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ENERGY TRANSITION
Conference & networking event
1
• Introduction par le cluster TWEED
• Flexibility in Future Energy Systems
Yves Langer, Power Markets Advisor/Founder- Smart Vision
Pierre-Henri Gresse, Managing Partner & Founder- Flexide Energy
• Projet Industore, Gestion optimisée des moyens de flexibilité, de
stockage et de production des sites industriels
Olivier Devolder, head of energy Group - N–Side
• Projet Merygrid, Projet pilote de micro-réseau intelligent à Méry
Luc Warichet, Directeur de département– RESA
• Projet INTERESTS,Développementd'outils de gestion d'une
solution intégrée à l'échelle locale de stockage d'électricité
renouvelable
Olivier Ulrici, Ingénieur Projet - Cluster TWEED
ENERGY TRANSITION
Conference & networking event
2
• Urban microgrid: overview, challenges and opportunities
o Clément GIRARD, Consultant - ENEA Consulting
• Projet E-Cloud, Développement et optimisation de micro-réseaux
ouverts dans les zonings industriels
o David Vangulick, Solution Technique et vision long-terme – ORES
• Projet Wallonhy , Emergence d'une filière industrielle d'hydrogène
vert en Wallonie : focus sur les applications Power-to-Hydrogen
(P2H) et Power-to-Mobility (P2M)
o Quentin de Radiguès, Professeur – UCL
• Projet RE-Sized, Développement de Districts Énergie Net Zéro
o Marc Frère, Professeur – Umons
• Un nouveau dispositif de financement pour accompagner la
transition énergétique des PME
o Anne Vereecke, Administratrice Déléguée de Novallia (Groupe Solwalfin)
Cluster Technology	of	
Wallonia	Energy,	Environment	
and	sustainable	Development
1
TWEED :
Introduction
Contexte
2
Malgré une période de faibles prix du pétrole et du gaz,
l’année 2015 a confirmé la tendance : la capacité de
production d'énergie renouvelable a augmenté de 8,3%,
c'est-à-dire le taux le plus élevé jamais enregistré selon
le dernier rapport de l’IRENA.
La compétitivité du renouvelable se traduit par une
prévision très favorable aux renouvelables dans le
dernier rapport de l’IEA : une croissance de 13% dans
le secteur de l’énergie renouelvable est prévue entre
2015 et 2021.
3
La compétitivité du renouvelable s’est fortement accru ces dernières
années, le stockage est un « game changer » avec des applications
nombreuses (micro-grids, mobilité durable,…)
Contexte
Qui sommes-nous?
4
Le Cluster TWEED est une organisation wallonne rassemblant
les acteurs du secteur de l'énergie durable.
Nos secteurs clés :
Que faisons-nous?
• Mise en réseau des entreprises et autres acteurs des secteurs de l'énergie
durable via l'organisation de conférences à thèmes, d'évènements de
networking, de conférences, de séminaires, de séances d'information, de
visites d'entreprises...
• Organisation de groupe-projets qui rassemblent des entreprises aux
compétences complémentaires afin de constituer des filières d'entreprises
capables d'offrir des solutions globales aux clients dans des projets de taille
industrielle
• Soutien technique au montage de projets d'investissement et/ou de R&D
sur la thématique des énergies durables
• La réalisation d'une veille technologique dans le domaine de l'énergie
durable
• Réalisation d'études de marché et d'analyse économique et
technologique sur la thématique de l'énergie durable
• Promotion locale et internationale du cluster et de ses membres via
l’Agence Wallonne à l’Exportation (AWEx), l’Energy Techonlogy Energy Club
(AREC) et l’organisation de missions de prospection (Maroc, Pologne).
• Participation à des projets wallons & européens
5
TWEED en quelques chiffres
(depuis sa création, mars 2008)
• > 100 membres effectifs (payants), dont 85% d’entreprises
• Réseau de plus de 350 acteurs technologiques (membres ReWallonia)
• Près de 100 networking events
• Aide au montage de 30 projets de recherche ou d’investissement dans le
secteur « énergie durable » et partenaires de projets wallons (Plan Marshall,
DGO4, First Spin-Off,…) ou européens (H2020, Interreg,…)
• Présence sur plus d’une vingtaine de salons (EWEA, Intersolar, Husum, EU
Biomass Conference,…) et élaboration de plus de 10 missions à
l’international
• Réalisation de 6 cartographies d'acteurs économiques (Eolien, Solaire PV,
Biomasse-énergie, Chaleur verte, Smart Grid, Stockage)
• Plus de 50.000 pages visitées par an sur nos sites Web, 12 newsletters par
an, veille informative,…
• Plus de 15 partenariats : AWEX, Agoria, Energy Technology Club,
International Cleantech Network, Edora, Apere, pôles et clusters wallons
(Mécatech, GreenWin, Cap2020/eco-Construction,…), clusters étrangers
(Energie 2020, Tenerrdis, OREEC-Oslo Energy Cluster, Cluster de Energía del
País Vasco)
6
TWEED en quelques chiffres
7
Impacts du cluster sur certains paramètres de
l’entreprise
« L’évaluation démontre que le cluster TWEED est arrivé à un véritable stade de maturité
par rapport aux objectifs assignés à un cluster » (…) Par ailleurs, on perçoit clairement la
forte légitimité du cluster dans ses domaines d’expertise que ce soit au niveau des acteurs
publics et privés wallons ou dans un cadre international. Le cluster apparaît comme un
véritable point de contact entre l’ensemble des acteurs de son écosystème, ce tant de
manière réactive que proactive en proposant certaines mises en relation » (Comase,
Décembre 2016)
TWEED en quelques images
Axes stratégiques prioritaires de
TWEED
Soutenir	les	acteurs	publics/privés	
dans	leur	axe	Energie
Offrir	des	solutions	complètes	
auprès	des	clients/secteurs
Favoriser	le	rayonnement	local	&	
international	des	technologies	du	
cluster
Identifier	les	opportunités	&	Monter	
/	Participer	à	des	projets	
d’envergure	
Priorités	
TWEED
Actions 2017
Soutenir	les	acteurs	publics/privés	
dans	leur	axe	Energie
Event	– PAED	avec	les	villes	&	
communes
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
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
Actions 2017
Référentiel	Piscines
(Prochain:	Hôpitaux)
Offrir	des	solutions	complètes	
auprès	des	clients/secteurs
www.energiepiscines.be
Ou	via
www.rewallonia.be
Actions 2017
Favoriser	le	rayonnement	local	&	
international	des	technologies	du	
cluster
Partenaire	du	Pitch	Workshop	à	
Copenhague	(Juin	2017)
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
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)
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	
- …
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
- …
Actions 2017
Event	avec	Mecatech	– Focus	
Projets	Energie
Identifier	les	opportunités	&	Monter	
/	Participer	à	des	projets	
d’envergure
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
Cluster Technology	of	
Wallonia	Energy,	Environment	
and	sustainable	Development
TWEED Asbl
Rue Natalis 2 – 4020 Liège – Belgium
www.clustertweed.be
Cédric Brüll
Directeur
cbrull@clustertweed.be
Olivier Ulrici
Ingénieur projets
oulrici@clustertweed.be
Paul Bricout
Ingénieur projets
pbricout@clustertweed.be
Laurent Minguet
Président
laurent@minguet.be
Energies	renouvelables et	
marché de	l’électricité
Yves	Langer,	Power	Markets Advisor
Quel	modèle	de	marché	pour	l’électricité	renouvelable	?
