Letteratura scientifica selezionata sul tema "Énergies renouvelables – Prix"

La transition énergétique et le conflit russo-ukrainien initié en février 2022 ont bouleversé le marché de l’électricité en Allemagne. Conscient des problématiques liées à l’augmentation exponentielle et de la volatilité des prix de l’électricité ainsi que la fermeture des dernières centrales nucléaires opérantes en avril 2023, le gouvernement allemand a pris des mesures drastiques afin de sécuriser son approvisionnement énergétique. Les allègements financiers proposés par l’État allemand et votés en novembre 2022 afin de pallier l’augmentation du prix de l’électricité et du gaz, le plan de sauvetage de l’entreprise d’électricité Uniper permettant une nationalisation temporaire, telles ont été les mesures prégnantes prises. Cet article analyse la situation financière actuelle des cinq grandes entreprises fournisseuses d’électricité en Allemagne, la hausse des investissements de ces dernières dans le domaine des énergies renouvelables, les conséquences de la sortie du nucléaire sur l’approvisionnement énergétique ainsi que le plan de sauvetage d’Uniper.

La France doit aujourd’hui affronter trois nouveaux défis dans la mise en œuvre de sa politique énergétique. Elle doit sortir des énergies fossiles carbonées afin de respecter l’objectif de neutralité carbone à l’horizon 2050, et cela passe notamment par un renchérissement du prix du carbone. Elle doit en second lieu investir massivement dans la production d’électricité pour faire face à une demande croissante d’électricité liée à (l’électrification des usages, et cela requiert des investissements dans le nucléaire pilotable et décarboné. La France doit enfin relever le défi du stockage-déstockage à grande échelle des énergies renouvelables et regarder dans quelle mesure la mobilité électrique peut y contribuer. Il faut également repenser le fonctionnement des marchés de l’électricité si l’on veut que le financement de ces défis soit assuré.

L’objet de cet article est d’analyser la crise énergétique actuelle. Contrairement aux scenarii misant sur les énergies renouvelables, le pétrole fournira-t-il encore l’essentiel de la demande énergétique ? Nous discuterons aussi les causes de l’actuelle forte hausse des prix du pétrole ? S’agit-il d’un phénomène conjoncturel et passager ou du début d’un cycle d’accroissement durable des prix de l’énergie ? Est-ce, comme d’aucuns le craignent, le signe avant-coureur d’un nouveau et grand choc pétrolier, qui serait provoqué par le déséquilibre dans les rythmes de développement de l’offre et de la demande ? Ces questions et ces craintes sont d’autant plus légitimes que le marché pétrolier est entré en ébullition ces dernières années. Les facteurs qui ont fait exploser les prix à des niveaux supérieurs n’ont pas, pour l’essentiel, disparu. Ces facteurs concernent à la fois le contexte géopolitique mondial et le jeu mécanique du marché. L’envolée des cours s’est même accélérée avec le printemps arabe.

