Comparaison de l'intégration des sources d'énergies renouvelables dans des réseaux basés principalement sur le charbon, le nucléaire et l'hydroélectricité

Brégaint, Antoine (2022). Comparaison de l'intégration des sources d'énergies renouvelables dans des réseaux basés principalement sur le charbon, le nucléaire et l'hydroélectricité. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Plusieurs activités humaines, parmi lesquelles figure la production d’électricité via les centrales de production thermiques, sont de plus en plus émettrice de Gaz à Effet de Serre (GES), ayant pour conséquence le réchauffement de notre planète. L’arrivée des énergies renouvelables intermittentes (EnRI) (éolien et solaire) dans le secteur de la production d’électricité semble être l’une des solutions pour limiter les émissions de ces GES lors de la production d’électricité, si importante dans notre société.

L’intermittence de ces énergies pose toutefois le problème de leur intégration au mix électrique. Dans ce contexte, ce mémoire compare l’intégration de ces énergies selon le moyen de production pilotable utilisé en base de ce mix électrique. La comparaison est effectuée entre les centrales nucléaires, hydroélectriques et à charbon. La simulation informatique des différents mix électriques prend également en compte les méthodes permettant d’équilibrer ce dernier, comme l’utilisation des moyens de stockage, les échanges transfrontaliers ou encore les effacements de consommation et de production. Cette simulation est adaptée au modèle électrique français.

Les résultats montrent que les centrales hydroélectriques semblent être celles à privilégier dans le but de tendre vers un taux de pénétration en énergie des énergies renouvelables (EnR) plus élevé. L’emploi de ces centrales, bien qu’impossible en France, permet qui plus est d’obtenir un mix électrique entièrement renouvelable. Les centrales nucléaires ne sont pas en reste et permettent d’obtenir un taux de pénétration en énergie des EnR proche de 70% tout en décarbonant encore un peu plus le mix électrique. En plus de présenter les plus mauvais résultats en matière d’émissions de GES, les centrales à charbon sont également les moins pilotables des trois moyens de production étudiés en permettant d’atteindre un taux de pénétration en énergie des EnR d’environ 68%.

Ces travaux permettent également de mettre en avant les solutions d’équilibrage du réseau électrique. Ces dernières, et notamment l’effacement de production, devront être de plus en plus utilisées dans les années à venir pour limiter les volumes de surproduction engendrés par l’augmentation du taux de pénétration des EnRI.

Titre traduit

Comparison of the integration of renewable energy sources into grids based mainly on coal, nuclear and hydroelectric power

Résumé traduit

Several human activities, including the production of electricity via thermal power plants, are increasingly emitting greenhouse gases (GHGs), resulting in global warming. The arrival of intermittent renewable energies (IRE) (wind and solar) in the electricity production sector seems to be the solution to limit the emissions of these GHGs during the production of electricity, which is so important in our society.

However, the intermittency of these energies raises the challenge of their integration into the electricity mix. This research compares the integration of these energies according to the means of controllable production used in the above-mentioned electricity mix. The comparison is made between nuclear, hydroelectric, and coal-fired power plants. The computer simulation of the different electricity mixes also considers the methods used to balance the mix, such as the use of storage facilities, cross-border exchanges and consumption and production cut-off. This simulation is adapted to the French electric model.

Results show that hydroelectric plants seem to be the ones to be favoured to reach a higher penetration rate of IRE. The use of these power plants, although impossible in France, makes it possible to obtain an entirely renewable electricity mix. Nuclear power plants are not to be outdone and make it possible to obtain a penetration rate of IRE close to 70% while decarbonising the electricity mix a little more. In addition to showing the worst results in terms of GHGs emissions, coal-fired power plants are also the least controllable of the three means of production studied, making it possible to achieve an IRE penetration rate of around 68%.

This work also highlights the solutions for balancing the electricity network. The latter, and in particular production cut-off, will have to be used increasingly in the years to come to limit the volumes of overproduction generated by the augmentation in the penetration rate of IRE.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maitrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 213-219).
Mots-clés libres:	énergies renouvelables intermittentes, mix électrique, simulation, équilibre du réseau
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Rousse, Daniel R.
Codirecteur:	Codirecteur Fortin Blanchette, Handy
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	29 juin 2022 17:29
Dernière modification:	02 nov. 2022 14:27
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3029

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