1.Intermittence	/	flexibilité
2.Plaque	de	cuivre	/	congestion
3.Energie	/	capacité
(Source:	Sector	Inquiry	on	Capacity	
Mechanisms	- Eur-Lex	–Nov	2016)
Flexibility in Future Energy Systems
Pierre-Henri	Gresse
Managing Partner	&	Founder
Flexide	Energy
Présentation	Cluster	Tweed	27/04/2017
Where	is	this	Flexibility?
Flexible	System	
Operation
Flexible	centralized
generation
Demand Side
Resources
New	Infrastructure
Flexibility is across the	whole Power	System
Examples of Successful
Business Models
Flexible	System	Operation:
Dynamic Line	Rating
Dynamic Line Rating allows
– Real-time and direct measurement of
SAG, and then the capacity of the line
– Forecast the capacity of the line (4h, day-
ahead, etc.)
SAG
SAG is the ultimate limit to
operation of an overhead line
Main benefits
– Uncover the full available line
capacity
– Operate closer to system limits
Dynamic Line Rating Use Cases
RES	Integration Infrastructure		
optimization
Security	of	supply
Fast	Frequency	Regulation
Dynamic Frequency Regulation
– Designed for fast moving resources
(<4 sec)
– Provides ‘SyntheticInertia’ to the grid
Performance-based Regulation
– “Pay for Performance”
– High revenues for battery
Figure	Courtesy	of	Viridity Energy,	Inc.
Fast	Frequency	Regulation
Enhanced frequency response
– Fast response (<1 sec)
– Management of frequency pre-fault
– 4 years contract
CAISO	« Duck	Curve »
Potential over
generation
Ramp need
~13,000 MW
in three hours
CAISO Initiative
– Storage and DSM
– Economic dispatch RES
– Decarbonize vehicles
– Retrofit power plants
– Time-of-use rates tariff
– Energy efficiency
– Interconnections
In	one	phrase…
“Future Energy Systems will require much greater amounts of
flexibility,
which will necessitate a broad platform of Smartgrid and ICT
technologies spanning all the areas of the Electricity System”
Thank you guys for your projects !
Confidential	FLEXide	Energy
FLEXide Energy
Overview
FLEXide
Pierre-Henri	Gresse
Managing Partner	&	Founder
Présentation	Cluster	Tweed	27/04/2017
Nos	activités
Consultance	pour	
réseaux	de	transport	
d’électricité
(International)
Valorisation	de	flexibilité	
d’industriels
(Belgique)
Get the	right	value	for	your flexibility
Identification	de	
la	flexibilité
Stratégie	de	
valorisation	
RFQ	chez	les	
acteurs	de	
marchés
Suivi	des	
opportunités	et	
factures
• Valeur ajoutée pour nos clients industriels
– Gestion complète du projet (recherche
– Mise en concurrence des acteurs de marchés
– Identification de règles de bonnes pratiques
– Suivi permanent des opportunités de marché
• Valeur ajoutée pour nos partenaires
agrégateurs
– Ouverture du marché
– Avantage si compétitif (que le meilleur gagne)
– Avis indépendant pour audits
Merci pour votre attention !
Pierre-Henri Gresse
Managing Partner & Founder
Email: phgresse@flexide-energy.be
Mobile: +32498/607235
New website online soon!
Partenariat avec le soutien de
– InduStore –
Gestion optimisée des moyens de flexibilité, de stockage et
de production des sites industriels
27 Avril 2017
Olivier	Devolder	
Head	of	Energy	Group	at	N-SIDE
Coordinateur	du	projet	InduStore
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)
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
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	?
Partenariat avec le soutien de
… à travers différents prismes
INDUSTORE 5
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	?
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
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!
Partenariat avec le soutien de
… à travers différents prismes
INDUSTORE 8
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	?
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
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
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
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
Partenariat avec le soutien de
… à travers différents prismes
INDUSTORE 13
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	?
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
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
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
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
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
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
Partenariat avec le soutien deINDUSTORE 20
Intéressé par plus d’informations à propos d’InduStore ?
Contactez	nous:
Olivier	Devolder
Coordinateur	du	projet	InduStore
ode@n-side.com
+32(0)472468344	
N-SIDE
www.	InduStore-Project.be
MeryGrid
Projet pilote de micro-réseau intelligent à Méry
Cluster TWEED
« Essor des énergies renouvelables : quelles solutions pour
consommer intelligemment? »
Axis Parc, Louvain-la-Neuve – 27/04/2017
Micro-Grid
Le Micro-Grid est un réseau local sur lequel sont raccordés des moyens de production
(souvent renouvelables), un système de stockage d’énergie et des charges, qui est
interconnecté avec le réseau public de distribution. Il peut, sous certaines conditions,
être ponctuellement déconnecté du réseau public.
Qu’est-ce	
qu’un	Micro-
Grid?
Consommation
Réseau	de	
distribution
Stockage
Production
EMS
Micro-Grid
EMS
Energy
Management
System
MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 2/25
Le soutien Région Wallonne
Extrait du Plan Marshall 4.0
AXE IV : Soutenir l’efficacité, la transition énergétique et l’économie circulaire
IV.2. Développer l’innovation dans le secteur de l’efficacité énergétique et des énergies renouvelables
« la mise en œuvre d’un projet de « Cloud énergétique »
La mesure permettra aux PME wallonnes de bénéficier d’une réduction de leur facture énergétique grâce à
l’installation de productions locales et partagées, et potentiellement, d’unités de stockage. La solution
contribue à renforcer l’indépendance énergétique des entreprises du Cloud en leur permettant de s’appuyer
sur leurs propres capacités (production et stockage).
