Etude vague de chaud 2018

Etude de la vague de chaud de l ’été 2018

Où se situe-t-elle dans l’historique des épisodes de chaleur ? Quels sont les principaux impacts pour le secteur énergétique français ?

04/08/2018

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Pierre Leplatois Associate Partner – Data Science, Energy & utilities Tel: (33) 6 69 77 02 11 Mail : Pierre.leplatois@sia-partners.com

Sommaire

Point de vue

• Le premier semestre 2018 a été ponctué d’épisodes météorologiques intenses. Après un hiver marqué par les intempéries et un record en termes de manque de luminosité, un printemps chaud, l’été 2018 se révèle lui aussi extrêmement chaud avec plusieurs vagues de chaleur qui se succèdent depuis fin juin. Cette période de chaleur se distingue de celles survenues en France en Juillet 2006 et en Juillet 2013 par sa durée et son arrivée par vagues successives.

• Au-delà des chaleurs difficiles à supporter, ce phénomène climatique a eu un véritable impact sur le réseau électrique français, et notamment sur la consommation à l’échelle nationale, qui augmente de l’équivalent d’une demi-tranche nucléaire par degré supplémentaire au dessus de 25°C. La surconsommation est donc conséquente puisque des températures de 10°C au dessus des normales ont été atteintes. Il est intéressant de noter que cette surconsommation coïncide relativement bien avec les pics de productions photovoltaïque, qui surviennent au cours de la journée.

• Les zones urbaines sont particulièrement touchées par ces vagues de chaleur avec des amplifications allant jusqu’à 5°C de plus par rapport aux zones rurales en raison de la différence de nature de l’occupation des sols.

• Dans les grandes agglomérations françaises comme à Lyon et Paris, des réseaux de froid ont été développés depuis les années 1990 pour mieux répondre aux besoins de rafraîchissement des bâtiments.

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Intensité de la vague de chaud comparée aux précédents épisodes de chaleur Les vagues de chaud qui touchent actuellement la France sont d’une intensité peu fréquente

Température max nationale journalière (° C)

Chroniques de températures maximales nationales des vagues de chaud

34

Normale

32 30

2018

28 26

2017

24 22

Du 17 au 27 Juillet 2013 Du 20 au 5 Aout 2018

Du 14 au 24 Juin 2017

20

2013

18 5-juin

12-juin

19-juin

26-juin

3-juil.

10-juil.

17-juil.

24-juil.

31-juil.

Source : Météo France

prevision 2018

HISTORIQUE

 Cet épisode de chaleur a été comparé à deux anciennes vagues de chaud, ayant survenu au cours des mois de Juillet 2013 et Juin 2017.  La température maximale atteinte en Juillet 2018 au niveau nationale est de 32,2°C, ce qui est comparable aux valeurs de 2017 (32,9°C) et supérieur à 2013 (31,9°C).

La vague de chaud de Juillet 2018 est non seulement caractérisée par son intensité, mais surtout sa durée exceptionnelle

 La durée de la vague de chaleur combinée au calcul d’un indicateur d’intensité (température moyenne journalière maximale atteinte) permet de classer ces 2 vagues de chaud parmi tous les épisodes ayant touché le territoire français.  Une seconde vague de chaleur se profile pour le début du mois d’Août. Les vagues de 2018 semblent moins longues qu’en 2013, mais elles arrivent à répétition sur les mois de Juin à Août, ce qui peut peser sur les besoins en climatisation dans les bâtiments (inertie thermique).

Les deux vagues de chaleur successives de Juillet 2018 s’inscrivent déjà comme des vagues de forte intensité au même titre que les vagues de 2013 et 2017 CONFIDENTIAL © 2017 Sia Partners

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Impact de la vague de chaleur sur la consommation électrique nationale

Les besoins en climatisation font augmenter sensiblement la consommation à l’échelle de la France

Gradient National 560 MW/°C

 Les fortes chaleurs provoquent une consommation plus importante, ce qui fait apparaître un gradient de consommation lors des vagues de chaud, qui varie selon les régions.

NORD 25 MW/°C

IDF NORMANDIE 110 MW/°C OUEST 75 MW/°C

EST 50 MW/°C

RHONE-ALPES AUVERGNE 50 MW/°C SUD-OUEST 100 MW/°C

EVOLUTION CONSO

MEDITERANEE 150 MW/°C

Source : Data RTE

 Plus particulièrement, l’Ile de France et la Côte d’Azur voient leur consommation augmenter fortement.