Anant-propos « Innover » est un mot d’ordre sociétal qui encourage la communauté des chercheurs à produire des connaissances, des démarches et des outils visant à faire « autrement », à changer de paradigme, ou tout au moins de modèle de production pour ce qui concerne la communauté des agronomes. Pour une grande partie de cette communauté, le débat est centré sur la conception innovante des systèmes agricoles visant de nouveaux compromis entre production (quantité, qualité), protection de l’environnement, maîtrise de la consommation des énergies non renouvelables, tout en contribuant à la sécurité alimentaire globale et à la traçabilité des pratiques. Mais d’autres dimensions doivent être intégrées : la participation des acteurs au processus de conception, la façon dont les différentes sources d’innovations (la recherche, les agriculteurs, les filières, les industriels) interagissent, l’accompagnement de l’engagement dans le changement des exploitants agricoles et le rôle du conseil (public, privé) dans ce cadre, l’étude des verrouillages sociotechniques, etc. La notion d’innovation embarque de fait beaucoup de questions de natures différentes, auxquelles apporter des réponses nécessite une interdisciplinarité entre sciences techniques et sciences sociales. Ce numéro spécial propose une vision de l’innovation dans les systèmes d’élevage centrée sur la contribution des zootechniciens. Il regroupe ainsi huit articles choisis pour traiter des innovations à l’échelle des systèmes d’élevage (et non aux échelles infra – fonctions physiologiques, animal, ou supra – territoire, filière –). Les auteurs ont été sollicités principalement au sein de l’Inra et chez nos partenaires proches (enseignement supérieur agronomique, Instituts techniques et Cirad). A l’Inra, cela concerne les deux départements de recherche au sein desquels des travaux sont conduits sur les systèmes d’élevage, à savoir le département « Sciences pour l’action et le développement » (Sad) et le département « Physiologie animale et systèmes d’élevage » (Phase). Partant des questions générales sur la conception innovante et l’évaluation des systèmes, ce numéro explore différentes leviers de changements radicaux qui sont en germe dans le secteur de l’élevage : l’élevage de précision, l’écologie industrielle, l’agro-écologie, avec leurs déclinaisons (les capteurs appareillés sur les animaux, l’élevage de poissons avec de l’eau recirculée, les systèmes laitiers bas intrants). Deux articles complètent le panorama en s’intéressant au repérage des innovations dans les exploitations d’élevage en France et aux dynamiques diversifiées d’innovation et de changement en Afrique. Les thèmes des articles ont ainsi été pensés pour mixer des réflexions conceptuelles sur l’innovation, en tant qu’objet et en tant que processus, avec des exemples concrets pris soit dans les dispositifs expérimentaux des instituts de recherche, soit chez les éleveurs eux-mêmes. Différentes espèces animales sont concernées par ces exemples, des poissons aux bovins, en passant par les volailles, les ovins et les caprins. Ce numéro spécial souligne ainsi que le secteur de l’élevage n’est pas en reste en matière d’innovations. Mais le champ est vaste et il ne prétend pas en faire le tour, notamment sur le plan des innovations génétiques : il est difficile d’être exhaustif dans un tel exercice ! Pour finir, à la lecture de ce numéro, quelques questions pour l’avenir nous semblent devoir être formulées : - L’innovation dans les systèmes d’élevage se construit aujourd’hui dans des dispositifs partenariaux associant recherche, développement et formation, inventeurs et utilisateurs. Les éleveurs sont au cœur du processus d’innovation et sont bien sûr les acteurs déterminants de sa réussite ou de son échec. Mais le rôle d’autres parties prenantes (filières, conseil public et privé, action publique, acteurs des territoires et industriels) mériterait d’être plus approfondi ; - Dans le secteur de l’agriculture, et en particulier de l’élevage, les applications des innovations portent sur le vivant, en l’occurrence des animaux. Des questions portent sur la considération apportée à ces êtres vivants et aux formes d’interaction entre hommes et animaux dans le travail quotidien. Par exemple, est-il souhaitable, éthique, d’équiper les animaux avec des capteurs divers et variés, au risque de remettre en cause leur bien-être, ou la nature même de l’activité d’élevage ? L’agro-écologie porte-t-elle d’autres formes de considérations des animaux ? Ces questions importantes restent ouvertes ; - L’avenir sera sans doute fait d’une coexistence de deux mouvements qui peuvent apparaître en première approche contradictoires : d’une part, le mouvement vers l’agro-écologie mettant en exergue les propriétés des processus écologiques et d’autre part, le mouvement vers l’automatisation, les nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC), l’élevage dit « de précision » s’appuyant sur l’écologie industrielle et la recherche de l’efficience. Mais ne faudra-t-il pas tenter de travailler aussi la mise en synergie de ces deux mouvements ? - L’innovation dans les systèmes d’élevage doit être réfléchie en même temps dans le secteur animal et végétal, en particulier quand il s’agit de raisonner les systèmes fourragers de demain, mais aussi le rôle des cultures dans l’alimentation animale et l’autonomie des exploitations. La polycultureélevage, bien plus qu’une tradition désuète, est sans doute une forme intéressante et prometteuse pour mettre en œuvre les principes tant d’agro-écologie que d’écologie industrielle, avec des modes d’organisation et d’interaction à repenser entre ateliers à l’intérieur de l’exploitation et entre exploitations à l’intérieur d’un territoire. L’année 2014 est marquée par la sortie en France de deux numéros spéciaux consacrés à l’innovation en élevage : le présent numéro d’INRA Productions Animales et celui de la revue Fourrages1. Pour nous, cela est le signe d’un enjeu important perçu par la communauté scientifique agronomique autour des questions d’innovation, à l’heure où l’élevage doit relever le défi d’être multi-performant. 1 L'innovation en systèmes fourragers et élevages d’herbivores : un champ de possibles. Fourrages, 217, mars 2014