Ces thématiques pourront notamment bénéficier de programmes conditionnés/appels à projets
auprès de démonstrateurs et incitants financiers à ces démonstrateurs (décret « recherche ») »
MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 3/25
L’article 22 du Winter Package de la commission européenne (=mesures pour la transition
énergétique à appliquer par les états)
Communautés d’énergie renouvelable
« 1. Les États membres veillent à ce que les communautés d’énergie renouvelable soient
autorisées à produire, consommer, stocker et vendre de l’énergie renouvelable, y compris par
des accords d'achat à long terme d’électricité, sans être soumises à des procédures et à
des charges disproportionnées ne reflétant pas les coûts;
Aux fins de la présente directive, une communauté d’énergie renouvelable est une PME
ou une organisation sans but lucratif, dont les actionnaires ou les membres coopèrent en vue
de la
production, de la distribution, du stockage ou de la fourniture d’énergie produite à partir
de sources renouvelables »
4MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017
Les idées centrales sont :
• Des	unités	de	production	sont	présentes	sur	le	parc	du	Monceau	à	Méry
• Cette	production	peut	être	mieux	valorisée	localement	en	considérant	un	micro-réseau	comportant	un	système	de	stockage	et	une	plateforme	de	
supervision	(optimisation	des	flux	énergétiques	et	financiers)	
• Ce	micro-réseau	est	connecté	au	réseau	public	de	distribution	via	un	seul	et	unique	point	d’accès	:	les	participants	(clients)	sont	connectés	au	
réseau	de	distribution	local	du	micro-réseau	|	Le	micro-réseau	peut	rendre	des	services	au	réseau	public
Les objectifs principaux sont :
• Conception	du	micro-réseau	et	du	système	de	stockage
• Développement	de	la	plateforme	de	supervision	EMS (Energy	Management	System)	
• Analyse	de	la	rentabilité	et	du	fonctionnement	du	micro-réseau	|	Analyse	de	l’intérêt	pour	le	réseau	public	et	la	collectivité	dans	son	ensemble
CBV
MeryTherm
Hydro : 200 kVA
Méry-Bois
PV : 60 kWc
Projet MeryGrid
Contenu et objectifs
Réseau public de distribution
C.B.V. MeryBois MeryTherm
EMS
Réseau local de distribution du micro-grid
Stockage
PV. Hydro.
Production totale du site : 1000 MWh/an
Consommation totale du site : 600 MWh/an
MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 4/25
Organisation du projet Descriptif Partenaires Responsables
WP1: Aménagement du réseau
Reconfiguration du réseau existant en un micro-
grid : installation de la cabine, du stockage, du
monitoring et des automates.
Nethys, MeryTherm, ULg, SPI Nethys
WP2: Système de stockage
Conception et réalisation du système de
stockage : batterie, convertisseurs, super-
condensateur, ventilation.
CE+T, Nethys, Sirris, ULg CE+T et Nethys
WP3: EMS
Conception et réalisation de l’« Energy
Management System » permettant d’optimiser
les flux énergétiques et l’utilisation de la batterie.
ULg, Nethys ULg
WP4: Business case
Etude de la tarification des flux financiers du
micro-grid et du business case associé
SPI, Nethys, MeryTherm, ULg Nethys
WP5: Maquette ULg
Conception et réalisation d’un micro-grid
prototype dans les locaux de l’ULg
(démonstrateur déjà réalisé et opérationnel)
ULg, Nethys ULg
Partenaires Observateurs
Commune d’Esneux
Projet MeryGrid
Contenu et organisation
MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 5/25
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
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
WP #1 – Aménagement du réseau
Avancement
MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 8/25
WP #1 – Aménagement du réseau
Avancement
MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 9/25
WP #1 – Aménagement du réseau
Avancement
MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 10/25
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
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
WP #2 – Système de stockage
Avancement
Conteneur abritant le système de stockage
MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 13/25
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
2601 juillet 2016MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017
Merci pour votre attention!
EMS
Energy
Management
System
MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 25/25
ATM-PRO
CERTECH
N-SIDE
TWEED	
UCL-INMA
I	N	T	E	R	E	S	T	S
INTEgrated Renewable Energy power STationS
Début	:	01/12/2016	- Fin	:	30/11/2020
Budget	Total	:	1265057,63	€
Partenaires:
ATM-PRO Modèle	Météo	/	Prévision	/	Productible	Eolien	/	Photovoltaïque
CERTECH
Stockage hydrogène
Collecte	/	Analyse	données	techniques	
N-SIDE
Outils	d’optimisation
Expertise	marchés	de	l’énergie	
TWEED	
Collecte	/	Analyse	données	marchés	
Expertise	marchés	de	l’énergie	
UCL-INMA Identification	de	modèle(s)
I	N	T	E	R	E	S	T	S
Problématiques:	
« Boost »	de	la	mobilité	« verte »	- Production	 et	consommation	ER	locale	
Production	 renouvelable	variable	– non-adéquation	 	« demande	/	offre »	à	l’échelle	locale	
surcharge	des	réseaux	électriques
Solution	proposée:	
Création	d’un	outil	d’optimisation	 permettant	la	définition,	 le	dimensionnement	 et	la	gestion	de	
«	stations	intégrées	»	de	production,	 de	stockage	et	de	consommation	d’énergie	renouvelable	
(électricité	/	hydrogène)	 pour	la	mobilité.	Les	scénarios,	développés	à	l’échelle	locale,	devront	
être	reproductibles	 et	économiquement	 viables.
Partenaires:
(C)	Copyright	Consortium	 INTERESTS	– 2017
ELECTROLYSEUR
ELECTROLYSEURR&D
BATTERIE(S)
BATTERIER&D
1	MW
1	MW
€ € € €
€ €
H2
I	N	T	E	R	E	S	T	S
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
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
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
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!
ENEA	Consulting	● 89	rue	Réaumur,	75002	Paris	● +33	(0)	1	82	83	83 83 ● www.enea-consulting.com
Urban	Microgrids
Overview,	challenges	and	opportunities
PROJECT	PARTNERS
2
Energy	&	environmental	transition
PROJECT	SETUP	AND	
DEVELOPMENT
Project	map
25 + countries
200 + clients
PARIS		MELBOURNE		HONG	KONG
STRATEGY,	INVESTMENT	 &	
NEW	BUSINESS
INNOVATION	&	TECHNOLOGY
We	contribute	 to	energy	 &	environmental	 transition	
and	to	 the	 development	 of	energy	 access	 worldwide
ENEA	Team
35+	experts
3	offices
Agenda
3
Microgrids	overview	and	hotspots
Takeaways	from	2	urban	microgrids	case	studies
Main	challenges	and	lessons	learnt	on	urban	microgrids
Conclusion	and	Q&A
Agenda
4
Microgrids	overview	and	hotspots
Takeaways	from	2	urban	microgrids	case	studies
Main	challenges	and	lessons	learnt	on	urban	microgrids
Conclusion	and	Q&A
It	is	a	microcosm	 of	the	broader	 energy	network	 including	 all	the	necessary	
components	 to	operate	in	isolation,	it	has	three	key	components:	 Generation,	
Storage	and	Loads	all	within	a	bounded	and	controlled	network.	It	may	or	may	
not	be	connected	to	the	grid.	
