Scénario 1

Scénario 1

Ce scénario utilise la technologie solaire, éolienne et houlomotrice. Pour subvenir aux besoins de l'usine, 1 ha de panneaux solaires et 25 pelamis sont utilisés. Le complément énergétique nécessaire se fera par le biais d'éoliennes terrestres.

De la même manière que dans la partie précédente (Dimensionnement d'énergies renouvelables), le dimensionnement dans ce scénario se fait de la façon suivante :

 

Dimensionnement global 1

Dimensionnement global 1

1. Mise en place de panneaux photovoltaïques sur toits

1 ha de panneaux photovoltaïque de modèle Conergy PX305P sont utilisés sur les toits de l'usine.

La production annuelle moyenne pour 1 ha a été calculé dans la partie précédente (Dimensionnement global des panneaux photovoltaïques) et est de p1 = 1,907 GWh/an.

2. Mise en place d'une ferme de pelamis

Une ferme de 25 pelamis de la société Pelamis Wave Power est utilisée

La production annuelle moyenne pour 1 pelamis a été calculé dans la partie précédente (Dimensionnement global d'une ferme de pelamis) et est de 1,223479 GWh/an. Avec une ferme de 25 pelamis, la production annuelle moyenne sera de p2 = 30,586975 GWh/an.

Une telle ferme représente une surface de 187 ha.

2. Mise en place d'un parc éolien terrestre

La quantité d'énergie nécessaire restante pour couvrir tous les besoins énergétiques de l'usine C = 74,872 GWh/an est de :

$ p_3=C-p_2-p_1 $

A.N. : $ p_3=42,378025 GWh/an $

Afin de produire 42,378025 GWh/an, le parc éolien composé d'éoliennes Vestas 126 d'une puissance réelle de P = 1,8 MW, calculé dans la partie précédente (Dimensionnement global d'un parc éolien), doit se doter de :

$ n=\frac{p_3}{5000.P} $

A.N. : $ n= 4,71 $

Il faudrait donc un parc de 5 éoliennes d'un puissance réelle P' de 9 MW pour couvrir les besoins énergétiques restants. Ce parc aménerait alors une production énergétique de

$ p_3'=5000.P' $

A.N. : $ p_3'= 45,00~GWh $

De plus, dans l'optique d'une installation en ligne avec un espacement de 500 m à 1 km entre les éoliennes, ce parc aurait une longueur de 2,5 à 5 km.

 

Analyse économique 1

Analyse économique 1

1. Analyse économique des panneaux photovoltaïques

Tous les calculs de cette partie reprennent les données utilisées dans la partie précédente (Aspect économique d'une centrale solaire)

  • Investissement

Pour l'installation de 5044 panneaux sur toits correspondant à une puissance de 1,538 MW, et un coût de 1 €/Wc, l'investissement est de 1 538 000 €.

La maintenance s'élevant à 15 c€/kWc, le calcul de l'entretien annuel est de 230,7 €/an.

L'investissement par an est donnée par la fonction suivante :

$ F_{i1}(t)=1,538+0,0002307.t $

Sur une période de 15 ans, on obtient ainsi un investissement total de 1 541 461 €.

  • Recettes

Le scénario le plus rentable est celui où l'énergie produite est directement utilisée par l'usine. Sachant que l'énergie consommée est de 1,907 GWh/an et en reprenant le coût de l'énergie tenant compte d'un taux d'inflation de 2% chaque année, on obtient une économie d'énergie de 2 721 323 €.

Les recettes annuelles sont données par la fonction suivante :

$ F_{r1}(t)=\sum_{i=1}^t{(0,1542763*1,02^t)}$

2. Analyse économique des pelamis

Tous les calculs de cette partie reprennent les données utilisées dans la partie précédente (Aspect économique d'une ferme de pelamis)

  • Investissement

Pour l'installation de 25 pelamis correspondant à une puissance de 18,75 MW, et un coût de 800 000 € par pelamis, l'investissement est de 20 000 000 €.

La maintenance s'élevant à 80 000 €/an par pelamis, le calcul de l'entretien annuel est de 2 000 000 €/an.

L'investissement par an est donnée par la fonction suivante :

$ F_{i2}(t)=20+2.t $

Sur une période de 15 ans, on obtient ainsi un investissement total de 50 000 000 €.

