteurs comme la distance entre les acteurs, la stabilité des flux mis en jeu, et les aspects juridiques de plus en plus contraignants en termes de sécurité et de con- fidentialité. En effet, de nombreux acteurs ne souhaitent pas divulguer d’informations relatives à la nature de leurs i nt ra nt s o u f l u x s o r t a nt s, aussi bien pour des raisons écologiques et d’image que de protection de brevets liés au process industriels. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 27ÉVÉNEMENT OSE 2017
AVENIR, ENJEUX ET CONTROVERSES A l ’ h e u r e a c t u e l l e , d e n o u ve l l e s t e c h - niques apparaissent pour donner au traitement des déchets une nouvelle dynamique dans sa valorisation énergétique. En effet, la pyrogazéification, le Power- to-Gas, ou encore l’emploi des microalgues comptent parmi les initiatives innovantes de p ro d u c t i o n e t c o nve r s i o n d’énergie. La p y r o g a z é i f i c at i o n d e s déche ts Ce procédé se décompose en deux opérations : une pyrol- yse des déchets organiques séchés (traitement thermique produisant du gaz, une phase liquide, et une phase solide) ainsi qu’une gazéification (transformation, à haute tem- pérature, de la phase solide en gaz de synthèse). Le gaz de synthèse ainsi produit est principalement constitué de dihy- drogène H2 et de monoxyde de carbone CO. Le résidu solide restant peut également être réutilisé comme combustible dans d ’autres filières. Celle de la pyrogazéification d e v ra i t at te i n d re 3 5 % d u gaz consommé en France en 2050 selon des projections de GrDF de 2013. En effet, cette méthode a de quoi se dévelop- per, avec une filière fortement structurée en France surfant sur la notion d’économie circulaire que valorise cette technologie. Néanmoins, de nombreux freins au dével- oppement de cette filière apparaissent : peu de retour d ’e x p é r i e n c e , u n e i m a g e fortement polluante (comparé à tort à l’incinération), faible viabilité économique… Le Power to Gas (P2G) Autre moyen de conversion d’énergie, principalement à des fins de stockage, le Power- to-Gas. Il s’agit ici de profiter des périodes de surproduction du réseau électrique par rapport à sa demande pour produire du gaz, un vecteur é n e r g é t i q u e b e a u c o u p moins fugace et donc stock- able. Lorsque la production d’électricité est trop importante un électrolyseur produit du H2 et du O2 à partir d’eau ; le dihydrogène H2 ainsi produit est soit stocké pour consommation ultérieure, soit envoyé vers un réacteur de méthana- tion où, adjoint à du CO2 , il est transformé en gaz méthane beaucoup plus facilement utilisable dans les usages courants : GNV, combustible, injection dans le réseau. Toutefois, il demeure encore quelques éléments qui nuisent au développement de cette technologie : la manipulation Les procédés du futur, un avenir prometteur ? Baptiste CALMETTE & Sami GHARDADDOU I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 28 ÉVÉNEMENT OSE 2017
de l’hydrogène reste risquée, il y a peu d’infrastructures de GNV ou H2 , et l’impact de l’hydrogène sur les matéri- aux est encore mal maitrisé. Le coût de production reste important, même à l’horizon 2050 : près de 100 €/MWh pour le méthane ou 60 €/MWh pour l’hydrogène. Les microalgues Enfin, un troisième procédé de valorisation énergétique de polluants : les microalgues, lesquelles captent une partie du CO2 atmosphérique. Par ac tion biochimique, basée sur la photosynthèse et les réactions enzymatiques, les microalgues peuvent assimi- ler le CO2 que l’on injecte dans l’eau qui les contient. Une fois qu’elles sont développées, elles peuvent produire dif- férents biocarburants selon la voie d’exploitation (biodiesel pour la fraction huile, bioé - thanol pour la fraction sucre, et du biogaz par gazéification du résidu solide). Bien que le coût au litre tende à se rap- procher de celui du pétrole, ce procédé est difficile à soutenir, dans le sens où il peut être très énergivore pour mainte- nir de bonnes conditions de croissance pour ces algues (chaleur, humidité, lumière) et consomme beaucoup d’eau. On estime à 1,6 MJ apportée pour 1 MJ d’énergie récupérée, il s’agit donc d’un stockage d’énergie avec un rendement global de 62%. Les terres rares, un enjeu critique pour le développement des énergies renouvelables? Thibaut ROY P armi tous les éléments q u i f o r m e n t n o t r e univers, 17 ont par- ticulièrement fait écho ces dernières années. Aux noms aussi inédits que leurs proprié- tés, le scandium, le néodyme ou encore le Praséodyme permettent d’alléger des alli- ages de très haute qualité, d’aimanter des métaux de façon permanente, etc. Ces métaux jouent aujourd’hui un rôle prépondérant dans la transition énergétique car ils sont utilisés dans de nombreux systèmes de productions renouvelables. C ’est, par exemple, le cas de l’éolien offshore qui, pour réduire le poids des nacelles de grande puissance, utilise des généra- trices synchrones à aimants permanents. Les terres rares sont également très prisées par les constructeurs de véhi- cules électriques qui contien- nent le double de la quan- tité utilisée dans les moteurs thermiques. Le s t e r re s r a re s t i e n n e n t leur nom de la difficulté à les ex traire de leurs min- erais d’origine. Les procédés d’extraction, très énergivo- res et parfois très polluants, peuvent fortement peser dans le bilan carbone de certains systèmes dits « durables ». Leur réutilisation deviendra donc un enjeu majeur de la transition énergétique afin d’assurer la pérennité de la chaîne d’approvisionnement et la sobriété énergétique du cycle de production. Toutefois la mise en place d’un cycle de collecte, la priorisation du recyclage des métaux précieux ou encore la fluctuation des prix sont autant d’obstacles qui se dressent devant cette nouvelle activité. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 29ÉVÉNEMENT OSE 2017
M a l g r é u n e u t i l i t é publique indiscut- able et des avancées technologiques majeures, la valorisation des déchets n’est pas exempte de critiques. En effet, les impacts potentiels sur la qualité de vie des habi- tants sont nombreux (émis- sions de gaz et de particules, risques d’explosion, odeurs etc.). Ces impacts peuvent se faire sentir sur une échelle de temps plus longue : une étude réalisée à proximité d’un inci- nérateur de déchet dans le Massachussetts a démontré que la dépréciation du foncier pouvait s’élever à 10%. Face à ces critiques, l’état, les collectivités et les gestion- naires de centre de valorisation se trouveront de plus en plus dans l’obligation de mener une véritable concerta- tion avec les riverains et de l p l a c e r l a c o m m u n i c a t i o n comme un élément priori- taire du développement des projets. En confiant une grande partie de sa production énergétique à la valorisation des déchets, la Suède se retrouve aujourd’hui contrainte d’impor ter 50% des déchets qu’elle traite. Ces importations ont eu pour c o n s é q u e n c e l a c r é a t i o n d’un « marché des déchets », re n d a n t l e re c yc l a g e d e s déchets moins rentable pour certains pays de l’UE. La France pourrait également vivre cette concurrence dans le sens inverse : en se basant sur les objectifs de recyclage ministériels, sur les 345 millions de tonnes de déchets produits chaque année, seuls 2 à 3 m illio ns de tonnes seront incinérées. Cette quan- tité serait insuffisante pour mettre en œuvre les scénarii de valorisation énergétique et notamment le développe- ment de réseaux de chaleurs publics. Les pouvoirs publics auront un choix important à faire : Soutenir les économies d’énergie ou développer les Enr pour compenser la baisse du gisement énergétique issu des déchets. Une énergie pas si verte que ça ? Controverses et paradoxes Apolline FAURE & Cécilia REILHAN La valorisation énergé- tique en concurrence avec le recyclage des déchets ? I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 30 ÉVÉNEMENT OSE 2017