Les ménages et les entreprises sont confrontés à des hausses importantes de leurs factures d’énergie, conséquence de la guerre en Ukraine et de la volonté européenne de se passer du pétrole et du gaz russe. Entre janvier et août 2022, le prix du gaz est passé de 72€/MWh à 311€/MWh, soit une hausse de 331%. Le prix de l’électricité a suivi une évolution similaire, pourtant, le gaz n’est utilisé que pour produire 25% de l’électricité en Belgique. Comment dès lors expliquer un tel impact du prix du gaz sur celui de l’électricité ? Dans ce numéro de Regards économiques, nous expliquons le mécanisme de fixation du prix de l’électricité. Nous montrons notamment que l’organisation du marché de l’électricité crée une dépendance entre le prix de l’électricité et celui du gaz. Dans les circonstances actuelles, cette dépendance conduit à des hausses de prix bien supérieures aux hausses de coûts, avec comme conséquences des factures très élevées pour les consommateurs et les entreprises et des profits importants pour les producteurs. En effet, si le prix de l’électricité sur le marché a fortement augmenté, le coût de production du MWh électrique n’a pas progressé dans les mêmes proportions. En particulier, le coût de l’électricité produite à partir d’une centrale nucléaire, hydraulique, d’une éolienne ou de l’énergie solaire n’a pas fondamentalement changé depuis l’invasion de l’Ukraine. De ce fait, la marge des producteurs s’est considérablement accrue. Que peut-on faire pour, d’une part, limiter la hausse des factures d’électricité et, d’autre part, limiter les surprofits des producteurs ? Deux mesures sont déjà acquises : le plafonnement des prix du gaz au niveau européen et la taxation des surprofits, avec un seuil fixé à 130€/MWh par la ministre de l’énergie. Nous discutons brièvement ces deux mesures acquises avant de discuter d’autres solutions possibles pour contenir les prix sur le marché, comme une modification des paramètres d’indexation des contrats d’électricité, la suspension temporaire des subsides aux énergies renouvelables ou encore un changement du mécanisme de rémunération des énergies renouvelables et du nucléaire sur le marché.

Le changement de la politique du monde vers une autre source d’énergie qui remplacerait les énergies fossiles ‘pétrole et gaz’ est une obligation qui est imposée par les derniers événements, tels que les changements climatiques, l’effet de serre, et l’instabilité des prix du pétrole. Les énergies renouvelables sont envisagées comme étant les meilleures solutions pour résoudre ces problèmes. Ce travail porte sur l’utilisation de l’énergie photovoltaïque dans les serres agricoles qui jouent un rôle important dans le domaine de l’agronomie. L’objectif de cette étude est de concevoir et d’implémenter des contrôleurs flous sur une carte électronique DSP dont le rôle est la gestion de l’énergie électrique et le contrôle du climat dans la serre.

La France a enfin pris des décisions concernant son mix énergétique futur. Atteindre l’objectif de neutralité carbone en 2050, cela passe par une élimination progressive de tous les usages des énergies fossiles grâce à une électrification massive de l’économie. C’est pourquoi une accélération doit être faite pour développer les énergies renouvelables et anticiper le renouvellement du parc nucléaire français, avec la construction au minimum de six nouveaux réacteurs.

Dans ce travail, nous nous intéressons à la combustion de l’hydrogène, souvent dit combustible du futur, car il est non polluant et peut être obtenu par un procédé renouvelable (craquage de l’eau par énergie solaire, culture en biomasse, etc.). Nous comparons les résultats obtenus par calcul numérique en utilisant une chimie détaillée [1], (nous avons pris 13 espèces chimiques H, H2, O, O2, OH, H2O, HO2, H2O2, N, N2, NO, HNO et NO2 avec 37 réactions chimiques élémentaires) pour une flamme d’hydrogène non pré-mélangée (modèle des flammelettes) avec les résultats expérimentaux effectués au laboratoire Sandia, [2-4].

Le présent travail consiste à étudier la bio méthanisation, appliquée, aux déchets d’abattoirs, qui peuvent engendrer de grands risques sanitaires et environnementaux, s’ils ne sont pas correctement pris en charge. Du fait qu’ils se décomposent rapidement et peuvent être porteurs d’agents pathogènes et autres contaminants. Le procédé de digestion anaérobie, offre la possibilité de combiner le traitement de ces déchets et la production d’une énergie renouvelable qui est le biogaz. Le but de la présente étude est d’optimiser le taux de dilution des déchets d’abattoirs pour une production maximale en biogaz; les taux expérimentés étant:100%, 75%, et 25%. L’inoculum utilisé pour la digestion de ces déchets est du fumier de bovin digéré jusqu’à épuisement. Le meilleur résultat a été obtenu avec les déchets d’abattoir non dilués, et qui a conduit aux meilleurs taux d’abattement de la matière sèche, de la matière organique, de la DCO et de la DBO5 et correspondant respectivement à 58.83, 67.85, 29.15 et 19.04%.