What	is	a	microgrid?
5
SCOPE	OF	THE	STUDY
Microgrids	located	in	developed	countries	and	satisfying	an	important	local	demand															
(~1+	MW	of	installed	capacity)
The	Microgrid	safely	connects	and	disconnects	from	the	main	grid	
through	the	Point	of	Common	Coupling	(PCC)
6
PCC
Dispatchable	
generation
Limited	or	intermittent	
generation	
Critical	loads Controllable	loads
StorageController
CHP
Diesel	 Gen.
Gas	Gen.
Fuel	Cell
Biogas
Hydro.
Solar
Wind
Batteries
Thermal
Lighting
Heat	pumps
HVAC
Refrigeration
Security
Data	Centre Life	support
EV
MAIN	GRID
General	representation	of	a	urban	Microgrid
EMS
73 screened	Microgrids	commercial	projects,	21 in	focus	represented	on	map	below,
The	US	are	the	most	dynamic	market	for	Microgrids
7
Major	urban Microgrid	hotspots worldwide(over	300	kW(2)	projects)
Nice Japan
Connecticut
New	York
Maryland
California
New	Mexico
Johannesburg
China
Genoa
HawaII
Netherlands
Hyderabad
Texas
Ontario Vermont
Cost savings
Energy security
Sustainability
Country	with
mature	microgrid	
projects
No	mature	microgrid	
projects spotted
Agenda
8
Microgrids	overview	and	hotspots
Takeaways	from	2	urban	microgrids	case	studies
Main	challenges	and	lessons	learnt	on	urban	microgrids
Conclusion	and	Q&A
3	case	studies were analyzed,	two will be presented today
9
AIRPORTECO-DISTRICT INDUSTRIAL
Software used:
HOMER optimises a microgrid design based on the desired components and a set of inputs and constraints:
The software optimises the size of the components that havebeen integrated in the modelbeforehand.
The model needs detailed yearly input such as load profiles, irradiance data and main grid energy and power prices.
Optimisation results are framed by constraints on renewable penetration or theduration of islanding.
Main metrics:
The Net Present Cost (NPC)
The Levelized Cost Of Energy (LCOE)
The renewable electricity penetration (%RE)

Methodology
10
Case:	Airport	– Case	study	presentation
11
1. Test a smart embedded network in a 100% electric airport that wants to produceas much renewable electricity as it could
2. Evaluate theimpact of electrical vehicles and grid interconnexion capacity to optimize thesystem
3. Determine the extra cost required to become a Microgrid –the same smart embedded network, that can now island from the main
grid
SIMULATION	 OBJECTIVES
Location: France
Microgrid owner: A small airport’s authority
Main grid characteristics: The Microgrid is connected to
theFrench main grid
Loads: annual airport consumption is ~4GWh
Generation mix: solar panels
Modeling horizon: 2025 -2050
CONTEXT
AIRPORT
Case:	Airport	– Smart	embedded	networks
12
Smart	embedded	networks
+	4.2	GWhel purchased
M€	7.33
€134,4/MWh
NPC
LCOE
+	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
Case:	Airport	– Costs	saving	levers
13
134
132
123 122
6,5
7
7,5
110
120
130
140
Embedded	Network 1	MWp	PV	capacity 1	MWp	PV	capacity	
and	electric	vehicles	
batteries	use
1	MWp	PV	capacity,	
electric	vehicles	
batteries	use	and	
optimisation	of	grid	
connection
LCOE	(€/MWh) NPC	(M€)
+	1	MWp PV
+	656	kWh	EV
+	grid	optimized	
capacity
LCOE	(€/MWhel)
NPC	(M€)
Case:	Airport	– Conclusions
14
ENERGY	SECURITY
COST	SAVINGS
Islanding	duration	depends	on	battery	
size:	the	longer	it	lasts,	the	higher	the	
cost	of	energy.	In	France,	grid	outages	are	
very	rare	and,	when	they	occur,	they	last	
for	under	1	hour
LCOE	=	€	212/MWh	(5.6	MWp PV)
Costs	saving	is	possible	through	the	
installation	of	a	limited	PV	capacity	for	
auto	consumption	only,	with	grid	
optimization	interconnection	capacity	and	
the	use	of	electric	vehicles	 batteries	for	
vehicle	to	grid
LCOE	=	€	124/MWh	(1	MWp PV)
The	maximum	renewable	achievable	with	
land	constraint	is	42.4%	(5,6	MWp PV)
Without	land	constraint,	and	for	an	
installed	capacity	of	10	MW	(47.5%	of	RE)
LCOE	=	€	186/MWh(5.6	MWp PV)
LCOE	=	€	223/MWh	(10	MWp PV)
SUSTAINABILIT
Y
Case:	Industrial– Case	study presentation
15
INDUSTRIAL
1. Test a smart grid for a growing industry with HVAC loads, located in a congested region, with a distribution network that cannot
provide 100% of theneeded electricity for its loads
2. Evaluate theimpact of electricity price and load suitability for trigeneration and flexibility
3. Determine the extra cost required to becomea Microgrid – the same smart grid, that can now island from themain grid for 24 hours
SIMULATION	 OBJECTIVES
Location: France, Bretagne
Microgrid: Industrial zone (agribusiness) with growing
activity
Main grid characteristics: HTB1 connection
Loads: Electric: 70 GWhe-Heat: 106 GWhth-Cold: 53 GWhth
Peak for electric load: 10,9 MWe
Generation mix: trigeneration unit and solar panel
Modeling horizon: 2020
CONTEXT
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
45 50 55 60 65 70 75 80
N
e
t
pre
se
n
t
co
st
(N
P
C
)
Annual averageelectricityprice
(spot price+variablepart of thenetwork tariff)
20€/MWh
30€/MWh
40€/MWh
BC-20€/MWh
BC-30 €/MWh
BC-40€/MWh
Evolutionof net present cost with
trigeneration
BC=Base-Case
GaspricesM€
€/MWh
For	a	gas	price	of	40€/MWhPCS,	trigeneration	unit	is	
not	valuable	regarding	electricity prices.	This	is	true	
as	long	as	the	grid	reinforcement	costs	are	not	
higher	than	the	difference	 between	the	2	curves (2)
