Pour une répartition équitable des moyens de production et de stockage d'énergie bas carbone : Une approche mondiale régionalisée pour une allocation optimale des ressources.

Promoting Fair Deployment of Low-Carbon Energy Production and Storag: A Globally Regionalized Approach for Optimal Resource Allocation

• Auteur / Autrice : Justine Duval
• Direction : Fabien Perdu
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : MEP - Mécanique des fluides Energétique, Procédés
• Date : Inscription en doctorat le 28/10/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEA/LITEN - Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les Nanomatériaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : DTCH

Mots clés

Mots clés libres

Energie bas-carbone

Développement d'énergies renouvelables

Système d'énergie mondial

Allocation de ressources

Besoins en flexibilité

Low-carbon energy

Renewable energy deployment

Global energy systems

Resource allocation

Flexibility needs

Résumé

Dans une dynamique de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) et d'électrification des usages, de nombreux pays affichent une volonté de développer massivement les énergies renouvelables intermittentes — éolien et photovoltaïque — tout en diminuant la part des sources pilotables thermiques (gaz et charbon). Cela implique de repenser la gestion des systèmes énergétiques en profondeur. En effet, l'intermittence des renouvelables génère un besoin nouveau, dit de flexibilité, pour assurer l'équilibre entre production et consommation à chaque instant. Les systèmes énergétiques ne pouvant plus se reposer sur les sources pilotables qui fournissaient historiquement cette flexibilité, de nouveaux moyens doivent être mis en place. Ce changement de paradigme soulève de nombreuses questions concernant le développement des systèmes énergétiques et l'intégration des moyens de flexibilité : quelles seront les nouvelles capacités à installer ? Devront-elles gérer des fluctuations à l'échelle journalière, hebdomadaire, saisonnière ? Les réponses à ces questions sont en fait très dépendantes des zones géographiques considérées. Le besoin de flexibilité n'est pas le même au nord de l'Europe, peu ensoleillée et marquée par une forte alternance saisonnière du besoin de chauffage, qu'à l'équateur, où une production photovoltaïque serait moins saisonnière et en phase avec les besoins de froid : à 12h, en été. Dans ce cadre d'un développement massif des énergies bas carbone dans le monde, une réflexion globale doit être menée, pour déterminer où une technologie de production ou de stockage est la mieux exploitée, notamment dans une logique de développement durable et de juste répartition des ressources, adaptée aux besoins de chacun.

In the context of a global development of low-carbon energies, a comprehensive reflection is necessary to determine where power generation or storage technologies are best suited and exploited, particularly in the context if a fair resource allocation, adapted to the needs of each region. Here, the term 'fair' is used to refer to an energy supply that would be distributed equitably across the earth, allowing everyone to access an equivalent standard of living. Many countries tend to massively develop variable renewable energy sources such as wind and solar photovoltaics (PV), while decreasing the share of dispatchable thermal sources. This will require to rethinking energy system management. Nevertheless, this issue is highly dependent on the geographical areas considered. Indeed, energy requirements and potential differ between regions: Northern Europe, with its low sunlight and strong seasonal heating demand, has different requirements compared to the equator, where solar PV production is less seasonal and matches cooling needs during the day in summer. The objective of this research is to assess global energy needs and optimize resource allocation for low-carbon energy production and storage. By considering geographical variations -- mainly energy demand patterns, low-carbon energy sources potential -- and resource availability (raw materials limitations and GHG budgets) , the study aims to identify opportunities for maximizing low-carbon energy supply while minimizing environmental impact.