La thèse porte sur la consommation d'énergie et les politiques de prévention des pollutions liées à cette consommation dans les activités maritimes. Dans le cadre général de la politique Marpol, l’Organisation Maritime Internationale (OMI) a défini une forte réduction de la teneur en soufre des carburants utilisés dans ce secteur, depuis 2015 dans les zones « SECA » et à l’horizon 2020-2025 dans les autres zones maritimes. Pour leurs besoins énergétiques, les flottilles de pêche sont actuellement dépendantes des produits pétroliers dont les prix sont très fluctuants. Nous menons une analyse économétrique sur la transmission des prix entre le pétrole et le poisson. Nous étudions les alternatives énergétiques permettant de réduire la dépendance aux produits pétroliers, biocarburant, GNL et hydrogène. Nous effectuons une analyse technicoéconomique du développement du GNL. Nous construisons un modèle de simulation pour analyser la rentabilité de ce type d’investissement en situation d’incertitude sur les prix du pétrole. Finalement, nous menons une analyse de la dynamique entre débarquements de thonidés et consommation de carburant dans l’Océan Indien avec un modèle de chaîne de Markov à changement de régime. Nous mettons en évidence un effet d’un indice climatique sur cette relation entre débarquements de poisson et consommation d’énergie
The thesis focuses on energy consumption and pollution prevention policies related to this consumption in maritime activities. In the framework of Marpol policy, the International Maritime Organization (IMO ) has established a strong reduction for the sulfur content of fuels used in this sector since 2015 in " SECA " zone and by 2020-2025 in other sea areas. For their energy needs, fishing fleets are currently dependent on petroleum products whose prices are very volatile. We conduct an econometric analysis of price transmission between oil and fish. We study energy alternatives that reduce dependence on petroleum products as biofuel, LNG and hydrogen. We conduct a technical and economic analysis of LNG development. We build a simulation model to analyse the profitability of this type of investment under uncertainty about oil prices. Finally, we conduct an analysis of the dynamics between tuna landings and fuel consumption in the Indian Ocean with a Markov chain model for regime change. We highlight the effect of climate index on the relationship between fish landings and energy