A l’échelle nationale, cela se traduit par un gradient de thermosensibilité de 560 MW/°C  Durant cette vague de chaud de 2018, les températures du 26 Juillet étaient 6°C au dessus des normales, ce qui implique une surconsommation de 3 GW environ  Cette surconsommation serait compensée par l’exercice de 3 tranches de réacteur nucléaire. Mais la sur-demande provoquée par le renforcement de la climatisation est synchrone avec la production photovoltaïque qui peut couvrir ces besoins

Cette vague de chaud impacte significativement le réseau en augmentant sensiblement la consommation due à la climatisation, et notamment dans les zones très urbanisées.

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Impact de la vague de chaleur sur la consommation électrique nationale

Les besoins en climatisation font augmenter sensiblement la consommation à l’échelle de la France

EVOLUTION CONSO

 Pour rendre compte de l’impact de la climatisation sont comparées deux journées. Celle du jeudi 12 Juillet pour laquelle la canicule n’était pas déclarée, et celle du jeudi 26 Juillet, journée caniculaire.

Source : Data RTE

 Le 12 Juillet, la température nationale a atteint les 25°C contre 32°C pour le 26 Juillet.

Les moyennes de 21°C et 26,5°C. Le différentiel de consommation s’est élevé à 2.8 GW. Cela est cohérent avec la valeur du gradient national d’environ 0.5 GW/°C

 Le différentiel de consommation est au plus haut entre 10h et 18h, période de la journée pour laquelle les besoins en climatisation sont les plus élevés, notamment pour les bureaux et les grands espaces.  Cette période semble également correspondre au pic de production photovoltaïque, ce qui peut permettre de compenser efficacement la hausse de consommation Au cours de la journée, les besoins en climatisation sont les plus important et selon la température, la consommation nationale peut augmenter de manière conséquente.

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Impact de la vague de chaleur sur la consommation électrique nationale

Les besoins en climatisation font augmenter sensiblement la consommation à l’échelle de la France

Conso jeudi 26 juillet

Prod jeudi 26 juillet

Conso jeudi 12 juillet

EVOLUTION CONSO

 La répartition de la consommation nationale par source d’énergie met en exergue l’impact de la production photovoltaïque  Le différentiel de consommation entre les deux jeudis semble bien être efficacement compensé par la production solaire représentée par l’aire orange.

Source : Data RTE

 Les consommations sont très proches entre les deux journées avant 8h, heure pour laquelle l’ensoleillement commence à faire effet, les besoins en climatisation ne se faisant pas encore sentir

Même si la vague de chaleur augmente sensiblement la consommation à l’échelle nationale, le pic de production photovoltaïque coïncide avec la hausse des besoins en climatisation CONFIDENTIAL © 2017 Sia Partners

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Impact de la vague de chaleur sur la consommation électrique nationale La canicule est favorable aux exports d’électricité allemands et français

 Cette faible thermosensibilité estivale couplée à un parc PV important a permis a l’Allemagne de produire et d’exporter jusqu’à 10 GW supplémentaires en milieu de journée.

Comparaison des consommations électriques et production PV allemandes sur les journées du 12 Juillet (normale) et du 26 Juillet (caniculaire) GW

 La canicule a été très favorable aux exports d’électricité allemands, qui a connu des conditions météorologiques similaires à la France sur les journées du 12 et 26 Juillet.

Malgré cela, la consommation électrique allemande est restée très stable entre les deux journées : la climatisation y est limitée car aucune loi n’oblige à l’installer. Les Lander peuvent par contre limiter les horaires scolaires.

EVOLUTION CONSO

80

Conso

70 60 50 40 30 20

+ 10 GW Prod PV

10 0

Les exports d’électricité en Allemagne ont été sensiblement augmentés par la vague de chaleur (+10 GW), grâce à une production PV accrue et un faible impact de la chaleur sur la consommation électrique.

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CHALEUR URBAINE

Les îlots de chaleur urbains

Des jungles de béton qui influent sur la température de l’air Un phénomène qui concerne les agglomérations françaises

Typologie urbaine Par définition, les villes sont un ensemble de surfaces minérales (routes, immeubles, etc.) qui emmagasinent la chaleur durant la journée, avant de la rediffuser progressivement durant la nuit.

Le phénomène de canyon créé par des rues étroites et des bâtiments élevés empêche la chaleur de se dissiper, de même que la faible présence d’espaces verts et de points d’eau.