Case:	Industrial	– Sensitivity	analysis
16
ANALYSIS
Once	trigeneration	unit	reaches	12	MWel,	incomes	
from	energy	sales	 to	the	main	grid	increase	with	
electricity	prices,	leading	to	a	decreasing	NPC.	Before	
that,	system	optimization	leads	to	a	4	MWel with	
2 MWp	of	solar	panels	because	of	gas	prices.
Installing	trigeneration	unit	protects	the	owner	of	the	
grid	of	electricity	spot	prices	variation
For	a	price	of	30	€/MWhPCS,	installing	a	trigeneration	
onsite	is	valuable	once	electricity	price	is	over	
63 €/MWhe
EXAMPLE	2
EXAMPLE	1
Cost	of	grid	reinforcement	has	a	low	impact	on	the	choice	of	trigeneration,	which	
depends	mostly	on	electricity	and	gas	prices(1)
Case:	Industrial	– Analysis
17
Public	network	tariff	with	the	same	power	subscription	(12	MWel)	but	a	consumption	divided	by	10:
Fixed	part:	165	000	€/year
Variable	part:	50	000	€/year
The	extra	cost	for	islanding	is	low	(250	000	€)	because	the	grid	has	already	a	flexible	generator	able	to	
supply	all	the	internal	demand
The	benefits	of	arbitrage	with	the	grid	depends	on	gas	and	electricity	prices:
COST	AND	BENEFITS	OF	THE	GRID	CONNECTION
Average	electricity	
price	(spot	+	variable	
part	of	TURPE)
Gas	price	
Generator	load	
ratio	
(min:	70%)
Electricity	sold	–
average	price	
Electricity	
purchased	–
average	price
Net	
benefits/yea
r
45	€/MWhel (2016)
30	
€/MWhPCS
84%
6,4	GWhel –
48 €/MWhel
3,6	GWhel –
34	€/MWhel
0,2	M€
65	€/MWhel (+50%)
30	
€/MWhPCS
91,5%
25,6	GWhel –
42 €/MWhel
0,3	GWhe –
25 €/MWhel
1,1	M€
Profits	generated	by	electricity	selling	to	the	grid	and	by	demand	response	mechanism	(non	considered	
in	this	model)	compensate	the	cost	of	grid	connection
Embedded smart networks (no islanding) aremore adapted than microgrids (islanding) in
presence of a high shareof intermittentenergy productionin urban areas
Local production of greener and more affordable energy can also be achieved without
introducingthe islanding capability of microgrids
Grid tariff structure, origin of the yearly peak demand (heating or A/C) and availability of
renewable resources are the three significant sizing factors in the economic optimisation of
such networks
Vehicle-to-Grid technologies can optimize the power demand profile of the microgrid and
decrease costs
Microgrids can be economically profitable in presence of a high share of dispatchable
energy production and thermal energy demand
Microgrids capabilities (including islanding) have been found economically relevant in this
study only for applications with a strong heat demand (or heat and cold demand), such as
demonstratedinindustrial zones
Best	conditions	for	a	cost-effective	urban	microgrid
18
Agenda
19
Microgrids	overview	and	hotspots
Takeaways	from	2	urban	microgrids	case	studies
Main	challenges	and	lessons	learnt	on	urban	microgrids
Conclusion	and	Q&A
20
REGULATION TECHNOLOGY	AND	COSTS
Changes	need	to	be	made	in	the	grid	regulatory	framework	in	
order	to	allow	operational	implementation	of	microgrids
21
Regulation	linked	to	the	status	of	
the	distribution	operator	and/or	
the	IPP	can	be	constraining	Microgrids	
regulatory	status	
and	franchise	right E.g.	reporting	 mechanisms,	 right	to	
use	public	 domain,	 etc.
Principles	of	the	energy	
system
Ownership	
unbundling
Ownership	unbundling	can	
threaten	Microgrids	development
E.g.	in	most	existing	projects,	
Microgrid	 operator	 and	producers	 are	
merged	into	the	same	corporation
In	specific	cases,	protection	of	final	
users	rights	is	more	complex	with	
Microgrids
Protection	of	
consumers	rights
E.g.	free	choice	 of	supplier,	
transparency,	 right	 of	appeal,	etc.
Electricity	
taxation
Microgrid	taxes	on	electricity	do	
not	always	cover	taxes	of	the	main	
grid	that	are	supporting	national	
solidarity	and	energetic	transition
E.g.	tariff	equalization,	 support	 for	
renewable	energies,	 etc.	
Costs	and	operational	
challenges
Network	tariff	
The	structure	of	public	network	
tariff	is	sometimes	not	adapted	to	
the	consumption	of	Microgrid	
users
E.g.	fixed	costs	applied	to	a	smaller	
rate	base	
Islanding	
regulation
Microgrid	connection	and	
disconnection	to	the	main	grid	are	
not	clearly	defined	in	the	
regulation
E.g.,	 inability	 to	reconnect	 the	
Microgrid	 because	of	technical	 and/or	
economic	 reasons
22
REGULATION TECHNOLOGY	AND	COSTS
Main	technical challenges	of	microgrids	can be overcomewith existing
technologies,	even if	the	solution	comes at an	extra	cost
23
Protection	of	electrical	assets	
might	be	an	issue	in	specific	
topologies,	it	should	then	be	
ensured	by	advanced	equipment
Re-synchronisation of	microgrids	
to	main	grid	can	be	completed	
with	very	little	impact	on	main	
grid
Direct	Current	microgrids	are	an	
opportunity	for	cost	savings	but	
are	not	widely	known	by	
stakeholders
Controllers’	price	can	be	reduced	
by	limiting	case-by-case	
customization
Comprehensive	control	system	need	to	be	able	to:
• make	the	switch	between	connected	and	islanded	mode
• manage	generation,	load,	frequency	and	voltage	during	
islanding
Microgrids	with	distributed	generation	usually	have	lower	fault	
currents.	A	simple	short-circuit	can	lead	to	the	failure	of	the	
microgrid	if	not	detected	early	enough.
Out-of-phase	reclosing	is	the	phase	when	Microgrid	might	have	a	
negative	impact	on	main	grid’s	performance:	it	can	produce	
unexpected	transients	released	on	local	distribution	network.
With	DC	network,	a	Microgrid	can	connect	PV	and	batteries	(DC	
sources)	directly	to	DC	loads.	There	are	less	costs	from	conversion	
losses,	islanding	doesn’t	need	a	mechanical	switch,	control	system	
is	cheaper,	power	quality	is	higher.	But	there	is	a	lack	of	standards,	
safety	issues,	and	higher	upfront	cost	if	there	are	two	circuits	(AC	
and	DC).