Pour lutter contre le changement climatique, l'Europe s'est engagée à ce que son système énergétique soit décarboné d'ici 2050.Le système électrique présente un important potentiel de décarbonation. Il peut ainsi contribuer à la décarbonation d'autres vecteurs (hydrogène par exemple), qui auront donc tendance à s'électrifier davantage. Cette thèse s'est donc concentrée d’une part sur la décarbonation du système électrique, et d’autre part sur l'interaction entre les différents vecteurs énergétiques. La décarbonation du vecteur électrique reposera sur l'utilisation des énergies renouvelables. Or, les études qui évaluent leur potentiel obtiennent des valeurs très différentes. Dans le premier chapitre, à travers une revue systématique de la littérature des études de potentiel éolien et photovoltaïque en Europe, la variabilité de ces valeurs a été examinée. Ce chapitre montre que les limites surfaciques des potentiels ne sont pas restrictives, et la variabilité des valeurs est due à l'ajout de critères socio-politiques dans les calculs de potentiel. In fine, la limite au développement des énergies renouvelables ne sera pas la faisabilité technique mais la volonté politique et sociétale et les contraintes du secteur industriel, y compris la disponibilité des ressources naturelles nécessaires, comme les métaux par exemple. Dans un deuxième chapitre, le fonctionnement et les prix du système énergétique couplé, à capacités fixes, ont été étudiés. L'influence des couplages sur les prix des vecteurs énergétiques a été soulignée. En particulier, la flexibilité de la demande en gaz de synthèse (via l'électrolyse) pourrait fixer les prix de l'électricité sur une majorité des pas de temps de l'année. De plus, l’importance de la gestion saisonnière des stocks dans la formation des prix du gaz, et donc de l'électricité, a été mise en évidence. Par ailleurs, pour fonctionner de manière optimale, un tel système nécessite un haut niveau de coordination entre les vecteurs : les variantes qui dégradent la coordination montrent une augmentation significative des coûts d'exploitation du système énergétique. Enfin, un troisième chapitre a traité des conséquences des couplages énergétiques sur les besoins en flexibilité du système. Des variantes sur chaque vecteur ont été analysées à travers l'évaluation des besoins en flexibilité via des indicateurs sur plusieurs échelles de temps. En particulier, l'intérêt de la coordination entre les vecteurs a été confirmé : elle permet aussi d'éviter des investissements massifs
To address climate change, Europe is committed to a decarbonized energy system by 2050.The power system has a large potential for decarbonization. It can thus contribute to the decarbonization of other vectors (hydrogen for example), which will therefore tend to become more electrified. Therefore, this thesis has focused on the decarbonization of the power system on the one hand, and the interaction between the various energy vectors on the other.The decarbonization of the power vector will involve the use of renewable energies. However, the studies that evaluate their potential obtain very different values. In the first chapter, which consisted of a systematic literature review of wind and photovoltaic studies of potential in Europe, the variability of these values was examined. The areal limits of the potentials are not restrictive, and the variability of the values is due to the addition of socio-political criteria to the calculations of potential. Ultimately, the limit to the development of renewables will not be technical feasibility but political and societal will and limits of the industrial sector, including the availability of the necessary natural resources (metals, etc.).In a second chapter, the operation and prices of this coupled system with fixed capacities were studied. The influence of the couplings on the prices of the energy vectors was underlined. In particular, the flexibility of the demand for synthesis gas (via electrolysis) could set the electricity prices on a majority of the time steps of the year. The importance of seasonal stock management in the formation of gas prices, and therefore electricity prices, was highlighted. To operate optimally, such a system requires a high level of coordination between vectors. Variants that degrade coordination show a significant increase in the operating costs of the energy system.Finally, a third chapter addressed the consequences of energy couplings on the system flexibility requirements. Variants on each vector were analyzed through the evaluation of the flexibility needs based on indicators on several time scales. In particular, the interest of coordination between vectors was confirmed: it also avoids massive investments

L'idée générale de la thèse est que le système européen d'échange de quotas d'émission (SCEQE) est un instrument qui peut faciliter la décarbonisation du système électrique européen, Cependant, les conditions doivent être réunies dans un contexte libéralisé, en termes de gestion de risque, d'architecture des marchés et de mise en place des instruments complémentaires de politique publique, pour que le nouveau signal prix du carbone donne toute sa mesure. L'introduction de la libéralisation de l'industrie électrique conditionne de manière significative les comportements d'investissement et les choix technologiques. L'analyse du modèle théorique du marché permet de démontrer l'inadéquation organisationnelle de celui-ci pour s'adapter aux problèmes de long terme du fait de signaux de prix difficiles à interpréter. L'introduction du SCEQE se superpose aux risques du marché inhérents à la libéralisation. L'élargissement du marché carbone influencent également le prix du carbone anticipé par les investisseurs européens tout comme l'interaction entre les objectifs européens de réduction des émissions et ceux portant sur l'augmentation de l'électricité d'origine renouvelable à l'horizon 2020. L'emploi du modèle de prospective POLES permet d'examiner ces diverses configurations du marché carbone et d'établir des scenarios possibles de prix du carbone. Un certain nombre de mesures destinées à réduire la volatilité du prix du carbone sont préconisées. Les exercices de modélisation utilisant le modèle POLES permettent également d'examiner les mix technologiques européens à long terme sous l'incertitude du prix du carbone. Ils montrent donc qu'il est possible de disposer d'une structure ide production d'électricité moins émettrice à l'avenir. Le défi restant est de construire un cadre organisationnel et institutionnel susceptible d'inciter à effectuer ces investissements nécessaires très prochainement
The general idea of thesis is that European Emissions Trading system (ETS) is the instrument that can facilitate the decarbonisation of European electricity system. However, the necessary conditions ought to be brought together in the context of liberalisation in terms of risk management, market architecture and setting up of the complementary public policy instruments, in order for the carbon price signal to be effective. The introduction of liberalisation in the electricity industry conditions significantly the investment choice. The analysis of theoretical market model allows demonstrating organisational inadequacy for developing an optimal technological mix and for adapting to long-term issues due to the extreme difficulty of interpreting the price signals. The introduction of ETS overlaps with the market risks inherent to liberalisation. The enlargement of the carbon market and the interaction of European objectives in the horizon 2020 in terms of emissions reduction and increase of green electricity influence as well the anticipation of carbon price. The use of the prospective model POLES allows analysing these different configurations of the carbon market and establishing a number of possible scenarios for the carbon price. Additionally, certain measures for the reduction of carbon price volatility are recommended. The modelling exercises with POLES model enable likewise the analysis of European electricity mix in the long term under the uncertainty of carbon constraint. The modelling exercises show therefore that it is possible to have a less emitting electricity mix in the future, the remaining challenge is to construct an organisational and institutional framework capable to stimulate the necessary investments in the near future