± 10°C C’est la différence de température qui peut exister entre une rue chaude et l’espace rural autour.

Les écarts de température dans une même ville peuvent aller eux jusqu’à 5°C. Source : Agence Parisienne du Climat

Climatisation Paradoxalement, le fort emploi de climatisations durant ces périodes de canicule participe à une augmentation de l’îlot de chaleur au travers des rejets sous forme sèche1.

Une solution de refroidissement qui n’augmente pas l’îlot de chaleur existe avec les réseaux de froid (cf. page suivante).

Des solutions qui passent par un réaménagement des espaces urbains • Employer des matériaux réfléchissants pour diminuer l’absorption du rayonnement solaire • Améliorer l’isolation des bâtiments pour limiter leur réchauffement • Utiliser des matériaux de construction qui emmagasinent moins la chaleur • Végétaliser les villes pour utiliser le potentiel de régulation de température des arbres et plantes

Limiter l’îlot de chaleur urbain

Créer des îlots de fraicheur

• Développer des espaces verts qui apportent de la fraicheur au travers de leur ombrage et de l’évapotranspiration • Intégrer pleinement l’eau dans la ville, en augmentant le nombre de fontaines et marres et en développant les promenades en bordure de cours d’eau

Source : Agence Parisienne du Climat

Les îlots de chaleur urbains entrainent une forte augmentation de la température diurne et empêchent la baisse de la température durant la nuit. Des solutions pour libérer ces flux de chaleur existent, mais impliquent une modification importante de nos espaces urbains. Une attention particulière doit être apportée à la consommation de froid qui peut influer sur cette augmentation de chaleur.

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CONFIDENTIAL © 2017 Sia Partners1 selon l’étude CLIM2 réalisée par le CNRS, Méteo France

et ClimEspace

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Des réseaux de froid pour les zones urbaines

Une solution centralisée de production de froid particulièrement adaptée aux centre urbains

Paris, le plus grand réseau de froid français

Chiffres clés de la consommation de froid de l’électricité est utilisée pour la climatisation dans le monde des bâtiments commerciaux/institutionnels sont climatisés en Europe Source : site corporate Engie Réseaux

Des productions de froid centralisées •

Les réseaux de froid sont constitués d’unité(s) centralisée(s) de production de froid et de canalisations qui acheminent ce froid jusqu’aux bâtiments desservis. Ils sont particulièrement bien adaptés aux zones urbaines où la densité de population est importante.

•

Il y en a une vingtaine en France, principalement dans les grandes villes (Paris, Lyon, Grenoble, La Défense, Montpellier), qui alimentent des immeubles d’habitation mais aussi des bâtiments tertiaires (centres commerciaux, bureaux).

•

En Europe, ces réseaux représentent moins de 2% du marché du froid.

Source : CEREMA

Nb réseaux de froid (France)

Des réseaux français en croissance Le nombre de réseaux de froid a doublé en 10 ans, passant de 10 à 20 réseaux.

La quantité d’énergie livrée a quant a elle augmentée de 40%.

25 20 15 10

10

13

14

15

17

20

5 0

Source : enquêtes annuelles du SNCU

Présentation

10% 40%

Technologie

#

RESEAUX DE FROID

• Avec ses 73 km de canalisations, le réseau de froid parisien est le plus grand réseau d’Europe, et un des plus grand du monde.

• Opéré par Climespace (une filiale d’Engie Réseaux) dans le cadre d’une délégation de service public (DSP) de 30 ans, il dessert principalement des bâtiments publics et tertiaires du centre de Paris.

• La présence de la Seine permet d’utiliser la fraicheur de l’eau du fleuve pour refroidir le réseau de Climespace, et ainsi obtenir une efficacité au dessus de la moyenne.

• Technique du freecooling En période hivernale, lorsque la température de l’eau est au plus bas (<5°C), elle peut être directement utilisée pour refroidir le réseau Climespace, sans utiliser les machines des groupes frigorifiques.

L’efficacité est alors maximale.

• Stockage Le réseau parisien possède 3 sites de stockage de froid (glace ou eau glacée) qui lui permette de réduire la consommation d’électricité en période de pointe de consommation.

2005 2007 2009 2011 2013 2015

Les réseaux de froid, au même titre que les réseaux de chaleur, sont une solution particulièrement adaptée aux environnements urbains, et connaissent une croissance régulière depuis 10 ans. Paris possède un des plus grands réseaux européens et un des plus avancé technologiquement.

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