ZOOM LA VALORISATION DES DÉCHETS DE LABORATOIRES 3,2 tonnes par mois, c’est la masse de déchets produite par le laboratoire de l’institut Valrose Biologie de Nice (iBV ). C’est à partir de ce constat qu’Emilie DEMOINET s’est fixé comme objectif de développer un écosystème local et circulaire qui valoriserait ces déchets et d’instaurer une labellisation pour les laboratoires participant à cette démarche. Pour parvenir à ces objectifs, quatre axes de recherche ont été identifiés. Le premier consiste à identifier et quantifier les déchets. Parmi les groupes de déchets, on retrouve les matières plastiques, organiques (vers, levure, bactéries, etc.), produits chimiques, bois, cartons et même matériels informatiques. Le deuxième axe correspond à l’étude de la composition des déchets, déterminante pour le choix de la valorisation. Troisièmement, afin d’élargir le champ d’action du projet, plusieurs partenaires potentiels ont été con- tactés. C’est le cas notamment d’installations de restaurations collectives et d’animaleries, dont la majeure partie de leurs déchets appartient au groupe de matières organiques. Au total, six unités d’expérimentations et plus de 7 partenaires sont mobilisés. Ce projet a notamment le soutien et est encouragé par la fondation Université Côte d’Azur (UCA). Enfin, le dernier axe consiste en une étude de faisabilité et de rentabilité du projet. Emilie DEMOINET TABLE RONDE 1 Apolline FAURE « Déchets et territoires, comment atteindre les objectifs de valorisation énergétique des déchets : quelles ressources, quelles valorisations, quelles problématiques d’intégration ? » Mme. Elodie Montoroi, Véolia, r e s p o n s a b l e d ’ u n e u s i n e d’incinération à Nice (PACA). Mme Montoroi a débuté son intervention en présentant le site d’incinération de la métro- pole niçoise. Plus de 320 000 tonnes de déchets y sont inci- nérées chaque année, permettant l’alimentation d’un réseau de chaleur par cogé- nération avec le cycle de production d’électricité. Malgré un effort très important du d é p a r t e m e n t d e s A l p e s - Maritimes pour traiter ses déchets (plus de 1000 tonnes de déchets sont incinérées quotidiennement), celui- ci reste largement excédentaire lors des pics de population estivaux. Afin de palier à ces variations, l’usine a ajouté deux lignes d’incinération en plus des deux qui existaient auparavant. Construit en 1932, le centre d’incinération a connu une u r b a n i s a t i o n m a s s i v e d e ses alentours, ce qui pose d é s o r m a i s d e s p ro b l è m e s I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 31ÉVÉNEMENT OSE 2017
d’acceptabilité par les riverains. L’augmentation de la quantité de déchets inci- nérés vient amplifier les pro- blématiques environnementales déjà présentes. C’est pourquoi un plan de surveillance environnemental a été mis en place, imposant notamment un traitement des fumées et autres effluents afin de respecter les seuils de pollution prévus dans les normes environnementales. Mr Dav i d Va lo u r , r e p r é s e n t - a n t d e l ’e n t r e p r i s e Pi z z o r n o Environnement (PACA). L ’ e n t r e p r i s e P i z z o r n o Environnement, représentée par Mr David Valour, intervient au niveau régional sur la collecte, le tri et le traitement des déchets et est impliquée dans leur valorisation énergétique. La problé- matique qui se pose à l’heure actuelle concerne les unités d ’i n c i n é r a t i o n s d ’o r d u r e s ménagères (UIOM), qui sont reconnues pour leurs per- formances mais impliquent des nuisances et la production de mâchefers. Les perspectives de l’entreprise se tournent donc vers le tri et l’extraction des matériaux valorisables (emballages, papier, carton etc.). Les procédés permettent également d’extraire les matériaux transformables en combu stible so lide de récupération (CSR). Le centre de tri prend donc place dans la valorisation énergétique des déchets en préparant la matière première avant sa valorisation en chaleur et en électricité. P l u s i e u r s p ro b l è m e s s o n t toutefois rencontrés : des conditions climatiques peu propices au développement d’un réseau de chaleur, ainsi que l’achat exclusif