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Energy/Technology/Environment Model

ETEM (Energy/Technology/Environment Model) est un modèle énergie/environnement de type « bottom-up » qui fournit une représentation détaillée des choix technologiques et énergétiques permettant de fournir à moindres coûts et moindres impacts environnementaux les services énergétiques de la région modélisée.

ETEM est inspiré des modèles de type MARKAL et TIMES (voir www.etsap.org), utilisés aux échelles locales, régionales, globales. Les applications actuelles d’ETEM concernent le canton de Genève, les régions lémanique et du canton de Berne en Suisse et le duché du Luxembourg. L’horizon de planification visé est, en général, l'année 2050.

ETEM est un programme facilement adaptable dont la maintenance est assurée par ORDECSYS, qui permet de représenter en détail le système énergétique de référence d'une région et d'explorer différents scénarios d'évolution en tenant compte de contraintes environnementales. Le programme lui-même est mis à disposition d'utilisateurs éventuels en application libre (open source) et l'utilisation d'optimiseurs eux aussi open source, comme glpsol ou ceux disponibles sur le site COIN-OR[1] (par exemple CLPL), permet de réduire les coûts de mise en œuvre.

Le système énergétique est décomposé en niveaux d'énergies primaires (gaz, eau, bois, charbon, géothermie, etc.), énergies finales (électricité, gaz, carburants, chaleur, eau chaude, etc.) et énergies utiles (services énergétiques demandés, par exemple transport, climatisation, etc). Un ensemble de technologies de production (centrale thermique, hydraulique, solaire, géothermique, etc.) et de demande (véhicules automobiles, systèmes de chauffage et de climatisation, etc.) assurent les transformations le long de la chaîne énergétique afin de satisfaire les demandes utiles. Ce faisant, ETEM calcule un cadastre d'émissions de polluants atmosphériques et de gaz à effet de serre liés à l'utilisation et à la localisation de ces technologies. Le modèle permet de comptabiliser les émissions, mais aussi de trouver une politique respectant une contrainte environnementale (par exemple une limitation des émissions de GES ou une contrainte sur les pics d'ozone en zone urbaine). ETEM propose un choix efficace en terme d'investissements et de plan de production. ETEM modélise implicitement le cycle de vie des technologies utilisées, et permet de travailler sur des horizons allant de quelques années à quelques dizaines d'années. La dimension énergétique des politiques de développement durable compatibles avec des objectifs environnementaux à long terme peut être ainsi analysée[2].

 Le système énergétique de référence (nous utilisons en abrégé l’acronyme anglais RES) est une représentation systémique des ressources primaires, de la conversion, du transport, de la distribution, et des usages finaux de diverses formes énergétiques. Il est composé́ de divers secteurs de demande de services énergétiques.

Dans le présent projet, nous présentons une méthode de construction d’un RES incluant un ensemble de technologies génériques, qui peut servir de point de départ à d'autres modélisations régionales. Des adaptations sont possibles et sont d’ailleurs recommandées pour coller au plus près aux spécificités régionales, par exemple pour affiner la représentation d’un secteur donné, ou pour en agréger un autre.

 Construire un modèle d’é́nergie nécessite de passer par plusieurs phases :

1. définir la liste des technologies de production/conversion et des technologies de demande;
2. évaluer les capacités résiduelles de toutes ces technologies (c'est à dire les capacités déjà installées et leurs durées de vie résiduelles) et définir les demandes utiles (prestations) pour l'année ou la période en cours;
3. réaliser une projection des demandes utiles en s’appuyant sur des indicateurs d’é́volution de la demande, comme la population, le PIB, l’é́volution du ré́seau routier, la température, etc;
4. calibrer le modèle sur la première pé́riode de la modélisation, correspondant souvent à l’anné́e de base, et en s'assurant que la solution apporté́e par le modèle est compatible avec les données statistiques relevées pour cette période.

L’objectif du projet est de proposer une méthodologie pouvant s’appliquer dans n’importe quelle région, et de valider cette méthode en l’appliquant sur la région Midi-Pyrénées. L’application du modèle à un cas précis, tel que la région Midi-Pyrénées, offre aussi l’opportunité de bonifier la méthodologie générale, à savoir de tirer partie de l’application en Midi-Pyrénées pour en ressortir une méthodologie globale. C’est d’ailleurs l’une des forces de ce projet : pouvoir développer à la fois une version générique du modèle et une version appliquée à une région précise, et bénéficier des synergies entre ces deux types de développement.

[1] www.coin-or.org

[2] Un exemple d'application à l'exploration du futur des automobiles à pile à combustible est présenté dans Caratti et al. 2003.

La voiture électrique, une technologie importante qui contribue à l'atténuation et à l'adaptation.