  • Recettes

Le scénario le plus rentable est celui où l'énergie est directement revendu à EDF au tarif de 15 c€/kWh. Sachant que l'énergie produite est de 30,586975 GWh/an, on obtient un bénéfice de 4 588 046 €/an

Les recettes annuelles sont données par la fonction suivante :

$ F_{r2}(t)=4,588046.t$

Sur une période de 15 ans, on obtient ainsi une recette totale de 68 820 690 €.

3. Analyse économique des éoliennes terrestres

Tous les calculs de cette partie reprennent les données utilisées dans la partie précédente (Aspect économique du parc éolien terrestre)

  • Investissement

Pour l'installation de 5 éoliennes correspondant à une puissance de  15 MW, et un coût de 1 000 000 €/MW, l'investissement est de 15 000 000 €.

La maintenance s'élevant à 12 €/MWh et la production à 45,00 GWh/an , le calcul de l'entretien annuel est de 540 000 €/an.

L'investissement par an est donnée par la fonction suivante :

$ F_{i3}(t)=15+0,54.t $

Sur une période de 15 ans, on obtient ainsi un investissement total de 23 100 000 €.

  • Recettes

Le scénario le plus rentable est celui où l'énergie produite est directement utilisée par l'usine. Sachant que l'énergie consommée est de 42,378025 GWh/an et en reprenant le coût de l'énergie tenant compte d'un taux d'inflation de 2% chaque année, on obtient une économie d'énergie de 60 474 212 € .

De plus, le surplus énergétique s'éleve à 2,621975 GWh/an

Sachant que le prix d'achat de l'énergie sur les 10 premières années est estimé à 8,2 c€/kWh puis sur les 5 autres années  à 2,8 c€/kWh, le bénéfice lié à la vente du surplus sur une durée de contrat de 15 ans est de 2 517 096 €.

Les recettes annuelles sont données par la fonction suivante :

$ F_{r3}(t)=(\sum_{i=1}^t{(3,4283822225*1,02^t)})+0,21500195.t $ pour $ t\in[0;10] $

$ F_{r3}(t)=(\sum_{i=1}^t{(3,4283822225*1,02^t)})+0,21500195*10+0,0734153(t-10) $ pour $ t\in[0;10] $
 et $ F_{r3}(t)=(\sum_{i=1}^t{(3,4283822225*1,02^t)})+0,0734153.t+1,4158665 $ pour $ t\in]10;15] $

Le bénéfice total s'estime à 62 991 308 €

4. Analyse économique totale

Au final, pour ce scénario, le coût d'investissement total est de 74 641 461 € et la recette totale est de 134 533 322 € pour un bénéfice de 59 891 861 €.

Afin de calculer le seuil de rentabilité, deux fonctions sont posées :

  • Fi(t) : représente le coût d'exploitation au cours du temps. Elle vaut :

$ F_{i}(t)=36,538+2,5402307.t $ pour $ t\in[0;15] $
(t)=27+0,972.t

  • Fr(t): représente la recette annuelle :

$ F_{r}(t)=(\sum_{i=1}^t{(0,1542763*1,02^t)})+4,588046.t+ $
$ (\sum_{i=1}^t{(3,4283822225*1,02^t)})+0,21500195.t~pour~t\in[0;10] $

$ \Leftrightarrow F_{r}(t)= (\sum_{i=1}^t{(3,5826585225*1,02^t)})+4,80304795.t~pour~t\in[0;10] $

 et $ F_{r}(t)=(\sum_{i=1}^t{(0,1542763*1,02^t)})+4,588046.t+ $
$ (\sum_{i=1}^t{(3,4283822225*1,02^t)})+0,0734153.t+1,4158665~pour~t\in]10;15] $

$ \Leftrightarrow F_{r}(t)=(\sum_{i=1}^t{(3,5826585225*1,02^t)})+4,66614613.t+1,4158665 $
 

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Le graphique suivant (Figure 1), permet de déterminer le nombre d'années à partir duquel le scénario 1 devient rentable.

Figure 1Evaluation du seuil de rentabilité pour le scénario 1
(J. Le Ster, A. Marty, 2013
)
 

Ce scénario serait donc rentable à partir de 6 années d'exploitation.