du CSR par une cimenterie voisine rendant la chaîne de valeur t r è s d é p e n d a n t e d e s e s besoins. E n p a r a l l è l e , P i z z o r n o Environnement met en place des projets de compostage évolués et développe des indicateurs pour le contrôle des déchets verts et la valorisation des emballages et des palettes de bois utilisés par les chaufferies biomasse. Mme Claire Canonne, représent- a n t e d e l ’e n t r e p r i s e Ak a j o u l e (Saint Nazaire). Claire Canonne a présenté le projet de recherche appliquée CIDe -DETERMEEN qui por te sur la méthanisation centrali- sée : la production d’énergie renouvelable à par tir de la dégradation de matière organique. Cette filière requiert des interactions importantes entre les acteurs de la partie a m o nt ( s e c te u r a gr i co l e, i n d u s t r i e a gro a l i m e nt a i re, I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 32 ÉVÉNEMENT OSE 2017
Exemple : score des indicateurs dans le cadre d’un diagnostic territorial © Projet CIDe-DETERMEEN, Claire Cannone, Akajoule. Mm e Ra p h a ë ll e Gr é g o r y -d e Buyer, Ingénieure de recherche chez Air Liquide (Paris Saclay). Le progrès scientifique, et notamment la mise en place d e p ro cé d é s s c i e nt i f i q u e s innovants, fait d’Air Liquide un acteur industriel clé intervenant dans des domaines variés (Santé, Pétrochimie, A u t o m o b i l e , A l i m e n t a i r e etc..). En comptabilisant 1100 cher- cheurs et plus 300 brevets d é p o s é s , l e d é p a r t e m e n t R&D d’air liquide a doté la société d’une force de frappe internationale. Air liquide intervient en aval du procédé de méthanisation comme intégrateur d’unité d ’é p u r a t i o n m o b i l e ( s k i d ) grâce à sa maîtrise de la technologie membranaire. La société dispose égale - ment de 4 modèles d’affaire collectivités, etc.) et de la partie aval, chargée de la valorisation du biogaz et du traitement du digestat. Akajoule soutient la structura- tion de cette filière en collab- oration avec l’IRSTEA, BRGM et la métropole de Rennes avec pour objectif de mettre e n p l a c e d e s i n d i c a t e u r s territoriaux de la méthanisa- tion. Ces indicateurs, à travers l ’a n a l ys e d e s e n j e u x c l é s qui portent sur les déchets, l’énergie, l’eau et les sols, permettent un diagnostic territorial et une cartographie des opportunités d’implantation d’unités de méthanisation. Cet outil d’aide à la déci- sion permettra, à terme, des réflexions avec les collectiv- ités territoriales autour de la filière pour proposer des scénarii de développement de solutions technologiques innovantes : injection de bio- methane sur le réseau, applications GNV ou encore production d’azote minéral permettant la substitution d’engrais chimiques. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 33ÉVÉNEMENT OSE 2017
e t s e p o s i t i o n n e c o m m e vendeur d’équipement, opéra- teur d’unité d’épuration et s’implique également dans l’achat de biogaz brut. M m e G ré g o r y - d e B u ye r a démontré la corrélation entre l e m o d è l e d ’a f f a i r e d ’a i r liquide et sa stratégie R&D en présentant des scénarii de collecte de gaz via des unités de méthanisation indépendan- tes ou collectives. Les conclu- sions présentées démontrent l’intérêt économique des solutions de production de petites tailles malgré des probléma- tiques de risques industriels. M m e A m é l i e H i m p e n s , R e p r é s e n t a n t e d u GERES (PACA). Basé à Aubagne et présent dans 19 pays, le GERES (Groupe E n e r g i e R e n o u v e l a b l e s , Environnent et Solidarité) est une ONG soutenant plus de 50 initiatives en France et à l’international dans le secteur de l’énergie durable et du changement climatique. L’implication active du GERES depuis 6 ans dans le dével- oppement des initiatives en région PACA, en collabora- tion étroite avec l’ADEME, se traduit par l’identification des opportunités de valorisation des matières organiques rés- iduelles pour la méthanisa- t i o n e t l e c o m p o s t a g e . L’association