Energy transition - Conference & networking event

2. 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

3. 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)

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

5. 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.

6. 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

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

8. 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

9. 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

10. 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)

11. TWEED en quelques images

12. 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

13. Actions 2017 Soutenir les acteurs publics/privés dans leur axe Energie Event – PAED avec les villes & communes

14. Actions 2017 Soutenir les acteurs publics/privés dans leur axe Energie Exemple de « Buyers » : DEME, VAF Instruments, Krohne, ThyssenKrupp Liften, Eneco,… Events – Meet the Buyer

15. Actions 2017 Offrir des solutions complètes auprès des clients/secteurs 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

16. Actions 2017 Référentiel Piscines (Prochain: Hôpitaux) Offrir des solutions complètes auprès des clients/secteurs www.energiepiscines.be Ou via www.rewallonia.be

17. Actions 2017 Favoriser le rayonnement local & international des technologies du cluster Partenaire du Pitch Workshop à Copenhague (Juin 2017)

18. Actions 2017 Favoriser le rayonnement local & international des technologies du 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

19. Actions 2017 Favoriser le rayonnement local & international des technologies du 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)

20. Actions 2017 GreenMind University – 10/05 ! Identifier les opportunités & Monter / Participer à des projets d’envergure Speakers : - MIT - NIKE - DG Energy UE - L’Oréal Belgilux - Tractebel - Dow Corning - …

21. Actions 2017 Sortie Carto Stockage – 22/05 ! Identifier les opportunités & Monter / Participer à des projets d’envergure Speakers : - Engie / Aquale / … - Projet HYB2HYB - Projet SmartWater - Projet Hylife - Projet Sotherco - …

22. Actions 2017 Event avec Mecatech – Focus Projets Energie Identifier les opportunités & Monter / Participer à des projets d’envergure

23. Actions 2017 Event avec Infopole Cluster TIC – Digitalisation du secteur de l’énergie - Pitch’s session Identifier les opportunités & Monter / Participer à des projets d’envergure

24. 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

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

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

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

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

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

35. Examples of Successful Business Models

36. 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

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

38. 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.

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

40. 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

41. 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 !

42. Confidential FLEXide Energy FLEXide Energy Overview FLEXide Pierre-Henri Gresse Managing Partner & Founder Présentation Cluster Tweed 27/04/2017

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

44. 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

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

46. 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

47. Partenariat avec le soutien de 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)

48. Partenariat avec le soutien de 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

49. Partenariat avec le soutien de … 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 ?

51. Partenariat avec le soutien de 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

52. Partenariat avec le soutien de … 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!

54. Partenariat avec le soutien de 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

55. Partenariat avec le soutien de 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 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

56. Partenariat avec le soutien de 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 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 Third Phase: Consider HR impact in energy flexibility optimization

57. Partenariat avec le soutien de 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 Integration with other components • Introduce HR impact in optimization model • Survey at industrial sites coupled with flexibility audits • HR aspect is key in implementation of flexibilities on-site 1 2 3

59. Partenariat avec le soutien de 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

60. Partenariat avec le soutien de 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

61. Partenariat avec le soutien de … 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 Note d’explication: 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

62. Partenariat avec le soutien de 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

63. Partenariat avec le soutien de 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 Note d’explication: 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

64. Partenariat avec le soutien de 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

65. 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

66. 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

67. 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

68. 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 ») » MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 3/25

69. 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

70. 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 MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 4/25

71. Organisation du projet Descriptif Partenaires Responsables WP1: Aménagement du réseau Reconfiguration du réseau existant en un microgrid : 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, supercondensateur, 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 MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 5/25

72. 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 MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 6/25 EMS

73. 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 WP #1 – Aménagement du réseau Contenu MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 7/25

74. WP #1 – Aménagement du réseau Avancement MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 8/25

77. 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 MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 11/25

78. WP #2 – Système de stockage Avancement Convertisseur AC/DCBatterie Supercondensateur Caractéristiques : • Technologie : LiFePO4 • Capacité : 300 kWh • Puissance : 600 kW MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 12/25

79. WP #2 – Système de stockage Avancement Conteneur abritant le système de stockage MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 13/25

80. WP #2 – Système de stockage Avancement Conteneur abritant le système de stockage Batterie Convertisseur AC/DC Supercondensateur MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 14/25

81. 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) Objectifs et contenu MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 15/25 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.

82. A standard microgrid energy management system … WP #3 – Smart Energy Management System (EMS) Description du smart EMS et comparaison avec un EMS standard MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 16/25

83. A smart microgrid energy management system! WP #3 – Smart Energy Management System (EMS) Description du smart EMS et comparaison avec un EMS standard MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 17/25

84. WP #3 – Smart Energy Management System (EMS) 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 MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 18/25

85. WP #3 – Smart Energy Management System (EMS) 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 MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 19/25

86. WP #3 – Smart Energy Management System (EMS) 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 MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 20/25

87. 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 Objectifs et contenu MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 21/25

88. injection prélèvement Les interactions d’aujourd’hui… Réseau public de distribution C.B.V. MeryBois MeryTherm EMS C.B.V. MeryBois MeryTherm Réseau public de distribution …les interactions de demain. Conso. PV. Conso. Hydro.Conso. Conso. PV. Conso. Hydro.Conso. Réseau local de distribution du micro-grid Stockage WP #4 – Facturation et business case Interactions entre les différents stakeholders MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 22/25

89. WP #4 – Facturation et business case 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 Réseau public de distribution 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 MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 23/25

90. WP #4 – Facturation et business case 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 MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 24/25

91. 2601 juillet 2016MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017

92. Merci pour votre attention! EMS Energy Management System MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 25/25

93. 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:

94. 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

95. ELECTROLYSEUR ELECTROLYSEURR&D BATTERIE(S) BATTERIER&D 1 MW 1 MW € € € € € € H2 I N T E R E S T S INTEgrated Renewable Energy power STationS 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 » (C) Copyright Consortium INTERESTS – 2017

96. 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 (C) Copyright Consortium INTERESTS – 2017

97. 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 (C) Copyright Consortium INTERESTS – 2017

98. 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 INTEgrated Renewable Energy power STationS Merci de votre attention!