Deux ensembles de facteurs vont être décisifs pour l'évolution future du système électrique européen : d'une part la nécessité d'une nouvelle vague d'investissements pour le renouvellement et l'expansion des capacités de production, et d'autre part l'émergence et le renforcement des contraintes d'émission de gaz à effet de serre (GES) qui imposeront une mise en conformité avec les politiques et directives européennes. L'idée générale de la thèse est que le système européen d'échange de quotas d'émission (SCEQE) est un instrument qui peut faciliter la décarbonisation du système électrique européen. Cependant, les conditions doivent être réunies dans un contexte libéralisé, en termes de gestion de risque, d'architecture des marchés et de mise en place des instruments complémentaires de politique publique, pour que le nouveau signal prix du carbone donne toute sa mesure. L'objet de la thèse est de détailler ces conditions et d'examiner les scénarios potentiels d'évolution de la structure de production du secteur électrique européen à moyen et long terme sous la contrainte carbone. L'introduction de la libéralisation de l'industrie électrique conditionne de manière significative les comportements d'investissement et les choix technologiques. L'analyse du modèle théorique du marché permet de démontrer l'inadéquation organisationnelle de celui-ci pour développer un mix technologique optimal et pour s'adapter aux problèmes de long terme du fait de signaux de prix difficiles à interpréter. En effet, la logique du marché et de la concurrence désavantage les investissements dans les technologies capitalistiques, même celles favorables du point de vue environnemental, comme les énergies renouvelables, le nucléaire, l'hydraulique ou encore les technologies thermiques intégrant capture et séquestration du carbone (CSC). C'est tout le problème de la gestion de risque à long terme face à de nombreuses incertitudes. L'emploi de la théorie des coûts de transaction permet d'examiner les combinaisons des arrangements verticaux qui demeurent nécessaires afin de gérer le risque et de faciliter les investissements (e.g. l'intégration verticale). L'introduction du SCEQE se superpose aux risques du marché inhérents à la libéralisation, et l'incertitude quant à la valeur du carbone rend le choix des investissements encore plus délicat. L'analyse des premières années de fonctionnement du SCEQE révèle l'importance du design du système : des incohérences dans l'architecture et des contre-incitations peuvent facilement être créées, favorisant ainsi les mauvaises décisions. L'horizon de la contrainte carbone qui demeure limité et la volatilité du prix du carbone compliquent davantage les décisions concernant le renouvellement d'un stock de capital de longue durée de vie. L'ouverture du marché carbone sur les mécanismes du projet et d'autres marchés de type cap and trade influencent également le prix du carbone anticipé par les investisseurs européens tout comme l'interaction entre les objectifs européens de réduction des émissions et ceux portant sur l'augmentation de l'électricité d'origine renouvelable à l'horizon 2020. L'emploi du modèle de prospective POLES permet d'examiner ces diverses configurations du marché carbone et d'établir des scenarios possibles de prix du carbone à moyen et long terme, qui peuvent constituer un élément d'information pour les investisseurs publics et privés dans la production d'électricité. De plus, un certain nombre de mesures destinées à réduire la volatilité du prix du carbone et à faciliter la convergence des anticipations des prix à long terme sont préconisées, en particulier l'utilisation de banking ou encore de prix de réserve. Cependant, la mise en oeuvre réussie de ces mesures repose avant tout sur la crédibilité des Etats dans leurs engagements à long terme. Les exercices de modélisation utilisant le modèle POLES permettent également d'examiner les mix technologiques européens à long terme sous l'incertitude du prix du carbone. Suite à un examen des divers outils pertinents d'aide à la décision d'investissements dans un univers incertain, la voie privilégiée consiste à intégrer la méthode VAR (Valeur à Risque) puis celle d'une analyse moyennevariance dans la simulation des portefeuilles de technologie réalisée par le modèle. Ceci conduit à affecter une prime de risque des technologies intenses en carbone principalement au bénéfice du nucléaire, de l'éolien et du thermique associé à la CSC. Les exercices de modélisation montrent donc qu'il est possible de disposer d'une structure de production d'électricité moins émettrice à l'avenir. Le défi restant est de construire un cadre organisationnel et institutionnel susceptible d'inciter à effectuer ces investissements nécessaires très prochainement.