réalise égale - ment un important travail de sensibilisation des acteurs locaux dans le but de soutenir le développement de la filière de la méthanisation. TABLE RONDE 2 Baptiste CALMETTE « L’apport des réseaux à la valorisation énergétique des déchets. » C ette deuxième table r o n d e a r e g r o u p é des représentants de GRTgaz, GRDF et Mini Green Power. Ces acteurs nous ont p e r m i s d e co m p re n d re l a contribution des réseaux à la valorisation énergétique des déchets à la fois sur une é c h e l l e n at i o n a l e ave c l e transport et la distribution de gaz mais aussi à une échelle plus locale avec les solutions proposées par M ini Green Powe r, u n e s t a r t u p aya nt I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 34 ÉVÉNEMENT OSE 2017
élaboré une M ini Centrale Verte. Franck Vincendon, GRTGaz. La France s’est fixé des objectifs ambitieux en matière de gaz renouvelable, avec une injection de biométhane de 1,7 T Wh/an en 2018 et de 8 TWh/an en 2023. La loi du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte prévoit une part de 10% d’énergies renouvelables dans la consommation de gaz en 2030. GRTgaz transporte le gaz en France et en Europe sur un réseau de plus de 32 000 km. D i f f é r e n t s p r o c é d é s d e valorisation énergétique des déchets nous ont été présen- tés par Franck Vincendon. P a r m i c e s p r o c é d é s o n retrouve la méthanisation ainsi que la gazéification de biomasse ou de déchets. Ces deux filières sont d’ailleurs les plus prometteuses pour l’injection de gaz renouvelable sur le réseau. L’injection de biométhane dans le réseau est en pleine dynamique avec une capacité de 6500 GWh/an à ce jour. L’enjeu reste néan- moins de mobiliser les ressources les plus adaptées. Le Power-to-Gas place le gaz renouvelable au ser vice du réseau électrique puisqu’il per met le stock age de la surproduction des énergies renouvelables en hydrogène ou en méthane de synthèse. Le d é m o n s t r a t e u r J u p i t e r 1000 à Fos sur Mer, décrit sur la figure ci-dessous, a permis de lancer la filière. Le projet prévoit d’injecter une faible teneur en hydrogène, puis de tester l’intégration d’un étage de méthanation. G R Tg a z i n t e r v i e n t s u r l a phase amont du réseau entre les puits de gaz et les points d’injection du réseau de distribution. Il est alors intéres- sant d’avoir un éclairage sur la phase aval du réseau avec les solutions proposées par GRDF, distributeur de gaz en France. . Projet Jupiter 1000 © GRTgaz Pierre Trami, GRDF. Dans la chaine de valeur du gaz, GRDF occupe la position de distributeur de gaz, qui comprend les phases de raccordement, acheminement et injection sur le réseau. Le service assure le contrôle de la qualité du gaz émis, la régu- lation de la quantité injectée et le comptage. M. Trami a axé sa présenta- tion sur les usages finaux du biométhane et du bio GNV (Gaz Naturel pour les Véhicules). Actuellement, 1 MWh de gaz injecté sur le réseau corre - spond à 70kg de gaz bio GNV. Les usages finaux du bio GNV sont multiples, en particulier I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 35ÉVÉNEMENT OSE 2017
dans les transports lourds : autocars, bus, camions et tracteurs. Le déploiement de la filière nécessite d’avoir des infrastructures sur l’ensemble de la chaine avec notamment des centrales de production, stations d’approvisionnement e t v é h i c u l e s é q u i p é s . E n France, on compte ac tuel- l e m e n t 1 4 6 0 0 vé h i c u l e s, à l’horizon 2030, l’objectif serait d’atteindre une flotte de 350 000 véhicules alimen- tés au GNV. Ces perspectives d’évolution sont inscrites et soutenues par la loi de transition énergétique. En 2050, la production de bio GNV pourrait atteindre 95 T Wh selon l’ADEME. A l ’échelle inter nationale, l’Iran est le pays le mieux équipé avec une flotte de 3,3 millions de véhicules, suivi du Pakistan avec 2,8 millions de véhicules, de l’Argentine (2,2 millions de véhicules) et de l’Italie (1 million de véhicules). Ar n a u d Ch a p u i s e t Jo s e