Scénario 2

Scénario 2

Ce scénario utilise également la technologie solaire, éolienne et houlomotrice. Pour subvenir aux besoins de l'usine un total de 16 ha de panneaux solaires est implanté, dont 1 ha sur toits. Vingt-cinq pelamis sont installés ainsi qu'un champ éolien terrestre. Il n'est en effet pas envisageable de placer une ferme de pelamis et un champ éolien offshore au même endroit.

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 2

Dimensionnement global 2

1. Mise en place de panneaux photovoltaïques sur toits et en champs

16 ha de panneaux photovoltaïque de modèle Conergy PX305P sont utilisés. 15 ha sont placés au sol, constituant une ferme solaire et 1 ha est installé sur le toit 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  1,907 GWh/an. On en déduit alors la production des 16 ha de panneaux qui vaut alors p1 = 30,512 GWh/an.

2. Mise en place d'une ferme de pelamis

Tout comme pour le scénario 1, vingt-cinq pelamis sont installés, permettant la production de p2 = 30,586975 GWh/an sur un espace de 187 ha.

3. Mise en place d'un parc éolien terrestre

La combinaison de la ferme de pelamis et des panneaux solaires fournit 61,98975 GWh par an (p1+p2). Il subsiste donc un déficit p3 = 13,773025 GWh.

Pour combler ce déficit, il est décidé ici d'installer des éoliennes terrestres de puissance 3 MW. Etant donné la capacité de production de ces éoliennes, qui atteint 9 GWh par an, il est nécessaire d'installer deux éoliennes terrestres pour combler le déficit de production.

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

A.N. : $ n= 1,53 $

Le surplus énergétique résultant est de 4,22698 GWh.

Analyse économique 2

Analyse économique 2

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 80 704 panneaux en champs correspondant à une puissance de 24,61472 MW, et un coût de 1 €/Wc, l'investissement est de 24 614 720 €.

La maintenance s'élevant à 15 c€/kWc, le calcul de l'entretien annuel est de 3 692 €/an.

De plus, sachant que la location de champs est estimé à 2 500 €/ha/an, et avec une exploitation de 15 ha en champs, on obtient un coût de 37 500 €/an soit un total de 750 000 €.

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

$ F_{i1}(t)=24,614720+0,003692.t+0,0375.t $

$ \Leftrightarrow F_{i1}(t)=24,614720+0,041192.t $

Sur une période de 15 ans, on obtient ainsi un investissement total de 25 232 600 €.

  • 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 30,512 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 43 541 179 €.

Les recettes annuelles sont données par la fonction suivante :

$ F_{r1}(t)=\sum_{i=1}^t{(2,4684208*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 2 éoliennes terrestres correspondant à une puissance de 6 MW, et un coût de 1 000 000 €/MW, l'investissement est de 6 000 000 €.

La maintenance s'élevant à 12 €/MWh et la production à 45,00 GWh/an , le calcul de l'entretien annuel est de 216 000 €/an.

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

$ F_{i3}(t)=6+0,21.t $

Sur une période de 15 ans, on obtient ainsi un investissement total de 9 150 000 €.

  • 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 13,773025 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 19 654 357 .

De plus, le surplus énergétique s'éleve à 4,22698 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 4 057 901 €.

Les recettes annuelles sont données par la fonction suivante :

$ F_{r3}(t)=(\sum_{i=1}^t{(1,1142377225*1,02^t)})+0,34661236.t $ pour $ t\in[0;10] $

$ F_{r3}(t)=(\sum_{i=1}^t{(3,4283822225*1,02^t)})+0,34661236*10+0,11835544(t-10)~pour~t\in[0;10] $
 et $ F_{r3}(t)=(\sum_{i=1}^t{(3,4283822225*1,02^t)})+2,2825692+0,11835544.t~pour~t\in]10;15] $

Le bénéfice total s'estime à 23 712 258

4. Analyse économique totale

Au final, pour ce scénario, le coût d'investissement total est de 84 382 600 € et la recette totale est de 136 074 127 € pour un bénéfice de 51 691 527 €.

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)=F_{i1}(t)=50,614720+2,251192.t $ pour $ t\in[0;15] $
(t)=27+0,972.t

  • Fr(t): représente la recette annuelle :

$ F_{r}(t)=(\sum_{i=1}^t{(2,4684208*1,02^t)})+4,588046.t+ $
$ (\sum_{i=1}^t{(3,4283822225*1,02^t)})+0,34661236.t~pour~t\in[0;10] $

$ \Leftrightarrow F_{r}(t)= (\sum_{i=1}^t{(3,5826585225*1,02^t)})+4,93465836.t~pour~t\in[0;10] $

 et $ F_{r}(t)=(\sum_{i=1}^t{(3,5826585225*1,02^t)})+4,70640144.t+2,2825692~pour~t\in]10;15] $
 

10

Le graphique suivant (Figure 1), permet de déterminer le nombre d'années à partir duquel le scénario 2 devient rentable.

Figure 1 : Détermination du seuil de rentabilité du scénario 2
(J. Le Ster, A. Marty, 2013)

Ce scénario devient rentable à partir de 7,6 années.