Avec le développement de la production décentralisée d'électricité à partir de sources renouvelables, il est fort probable que les micro-réseaux joueront un rôle central dans les réseaux du futur, non seulement pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et maximiser l'utilisation d'énergie produite localement, mais également pour améliorer la résilience du système global. Du fait de l'intermittence et de l'incertitude sur la production renouvelable (par exemple, photovoltaïque ou éolien), des systèmes de stockage de l'énergie doivent être intégrés. Cependant, déterminer leur dimensionnement et comment les contrôler pose plusieurs défis, en particulier parce que le dimensionnement optimal dépend de la stratégie de gestion utilisée, ou encore lorsque différents types d'énergie sont utilisés. Cette thèse contribue à résoudre les problèmes de dimensionnement et de gestion de micro-réseaux électriques et multi-énergies (électricité, gaz, chaleur, froid et/ou hydrogène) intégrant du stockage. Tout d'abord, à l'aide des caractéristiques des différents composants, un modèle mathématique de micro-réseau est développé. Le problème de sa gestion est ensuite formulé comme un problème de programmation linéaire (MILP), utilisant une fonction objectif (minimiser le coût de fonctionnement) et différentes contraintes (puissance maximum, durée de démarrage/arrêt, limites d'état de charge, etc.). Ensuite, une structure permettant une co-optimisation est présentée pour résoudre le problème du dimensionnement à l'aide d'un algorithme génétique. Cette structure permet de explorer l'espace des valeurs de dimensionnement en fonction des résultats de la stratégie de gestion, ce qui permet de tendre vers le meilleur dimensionnement possible pour la stratégie sélectionnée. A l'aide de la méthode ci-dessus, quatre problèmes spécifiques sont étudiés. Le premier s'intéresse au dimensionnement d'un micro-réseau îloté entièrement électrique, combinant stockage par batteries et hydrogène-énergie pour du stockage à court et long terme, respectivement. Les résultats pour deux stratégies de gestion sont comparés : l'approche proposée (MILP) et une stratégie basée sur des règles. Une simulation à horizon glissant d'une heure sur un an est ensuite utilisée pour vérifier la validité du dimensionnement obtenu. Un second problème s'intéresse un à micro-réseau multi-énergies îloté avec différents types de charges. L'influence de trois facteurs sur les résultats du dimensionnement est en particulier étudiée : la stratégie de gestion, la précision des prévisions de consommation et de production renouvelable, ainsi que la dégradation des moyens de stockage. Une troisième partie de la thèse traite du dimensionnement d'un micro-réseau connecté aux réseaux de gaz, électricité et chaleur. La résilience du réseau est étudiée de façon à maximiser la résistance à une panne ou un défaut. La notion de centralité intermédiaire est utilisée pour déterminer le cas le plus défavorable pour une contingence et analyser son impact sur le dimensionnement. Deux systèmes de test de tailles différentes sont utilisés pour valider l'application de la méthode proposée et sa sensibilité à différents paramètres
With the development of distributed, renewable energy sources, microgrids can be expected to play an important role in future power systems, not only to reduce emissions and maximize local energy use, but also to improve system resilience. Due to the intermittence and uncertainty of renewable sources (such as photovoltaics or wind turbines), energy storage systems should also be integrated. However, determining their size and how to operate them remains challenging, especially as the adopted control strategy impacts sizing results, and for systems considering multiple, interdependent forms of energy. This thesis therefore contributes to solving the sizing and operation problems of full-electric and multi-energy (electricity, gas, heat, cooling and/or hydrogen) microgrids integrating storage systems.First, based on the characteristics of different components, a mathematical model of a microgrid is built. Then, the operation problem is formulated as a mixed integer linear problem (MILP), based on an objective function (minimize the operation cost) and different constraints (maximum power, startup/shutdown times, state-of-charge limits, etc.). Next, a co-optimization structure is presented to solve the sizing problem using a genetic algorithm. This specific structure enables to search for sizing values based on the operation results, which enables determining the best sizing for the selected operation strategy.Using the above method, four specific problems are then studied. The first one focuses on sizing a full-electric islanded microgrid combining battery and hydrogen storage systems for short and long-term storage, respectively. Results for two types of operation strategies are compared: the MILP approach and a rule-based strategy. A one-hour one-year rolling horizon simulation is used to check the validity of the sizing results.Second, a multi-energy islanded microgrid with different types of loads is studied. Specifically, the influence of three factors on sizing results is analyzed: the operation strategy, the accuracy of load and renewable generation forecasts, and the degradation of energy storage systems.Third, the work focuses on a grid-connected microgrid attached to a gas, electricity and heat hybrid network. Specifically, the resilience of the network is considered in order to maximize resistance to contingency events. Betweenness centrality is used to find the worst case under contingency events and analyze their impact on sizing results. Two test systems of different sizes are used with the proposed method and a study of its sensitivity to various parameters is carried out.Fourth, a structure with multiple grid-connected multi-energy-supply microgrids is considered, and an algorithm for determining electricity prices is developed. This price is used for energy exchanges between microgrids and load service entities interacting with the utility. The proposed co-optimization method is deployed to search for the best price that maximizes benefits to all players. Simulations on a large system show that the obtained price returns better results than a basic time-of-use price and helps reduce the operation cost of the whole system. To reduce the computation time, a neural network is presented to estimate the operation of the whole system and enable obtaining results faster with a limited impact on performance. At last, a sizing algorithm for grid-connected multi-energy supply microgrids operating under different prices is presented.The obtained results on these different applications show the usefulness of the proposed method, which is a promising contribution toward the creation of advanced design tools for such microgrids