Controllers
Asset protection
Re-Synchronisation
DC	Microgrids
The	size	of	the	battery is directly linked to	the	duration of	islanding
The	battery is not	cycled and	kept as	a	back-up in	case	of	outage
Switching from no	islanding to	a	1-hour islandingmore	than doubles	the	initial	CAPEX
57%	of	the	additional CAPEX	is due	to	hardware	and	software	elements that enables the	islanding feature
43%	is due	to	battery CAPEX
Extra	hardware	and	software	representthe	main	cost for	short	
islanding times,	but	is offset	by	battery cost for	long	islanding times
24
-
1	000	000			
2	000	000			
3	000	000			
4	000	000			
5	000	000			
6	000	000			
7	000	000			
No
islanding
1 2 4 6 12
Duration	of	islanding	(hours)
CAPEX	(€)
Battery	inverter	for	a	11	kW/kWh	system	
-maximum	price
Battery	Management	System	and	
Balance	of	System
Cells
Extra	equipment	for	microgrid
Extra	equipment	for	smart	grid
Private	network
Agenda
25
Microgrids	overview	and	hotspots
Takeaways	from	2	urban	microgrids	case	studies
Main	challenges	and	lessons	learnt	on	urban	microgrids
Conclusion	and	Q&A
Technical hurdles implied by islanding can be overcome with existing solutions,
but might bring about substantial cost
Embedded smart networks (no islanding) are more adapted than microgrids
(islanding) in presence of a high share of intermittent energy production in
urban areas
Microgrids can be economically profitable in presence of a high share of
dispatchableenergy production and thermalenergy demand
Both microgrids and embedded smart networks face major regulatory obstacles
today, opening debates on theemergenceof new business models
Conclusions
26
ENEA	Consulting	● 89	rue	Réaumur,	75002	Paris	● +33	(0)	1	82	83	83 83 ● www.enea-consulting.com
Clément	GIRARD
06	86	27	26	14
clement.girard@enea-consulting.com
Réunion d’information:	Premier	contact
PROJET	E-CLOUD	
28/04/17
“This research has been supported by the Public service of Wallonia within the framework of the E-Cloud project”
1
Ensemble	des	partenaires – Projet E-Cloud	:
28/04/17
“This research has been supported by the Public service of Wallonia within the framework of the E-Cloud project”
2
Agenda
• Bienvenue
• Le	concept	E-Cloud
• Ligne	du	temps
• Pourquoi	est-ce	pour	vous	?
28/04/17
“This research has been supported by the Public service of Wallonia within the framework of the E-
Cloud project” 3
Agenda
• Le	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
Une micro-grille est un réseau local sur lequel sont
raccordés des moyens de production, des systèmes
de stockage d’énergie et des charges, qui est
interconnecté avec le réseau de distribution
traditionnel. Il peut, sous certaines conditions, être
ponctuellement déconnecté du réseau et fonctionner
de manière autonome.
Les	micro-grilles
Définition
28/04/2017
• Les	idées	centrales	
– Des	unités	de	production	 sont	mises	à	disposition	 d’une	communauté	de	clients
– La	production	 locale	qui	est	consommée	localement	peut	dans	le	cadre	du	pilote	être	
considérée	comme	de	l’autoconsommation
– L’énergie	qui	n’est	pas	produite	localement	entre	dans	les	processus	classiques	de	
marché.	Les	clients	gardent	leur	liberté	de	négociation	pour	cette	partie.
– Le	stockage	de	l’énergie	électrique	peut	contribuer	à	augmenter	la	consommation	 de	la	
production	 locale	au	sein	du	E-Cloud
• Projet	qui	est	repris	dans	le	plan	Marshall	4.0.	(subside	de	la	région	Wallonne)
• 2	pilotes	seront	testés	(Tournai	Ouest	et	Sart	Tilman),		et	le	zoning	de	Ghislenghein
sera	également	analysé	
• Une	dérogation	sur	le	fonctionnement	du	marché	sera	demandée	à	la	CWaPE
(activation	de	l’article	21		du	décret	sur	l’électricité)	pour	la	durée	du	pilote.
E-Cloud:	comment ça marche
28/04/2017
• Le	E- Cloud	est	un	système	électrique	intégrant	des	consommateurs	et	des	
unités	de	production	locale	visant	l’optimalisation	des	flux	d’énergie	grâce	à	
l’utilisation	d’un	ensemble	de stockage,	optimalisation	tant	pour	les	
consommateurs	et	les	producteurs	que	pour	la	collectivité	sans qu’il	y	ait	
nécessité	de	se	scinder	du	réseau	classique
• C’est	une	micro-grille	ouverte
• Cet	optimum,	qui	varie	par	quart	d’heure,	 impose	
– la	maîtrise	et	la	mise	en	œuvre	combinées	des	technologies	de	l’information	et	
de	la	gestion	intelligente	des	réseaux	
– l’éducation	des	consommateurs	et	leur	volonté	propre	de	s’inscrire	dans	cette	
démarche.
E-Cloud:	comment ça marche	?
Le	concept
28/04/2017
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
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)
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
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
• 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
• 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
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
• Les	différents	rôles	sont	(1/2):
– Un	Producteur	
• met des unités de production à disposition. Elles sont additionnées pour former une
production unitaire virtuelle
• Le producteur reçoit une rente payée par les autres partenaires de l’E-Cloud
– Cette rente couvre la partie d’énergie auto-consommée par les partenaires
• Le producteur reçoit les certificats verts liés à la production renouvelable
• Il vend sur le marché l’énergie excédentaire qui n’est pas autoconsommée
– Les	partenaires	(consommateurs)	:
• Payent au producteur une rente qui leur donne droit à une part de la production unitaire
virtuelle
• Contractent un fournisseur d’énergie « classique » pour la part qui ne sera pas produite à
l’intérieur de l’ E-Cloud
• Reçoivent de l’information
– Prévision de consommation et de leur part de production
– Leur consommation – part de production en temps (presque) réel
– Le bilan (mensuellement) de ce qu’ils ont auto-consommé et de ce qu’ils ont dû aller
chercher sur le marché
En	résumé
L’E-Cloud:	un	micro	réseau ouvert
• Les	différents	rôles	sont	(2/2):
– Le	GRD
• Gère le réseau à l’intérieur de l’E-Cloud
• Fournit les informations aux partenaires et assure la transparence des différents flux
d’énergie
• Met à disposition des partenaires du stockage pour augmenter l’auto-consommation
– L’	ADT
• Assure la promotion du concept
• Recrute les entreprises qui pourraient être intéressées par le concept
• Et peut co-financer et co-gérer le véhicule réservé aux assets de production
En	résumé
L’E-Cloud:	un	micro	réseau ouvert
Agenda
• Le	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” 17
Organes	de	décision	/	consultation
• Comité	de	pilotage
– Les	membres	du	projet
– Réunion	mensuelle
– Information	et	décision
• Conseil	Consultatif
– Les	membres	du	projet
– Parties	prenantes:
• UWE
• EDORA
• FEBEG
• DG04-DG05
• Cabinets	des	ministres	de	
l’économie	et	de	l’énergie
• CWaPE
– Réunion	trimestrielle
– Information,	consultation	et	
échange	sur	le	concept	et	
l’avancement	du	projet
– Pas	de	décision
28/04/17 18
Le	Projet
Le projet
Ligne	du	temps
28/04/17 19
Test	pilotes	« Go-Life »
Confirmer	
Intention	
clients
Convention	
clients
Fin	du	
design
Construction
solution
Recrutement
clients
Recommandation	
pour	déploiement
Accord	CWaPE
• Sur	Tournai	Ouest,	une	quinzaine	d’entreprise	ont	marqué	intérêt	pour	participer	
activement	aux	projets
• Des	entreprises	rencontrées,	les	principales	motivations	semblent	être:	(1/3)
– L’esprit	de	communauté:
• Mettre	en	commun	des	excédents	de	productions	locales	(« pourquoi	
couper	les	PV	le	week end	alors	qu’ils	peuvent	servir	directement	à	mon	
voisin?»	)
• partager	les	ressources	financières	nécessaires	à	du	nouvel	investissement	
dans	la	production	
• partager	les	ressources	foncières	disponibles	localement	pour	typiquement	
y	installer	des	panneaux	solaires	ou	d’autres	capacités	de	production.
