Scénario 3

Scénario 3

Ce scénario utilise uniquement les technologies solaires, et éoliennes. Pour subvenir aux besoins de l'usine un total de 16 ha de panneaux solaires est implanté, dont 1 ha sur toits. Un parc éolien terrestre est installé pour compléter les besoins de l'usine.

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 3

Dimensionnement global 3

 

1. Mise en place de panneaux photovoltaïques

Comme pour le scénario 2, les 16 ha de panneaux Conergy PX 305P retenus produisent p1 = 30,512 GWh dans l'année.

Cette production est insuffisante pour couvrir les besoins de l'usine, c'est pour cette raison qu'il est nécessaire d'implanter un parc éolien. Dans ce scénario, il s'agit d'un parc éolien terrestre.

2. Mise en place d'un parc éolien terrestre

Le déficit énergétique p3 correspond ici à la différence entre les besoins de l'usine C =  74,872 GWh/an et la production des panneaux solaires p1.

$ p_3=C-p_1 $

A.N. : $ p_3=44,360 GWh/an $

Pour produire cette quantité d'énergie p3, le nombre d'éoliennes requises est calculé à partir de la formule suivante, qui prend en compte le nombre d'heures de fonctionnement des éoliennes et leur puissance:

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

A.N. : $n = 4,92 $

Cinq éoliennes seraient donc nécessaires pour une puissance réelle maximale P' de 9 MW afin de couvrir le déficit énergétique.

Il subsisterait par ailleurs un surplus énergétique égal à 640 MWh par an.

La longueur totale occupée par les éoliennes serait de 2,5 à 5 km.

Analyse économique 3

Analyse économique 3

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 produite est de 30,512 GWh/an et en reprenant le coût de l'énergie prenant en compte 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 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_{i2}(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 44,37 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 63 316 797 € .

De plus, le surplus énergétique s'éleve à 0,640 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 614 400 €.

Les recettes annuelles sont données par la fonction suivante :

$ F_{r2}(t)=(\sum_{i=1}^t{(3,589533*1,02^t)})+0,052480t $ pour $ t\in[0;10] $

et $ F_{r2}(t)=(\sum_{i=1}^t{(3,589533*1,02^t)})+0,052480*10+0,017920(t-10) $ pour $ t\in]10;15] $
  $ F_{r2}(t)=(\sum_{i=1}^t{(3,589533*1,02^t)})+0,017920.t+0,3456 $ pour $ t\in]10;15] $

La recette totale s'estime à 63 931 197 €

3. Analyse économique totale

Au final, pour ce scénario, le coût d'investissement total est de 48 332 600 € et la recette totale est de 107 472 375 € pour un bénéfice de 59 139 775 €.

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)=39,614720+0,581192.t $ pour $ t\in[0;15] $

1(t)=27+0,972.t

  • Fr(t): représente la recette annuelle :

$ F_{r}(t)=(\sum_{i=1}^t{(2,4684208*1,02^t)})+(\sum_{i=1}^t{(3,589533*1,02^t)})+0,05248.t~pour~t\in[0;10] $

$ \Leftrightarrow F_{r}(t)= (\sum_{i=1}^t{(6,0579538*1,02^t)})+0,05248.t~pour~t\in[0;10] $

 et $ F_{r}(t)=(\sum_{i=1}^t{(2,4684208*1,02^t)})+ $
$ (\sum_{i=1}^t{(3,589533*1,02^t)})+0,05248*10+0,017920(t-10)~pour~t\in]10;15] $
 

$ \Leftrightarrow F_{r}(t)=(\sum_{i=1}^t{(6,0579538*1,02^t)})+0,017920.t+0,3456~pour~t\in]10;15] $

  t]10;15]

Le graphique suivant (Figure 1), permet de déterminer le nombre d'années à partir duquel le scénario 3 devient rentable.

Figure 1 : Calcul du seuil de rentabilité du scénario 3
(J. Le Ster, A. Marty, 2013)

Ce scénario devient donc rentable à partir de 6,7 années d'exploitation.