99. 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

100. 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

101. 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

103. 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)

104. 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

105. 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

107. 3 case studies were analyzed, two will be presented today 9 AIRPORTECO-DISTRICT INDUSTRIAL

108. 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

109. 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

110. Case: Airport – Smart embedded networks 12 Smart embedded networks + 4.2 GWhel purchased M€ 7.33 €134,4/MWh NPC LCOE + 2.4 GWhel purchased - 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 + 2.4 GWhel purchased - 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

111. 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€)

112. 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

113. 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

114. 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)

115. 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

116. 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

118. 20 REGULATION TECHNOLOGY AND COSTS

119. 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

120. 22 REGULATION TECHNOLOGY AND COSTS

121. 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

122. 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

124. 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

125. 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

126. 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

127. 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

128. 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

129. Agenda • Le concept E-Cloud • Le Projet • Conclusion 28/04/17 “This research has been supported by the Public service of Wallonia within the framework of the E- Cloud project” 4

130. 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

131. • 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

132. • 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

133. E-Cloud: comment ça marche ? 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

134. E-Cloud: comment ça marche ? 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% • Rente à payer à Producteur: 35000€/an • PME C: • Part de production : 25% • Rente à payer à 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)

135. E-Cloud: comment ça marche ? Mais chacun garde sa liberté … 28/04/2017 PME B PME C Usine A Fournisseur Zeta Fournisseur Zeta Fournisseur Omega

136. E-Cloud: comment ça marche ? 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

137. • 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) E-Cloud: comment ça marche ? Le consommateur-acteur 28/04/2017 New Work planning

138. • Le GRD relève les compteurs, calcule et envoie les index nécessaires pour chaque 1/4h: E-Cloud: comment ça marche ? 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

139. E-Cloud: comment ça marche ? 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

140. • 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

141. • 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

143. 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

144. 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

145. • 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

146. • Des entreprises rencontrées, les principales motivations semblent être: (2/3) – 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 Recrutements des clients

147. • Des entreprises rencontrées, les principales motivations semblent être: (2/3) • 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 Recrutements des clients

149. • 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

150. • 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

151. 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

152. 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)

153. 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

154. 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

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

156. 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

157. Power-to-H2 longue durée et grande quantité

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

159. Polyvalence de l’hydrogène

161. Power to Mobility (P2M) : exemples de véhicules

162. Source : McPhy P2M : croissance de ventes de électrolyseurs

163. 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

164. 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

165. 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

166. 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) ;

167. 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 ???

168. 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)

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

171. 2-3 MW ??? Scale up de l’électrolyse de l’H2O : kW MW

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

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

174. 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 ...

175. 2H2O 2H2 + O2 2 MW CH4 + 2H2O 4H2 + CO2 H2 vert H2 rouge Néanmoins, un scale-up minimal s’impose !

176. 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 ;

177. Projet WallonHY : électrolyseur alcalin vs. acide (PEM)

178. 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

179. 18 kW cell stack HMI & Data collector GLS H2 & O2 KOH Pre-heater Electrolyseur pilote avec électrodes 3-D

180. 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

181. 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 ?

182. 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 ?

183. 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 3Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

184. 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 ?

185. Université de Mons § L’équipe § ERA Chair Leader: C. Ioakeimidis. § 6 chercheurs (PhD+Post Doc). § Soutien administratif. Le Projet RESIZED 5Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

186. Université de Mons 6 Systèmes complexes pour 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. Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

187. Université de Mons 7 1 m2 § 1000 (kWh/m2 an) en Belgique. Les technologies Systèmes complexes pour l’alimentation en chaleur des quartiers: Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

188. Université de Mons 8 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. Systèmes complexes pour l’alimentation en chaleur des quartiers: Les technologies Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

189. Université de Mons 9 § 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 Systèmes complexes pour l’alimentation en chaleur des quartiers: Les technologies Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

190. Université de Mons 10 Systèmes complexes pour l’alimentation en chaleur des quartiers: 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) Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

191. Université de Mons 11 Systèmes complexes pour l’alimentation en chaleur des quartiers: 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. Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

192. Université de Mons 12 Systèmes complexes pour l’alimentation en chaleur des quartiers: R&D menée dans le cadre du projet RESIZED § 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. Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

193. Université de Mons 13 Systèmes complexes pour l’alimentation en chaleur des quartiers: R&D menée dans le cadre du projet RESIZED Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ? 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

194. Université de Mons 14 Part renouvelable: 100% ? Systèmes complexes pour l’alimentation en chaleur des quartiers: R&D menée dans le cadre du projet RESIZED Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

195. Université de Mons 15 Part renouvelable: 100% ? Systèmes complexes pour l’alimentation en chaleur des quartiers: R&D menée dans le cadre du projet RESIZED Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

196. Université de Mons 16 Source: Solar Drake Landing Systèmes complexes pour l’alimentation en chaleur des quartiers: R&D menée dans le cadre du projet RESIZED Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ? DLSC: 0,003 m2 CS/kWh BE: 0,013 m2 CS/kWh

197. Université de MonsUniversité de Mons 17 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. Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

198. Université de MonsUniversité de Mons 18 Merci pour votre attention ! Contact: marc.frere@umons.ac.be christos.ioakeimidis@umons.ac.be http://resized.info/fr/era-chair/ Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ?

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