• Ouvert	à	toutes	les	entreprises	présentes	dans	une	même	zone	
géographique.(ZAE)	
– =>	Elles	ont	le	choix	et	décident	elles-mêmes	si	c’est	bon	pour	elles	ou	non
Le	Projet
Recrutements des	clients
• 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
• 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
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” 23
• L’E-Cloud	s’inscrit	dans	la	direction	de	l’évolution	du	système	
électrique	et	du	marché	de	l’énergie	(cf winter package	sur	les	
communautés	énergétiques…)
• L’E-Cloud	n’est	pas	LA	solution	mais	une	des	solutions	de	la	transition	
énergétique
• Nous	rencontrons	des	préoccupations	fondamentales	du	tissu	
économique
• Il	est	intéressant	de	consommer	mieux	=>	information/prévision
• Il	est	intéressant	de	partager	les	ressources	financières	nécessaires	à	
l’investissement	dans	la	production.
• Il	est	intéressant	de	partager	les	ressources	foncières	disponibles	
localement	pour	typiquement	y	installer	des	panneaux	solaires	ou	d’autres	
capacités	de	production.
Conclusion
• C’est	un	partenariat 4	x	Win :
• Win	pour	les	entreprises,	qui	augmentent	leur	compétitivité.
• Win	pour	tous	les	utilisateurs	du	réseau,	car	l’E-Cloud	soulage	les	
contraintes	sur	le	réseau	et,	potentiellement,	les	besoins	d’investissements	
et	les	coûts	opérationnels	des	gestionnaires	de	réseaux.
• Win	pour	la	région	wallonne,	qui	voit	faciliter	l’atteinte	des	objectifs	de	
production	renouvelable	et	de	compétitivité.
• Win	pour	les	producteurs,	qui	peuvent	installer	des	capacités	de	production	
dans	des	zones	peu	sensibles	aux	phénomènes	NIMBY.	
Conclusion
Conclusion
• Besoin	d’information	?
– Une	adresse	e-mail	où	vous	pouvez	poser	vos	différentes	questions	est	
opérationnelle:
e-cloud@ores.net
– Un	site	internet	sera	bientôt	à	votre	disposition	pour	plus	d’information:
www.projet-ecloud.be
28/04/17 26
Institute of Mechanics, Materials
and Civil Engineering (iMMC)
Prof. dr. ir. Joris Proost
Dr. ir. Quentin de Radiguès
Essor des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment? Parc Axis, Louvain-la-Neuve, 27/04/2017
Le projet WallonHY
Emergence d’une filière industrielle
d’hydrogène vert en Wallonie :
Focus sur les applications
Power to Hydrogen (P2H) et
Power to Mobility (P2M)
Le projet WallonHY : émergence d’une
filière industrielle d’hydrogène vert en
Wallonie : focus sur les applications
Power to Hydrogen (P2H) et Power to
Mobility (P2M)
1. Le contexte : stockage d’électricité verte
2. Les applications : P2M et P2H
3. Industrialisation : le projet WallonHY
C + O2 CO2 + chaleur
2H2 + O2 2H2O + électricité
La « Sainte Trinité » de l’hydrogène
1 tolérance zéro vs. CO2
2 efficacité doublée
(combustion froide)
3 réversibilité
électrolyse de l’H2O
électro chimie
La production verte d’H2
Power-to-H2 (P2H) : H2 pour le stockage
d’électricité
Longue durée et polyvalent
PRODUCTION
STOCKAGE
Electrical line
H2-to-
power
H2-to-mobility
UTILISATION
Power-to-H2
longue durée et grande quantité
H2-to-
power
H2-to-mobility
Source : Engie (30% éolien, 70% solaire)
Stockage longue durée :
Stockage saisonnier
Polyvalence de l’hydrogène
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
Power to Mobility (P2M) : exemples
de véhicules
Source : McPhy
P2M : croissance de ventes de
électrolyseurs
20
50 bus ≈
réduction
en CO2 de
1000
voitures
P2M : La mobilité H2
1) infrastructure de recharge (Hydrogen
Refueling Stations ou HRS)
2) véhicules à H2
0
50
100
150
200
0
100
200
0 20 40 60 80 100
H
2
bus (22 kg/day)
H
2
car (0.7 kg/day)
H
2
consumption(kg/day)
H
2
production(kg/day)
Number of H
2
vehicles (car or bus)
1 MW 5 H2 busses
0
50
100
150
200
0 200 400 600 800 1000
0
20
40
60
80
100
H
2
output[kg/day]
#Cells
Power Input [kW]
1 MW 120 kg H2/day
@ 33% capacity
1 bus à H2 consomme 80,000€ d’H2 par an
une station de rechargement s’autofinance !
P2M : besoins en H2 vert
Projet démo bus à H2
« P2H2mobility » (2017-2020)
• 20 (2x 10) bus à H2 ;
• un électrolyseur de 2 MW ;
http://www.fch.europa.eu/publications/fuel-cell-electric-
buses-potential-sustainable-public-transport-europe
200k Euro from FCH JU
P2H for grid-balancing:
Project «BelgHYum» (Fall 2016)
• « Une Feuille de Route pour le Développement
d’une filière Hydrogène en Belgique » ;
• Partners :
• Expected outcome (horizon 2020-2025) :
grid-balancing opportunities of P2H in Belgium ;
electricity price regulations for such P2H services ;
stake-holders manifest for H2 in Belgium (outside mobility) ;
Power-to-H2
H2-to-
mobility
injection into
grid
Total = 8% de la
consommation
(objectif belge 2020 = 13%)
Source : www.apere.org/observatoires (merci à H2Net)
Green H2
renewables in Belgium ???