La thèse analyse la promotion de l'électricité produite à partir de sources renouvelables par la régulation économique. Elle combine la recherche existante en économie, sciences politiques et droit. Les principaux apports scientifiques nouveaux par rapport à la recherche existante sont les suivants : - L'échec des efforts de la Commission européenne d'harmoniser les systèmes de soutien au niveau de l'UE s'explique par une alliance (de prime abord improbable) des OGN "vertes" et des producteurs d'électricité verte, soucieux de protéger le système des prix garantis par l'État, ainsi que des États membres, soucieux du respect du principe de subsidiarité. - Contrairement à l'avis dominant en sciences économique, des prix minima garantis, arrêté au niveau de 'UE, constituent la politique règlementaire la plus efficient. - La première analyse compréhensive de la pratique décisionnelle de la Commission européenne eu matière d'aide d'État et la jurisprudence de la Court depuis 1990 montre que, contrairement à l'avis dominant dans la recherche juridique, les systèmes de soutien de la plupart des États membres constituent des aides d'État, car l'arrêt PreussenElektra a un champ d'application beaucoup plus restreint que généralement admis. - Les règles de l'OMC, du Traité sur la Charte de l'Énergie, du droit des aides d'État et du marché intérieur interagissent d'une manière qui n'a pas encore été pleinement compris par la littérature juridique. - Des parallélismes surprenants au débat juridique en Europe existent dans le débat juridique aux États-Unis. Cependant, il n'ont pas été mis en exergue par les juristes. Ainsi, la "dormant commerce clause" soumet les régimes de soutien au États-Unis à des contraintes similaires que les règles du marché intérieur; et le contrôle fédéral de la régulation des prix sous le Public Utilities Regulatory Policies Act (PURPA) ressemble au contrôle des aides d'État
The thesis analyses the promotion of electricity from renewable energy sources by regulatory policies, bringing together the existing research in economics, political science and law. The main new findings compared to the existing research are: The failure of the Commission's attempts to harmonize support schemes al the EU level is due to an (at first sight: unlikely) alliance of green NGO and renewable electricity producers, concerned about protecting fixed purchase prices, and Member States, concerned about subsidiarity; Contrary to the dominating view in the economic literature, fixed purchase prices, set at the EU level, are the most efficient regulatory option; The first comprehensive analysis of the Commission's decision practice and the Court's case law on support schemes under EU State aid rules since 1990 shows that, contrary to the dominating view in legal writing, the support schemes of most Member States do constitute State aid, because PreussenElektra has a much narrower scope than generally thought. WTO rules, the Energy Charter Treaty, and EU State aid and internal market rules interact in ways which have thus far not been analyzed in detail in the legal literature. Surprising parallelisms exist in the legal debate in the US and in the EU, which have thus far been widely overlooked by legal scholars: the "dormant commerce clause" puts very similar constraints on State support schemes as internal market rules; and federal control on price regulation under the Public Utilities Regulatory Policies Act (PURPA) in the US acts similarly to State aid control in the EU