p h Billaud, Mini Green Power. M ini Green Power, star tup créée en 2014, met la tech- n o l o g i e a u s e r v i c e d e l’homme pour transformer des résidus végétaux locaux en énergie. Pouvant être utili- sée sous forme de chaleur et d’électricité, cette énergie est propre, rentable et de source locale. Basée sur le cycle thermo- dynamique de R ank ine, la Mini Centrale Ver te permet d’obtenir une puissance thermique de 500 à 5000 kWTh et une puissance électrique de 50 à 1000 kWe. Son cycle de fonctionnement est décrit sur la figure ci-dessous. Cette centrale repose sur un procédé breveté de pyro-gazé- ification. La chaleur générée est récupérée à travers la chaudière et peut être con- ver tie en électricité ou en froid grâce à des modules spécifiques. Il est possible de piloter la demande de chaleur ou de mettre en place une puissance d’appoint avec une chaudière gaz ou fuel. En revanche, le stockage de chaleur n’est pas possible et son transport doit être limité dans le but de minimiser la perte d’énergie. Mini Green Power a pour ambi- tion de créer des microgrids autonomes en énergie qui permettront de limiter les pertes en ligne en réduisant les transports d’énergie. Les modules de production d’électricité sont principalement vendus à l’étranger en raison des tarifs de rachat peu incitatifs de l’électricité en France. En conclusion, cette table ronde a mis en évidence les différents procédés de val- or isation énergétique des d é c h e t s. Le s ré s e a u x o n t un appor t essentiel sur la gestion du biogaz que ce soit par l’intermédiaire de points d’injection de biométhane ou par le développement de nouveaux usages finaux comme le GNV. . Centrale Mini Green Power © Mini Green Power I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 36 ÉVÉNEMENT OSE 2017
LA PROMOTION 2017 Lise ADEGNON Etude de solutions associant autoconsommation photovoltaïque et stockage mobile. Yacine ALIMOU Réconcilier les approches énergétiques «°Markal/Times°» et les outils de placement optimal de la production en puissance par méthode de Monte Carlo - H/F. Thomas BAZIRE Flexibilité électrique et auto-consommation dans le secteur tertiaire. Emna BERKAOUI Optimisation dans les systèmes de production d’électricité. Dhekra BOUSNINA Optimisation dans les microgrids. Raphaël CLUET Réconcialiation d’échelles dans les modèles de prospective long terme. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 37LA PROMOTION 2017
Haris DJOUBRI Contribution au développement et amélioration du modèle TIMES-MARKAL France. Chaimaa ELMKADMI Etude prospective et territoriale sur le potentiel de réseaux de chaleurs urbains. Daniel ERBESFELD Optimisation énergétique d’un site de production. Axel FELIZOT Optimisation dans les systèmes de production d’électricité. Nalini GASCON Contribution au projet West Grid Synergy. Adnane HATIM Contribution à la production de scénarios énergétiques long terme. Baptiste METZ Audit énergétique d’un réseau d’eau chaude en brasserie. Samuel PETITJEAN Optimisation des Virtuals power plants résidentiels Louis POLLEUX Integration des énergies renouvelables dans les installations de l’amont pétrolier. Chloé POTIER Impacts du Green IT. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 38 LA PROMOTION 2017
Florian ROUOT Optimisation des systèmes énergétiques locaux. Romain SAINT-LÉGER Flexibilité électrique et auto-consommation dans le secteur tertiaire. THÈME DE LA NOUVELLE PROMOTION Le sujet de la promotion 2017 du Mastère Spécialisé OSE, sera « l’Hydrogène, vecteur énergétique du futur ? ». Afin de répondre à cette problématique nous étudierons les différentes applications dans lesquelles l’hydrogène pourrait devenir un élément déterminant. Pour cela, on détaillera notamment les caractéristiques de production, de stockage et de transport, ainsi que l’évaluation de la viabilité économique de ses applications. Photo de passation entre les promotions 2016 et 2017. I N F ’ O S E | O c t o b r e 2 0 1 7 39LA PROMOTION 2017

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