2015 : 5,431 MW
2030 : 13,000 MW
2050 : 24,900 MW
http://www.power-to-gas.be
SMR H2 4,5 Euro/kg
Grid-balancing
@ BelgHYum
level
• 100 MW electrolyser :
20.000 Nm3/hr
2 ton H2/day
• % of installed renewable
power :
1.8 0.8 0.4 %
• CAPEX (Euro/kW) :
1000 700 385
= 50 x 2MW
electrolysers !
• electricity price ???
Euro/kWh Euro/kW
H2 price
(Euro/kg)
P2H : le stockage chez particulier (P2X)
H2 permet la cogénération
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
2-3 MW
???
Scale up de l’électrolyse de l’H2O :
kW MW
L’électrolyse de l’H2O à grande échelle
existe déjà !
Besoin d’intensification du procédé
1953
135 MW !!!
Scale-up de l’électrolyse de l’H2O
vers les MW
0
50
100
150
200
0
50
100
150
200
0 200 400 600 800 1000
H
2
output[Nm
3
/hr]
#Cells/stack
Power Input [kW/stack] 1 MW : 100 cells !!!
Les limites technologiques du
scale-up ...
2H2O 2H2 + O2
2 MW
CH4 + 2H2O 4H2 + CO2
H2 vert
H2 rouge
Néanmoins,
un scale-up minimal s’impose !
Project « WallonHY »
• « Power-to-H2: une feuille de route technologique et socio-
économique pour la réalisation d'un premier (site) démonstrateur en
Wallonie » ;
• Partenaires (2016-2019, 800k€) :
• Délivrables:
électrolyseur pilote avec électrodes 3-D ;
cartographie et feuille de route pour l’H2 en RW ( 2020) ;
intégration dans des réseaux de mobilité UE ;
Projet WallonHY : électrolyseur
alcalin vs. acide (PEM)
Compatible avec la
technologie actuelle
a) même matériau (Ni)
b) même géométrie de cellule
Notre solution élégante : les
électrodes 3-D
production H2
1) surface d’électrode
2) transfert de masse
18 kW cell
stack
HMI & Data
collector
GLS H2 & O2
KOH Pre-heater
Electrolyseur pilote avec
électrodes 3-D
Conclusions
Le stockage d’électricité verte
1) L’hydrogène permet le stockage de grands volumes pour de longues
périodes
2) Multiples usages de l’H2 : électricité, mobilité, industries,…
Applcations : P2M et P2H
1) P2M :
Forte croissance dans les 10 prochaines années
Exemple des bus : 10 bus rentabilisent un électrolyseur
2) P2H
Grid balancing : nécessaire pour les énergies renouvelables
Applicable au particulier (P2X)
Industrialisation : le projet WallonHY
1) Nécessité du scale-up et de l’intensification des électrolyseurs
2) Possible grâce aux électrodes 3D
3) Test à l’échelle pilote dans le courant 2017
27/04/2017
Le	projet	RESIZED.
Systèmes	complexes	pour	
l’alimentation	en	chaleur	de	
quartiers	quasi	autarciques	en	
énergie.
Christos	Ioakeimidis
Marc	Frère
Essort des	énergies	renouvelables	:	quelles	
solutions	pour	consommer	intelligemment	?
Université de Mons
§ Le projet RESIZED.
§ Systèmes complexes pour l’alimentation en
chaleur verte des quartiers quasi autarciques
en énergie.
§ Les technologies.
§ Les couplages.
§ R&D menée dans le cadre du projet RESIZED.
§ Travaux futurs et Conclusions
Plan	général	de	l’exposé
2Essort des	énergies	renouvelables	:	quelles	solutions	 pour	consommer	intelligemment	?
Université de Mons
§ Projet FP7 – call ERA Chair.
§ Augmenter le potentiel de recherche des
institutions de recherche européennes.
§ Création d’une nouvelle équipe de recherche.
§ Soutien à des activités existantes et
développementd’activités nouvelles.
§ Thématique en lien avec des préoccupations
sociétales et en phase avec la politique
économique régionale.
§ Quartiers quasi autarciques en énergie.
Le	Projet	RESIZED
3Essort des	énergies	renouvelables	:	quelles	solutions	 pour	consommer	intelligemment	?
Université de MonsUniversité de Mons 4
URBAN-TRMI
URBAN-
TRMI-TRMO-
AUTO
TRMO-AUTO-
ELEC-TELEC
ELEC-
TELEC-
URBAN
Essort des	énergies	renouvelables	:	quelles	solutions	 pour	consommer	intelligemment	?
Université de Mons
§ L’équipe
§ ERA	Chair	Leader:	C.	Ioakeimidis.
§ 6	chercheurs	(PhD+Post Doc).
§ Soutien	administratif.
Le	Projet	RESIZED
5Essort des	énergies	renouvelables	:	quelles	solutions	 pour	consommer	intelligemment	?
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	?
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	?
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	?
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	?
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	?
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	?
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	?
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
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	?
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	?
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
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	?
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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Energy transition - Conference & networking event

  • 1.
  • 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)
  • 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)
  • 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
  • 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
  • 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)
  • 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
  • 26.
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  • 33. Flexibility in Future Energy Systems Pierre-Henri Gresse Managing Partner & Founder Flexide Energy Présentation Cluster Tweed 27/04/2017
  • 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 !
  • 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 ?
  • 50. Partenariat avec le soutien de … à travers différents prismes INDUSTORE 5 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!
  • 53. Partenariat avec le soutien de … à travers différents prismes INDUSTORE 8 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 ?
  • 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
  • 58. Partenariat avec le soutien de … à travers différents prismes INDUSTORE 13 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 ?
  • 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 micro- grid : installation de la cabine, du stockage, du monitoring et des automates. Nethys, MeryTherm, ULg, SPI Nethys WP2: Système de stockage Conception et réalisation du système de stockage : batterie, convertisseurs, super- condensateur, ventilation. CE+T, Nethys, Sirris, ULg CE+T et Nethys WP3: EMS Conception et réalisation de l’« Energy Management System » permettant d’optimiser les flux énergétiques et l’utilisation de la batterie. ULg, Nethys ULg WP4: Business case Etude de la tarification des flux financiers du micro-grid et du business case associé SPI, Nethys, MeryTherm, ULg Nethys WP5: Maquette ULg Conception et réalisation d’un micro-grid prototype dans les locaux de l’ULg (démonstrateur déjà réalisé et opérationnel) ULg, Nethys ULg Partenaires Observateurs Commune d’Esneux Projet MeryGrid Contenu et organisation 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
  • 75. WP #1 – Aménagement du réseau Avancement MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 9/25
  • 76. WP #1 – Aménagement du réseau Avancement MeryGrid, Cluster TWEED – 27/04/2017 10/25
  • 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
  • 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)
  • 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€)
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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)
  • 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
  • 142. 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” 17
  • 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
  • 148. 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” 23
  • 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
  • 160. 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
  • 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
  • 170. 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
  • 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
  • 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 ?