ETEM : un outil d'évaluation stratégique des politiques énergétiques et environnementales au niveau régional et urbain

ETEM-SG, la dernière version du modèle ETEM adaptée à la représentation des réseaux intelligents dans les systèmes énergétiues régionaux.

ETEM est un outil d'aide à la conception d'un plan directeur du système énergétique d'une région urbaine. Il a été conçu par ORDECSYS en adaptant le modèle MARKAL-LITE développé au LOGILAB de l'Université de Genève (HEC).

En 2016 ETEM-SC a été utilisé pour analyser la transition vers un système énergétique durable dans le contexte de l'évolution de Doha vers un concept de *smart city" (projet financé par QNRF)

 

Tornado Tower à Doha où le projet s'est déroulé.

 

Luxembourg

Lisbonne

Thessalonique

Trois villes pour lesquelles des modèles ETEM ou MARKAL-LITE ont été utilisés.

L'Arc Lémanique

Le canton de Berne

La région Midi-Pyrénées

Trois régions dont les système énergétiques ont été récemment modélisés à l'aide de ETEM.

 

Energy Technology Environment Modelling

ETEM propose une modélisation de type "bottom-up" pour aider à concevoir un schéma directeur

Une publication récente décrivant une application du modèle ETEM pour la région de l'Arc Lémanique:

F. Babonneau, A. Haurie, G. Tarel and J. Thénié, Assessing the Future of Renewable and Smart Grid Technologies in Regional Energy Systems, Swiss Journal of Economics and Statistics, 148(2):229-273, 2012.

ETEM propose une évolution cohérente et optimisée de l'ensemble du système énergétique d'une région.

 

 

 

 

 

 

 

ETEM fournit une représentation d'un système énergétique de référence, avec les flux d'énergie promaire, secondaire, finale et utile.

ETEM est guidé par la demande en énergie utile. L'évolution de cette demande est obtenue en réalisant une projection à partir de certains indicateurs économiques, démographiques, climatiques et technologiques. Elle peut aussi être héritée d'un méta-modèle plus agrégé. ETEM peit prendre en compte une élasticité de la demande aux prix de l'énergie.

  • ETEM est  un modèle "riche" en description des technologies de production, transformation et utilisation de l'énergie.

  • SIG: Un système d'information géographique contribue à fournir les données de base (ici les centrales hydroélectriques et les zones de développement éolien en Midi-Pyrénées).

 

 

 

 

ETEM optimise les options énergétiques

ETEM et son prédécesseur MARKAL-LITE s'inspirent des modélisations MARKAL/TIMES ou MESSAGE (IIASA et AIEA). ETEM a précédé OSeMOSYS dans l'offre d'une solution "Open-source" à la modélisation énergétique intégrée. ETEM permet, en particulier de prendre en compte les effets des développements de réseaux intelligents et de maîtrise de la demande par des tarifications incitatives.

ETEM peut participer à l'élaboration et à la projection de cadastres d'émissions.


ETEM permet de représenter en détails (localisation et capacités installées) le système énergétique d'une région ou d'une agglomération. Le système énergétique de référence est décomposé en 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 (centrale thermique, hydraulique, solaire, géothermique, 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 lié à l'utilisation et à la localisation de ces technologies.

ETEM, Associé à l'outil d'optimisation par oracle OBOE, peut être mis en dialogue avec d'autres modèles de simulation, tels que des modèles de qualité de l'air ou des modèles du trafic automobile dans un réseau urbain

 

 

Pour plus d'informations:

  • Carlson D., Haurie A., J.-P. Vial and Zachary D.S., Large scale convex optimization methods for air quality policy, Automatica, pp. 385–395, January 2004.
  • Haurie A., J. Kübler, A. Clappier and H. vanden Bergh , A  Metamodeling Approach for Integrated Assessment of Air Quality Policies, Environmental Modeling and Assessment, Vol.9, pp. 1-12, 2003.

 

ETEM contribue à l'évaluation des politiques de développement durable dans le cadre d'un plan climat local.

Un article, soumis à la revue Sciences, Nature et Société, décrit une utilisation de ETEM-AR pour modéliser l'atténuation et l'adaptation au changement climatique pour le système énergétique de la région Midi-Pyrénées. (Cliquer sur PDF pour télecharger l'article).

PDF

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 peuvent être ainsi analysées.

 

ETEM modélise les émissions de polluants atmosphériques (PA) comme le NO2, SO2 ainsi que les gaz à effet de serre (GES), en particulier le CO2, liés à l'activité des technologies représentées. Il est capable de comptabiliser les émissions, mais aussi de trouver une politique respectant une contrainte environnementale (par exemple une limitation à une certaine valeur de Tonnes d'équivalent CO2 émise à une période donnée).

 

 

Un exemple d'application à l'exploration du futur des automobiles à pile à combustible est présenté dans l'article suivant :

P. Caratti, A. Haurie, D. Pinelli, D.S. Zachary, Exploring the Fuel Cell Car Future: an Integrated Energy Model at the City Level, in L. J. Sucharov, and C. A. Brebbia eds., Urban Transport IX, Proceedings Urban Transport 2003, Ninth International Conference on Urban Transport and the Environment in the 21st Century, 10 - 12 March 2003 Crete, Greece, WIT Press, Southampton, 2003, PDF.

 

ETEM, un outil d'aide à la décision adapté à un monde incertain

ETEM peut traiter l'incertitude concernant certaines données, par exemple la demande en chauffage, le prix de l'électricité, le rendement de la prochaine génération de luminaire, le coût d'installation d'une centrale ou d'un réseau, etc. ETEM propose une décision de couverture optimale qui est robuste face à l'incertitude modélisée. Pour ce faire, ETEM utilise l'outil DET2STO qui automatise l'intégration de l'incertitude représentée par des arbres d'événements dans des modèles d'optimisation dymamique.

 

Pour plus d'informations :

  • Fragnière E. and Haurie A., A stochastic programming model for energy/environment choices under uncertainty, Int. J. Environment and Pollution, Vol. 6, Nos. 4-6, pp.587-603, 1996.
  • J. Thénié, J.-Ph. Vial, Ch. van Delft, Automatic formulation of stochastic programs via an algebraic modeling language, Computational Management Science, 4(1), p.17-40, 2007.

ETEM met enoeuvre les techniques et méthodes de l'optimisation robuste pour prendre en compte les incertitudes qui ne sont pas probabilisées.

Babonneau F., Vial J.-P., and Apparigliato R., Robust optimization for environmental and energy planning. In J.A. Filar and A. Haurie, editors, Handbook on "Uncertainty and Environmental Decision Making", International Series in Operations Research and Management Science, pages 79-126. Springer Verlag, 2010

ETEM est libre, adaptable et durable

ETEM formule un problème de programmation linéaire (en version déterministe ou stochastique).  ETEM est un logiciel libre écrit dans un language de programmation libre et utilise des programmes d'optimisation libres. Le modèle est écrit en GMPL, language de modélisation algébrique libre, sous-ensemble d'AMPL, et l'optimiseur utilisé est glpsol. Puisque libre et écrit dans un language interprété libre, ETEM est ouvert à tout ajout spécifique, tant que le problème traité reste dans le cadre de la programmation linéaire.

Liens avec des projets de recherche européens

ETEM est l'aboutissement de recherches menées dans le cadre de plusieurs projets européens menés au LOGILAB de l'Université de Genève :

  • EUREKA AIDAIR
  • FP5 SUTRA
  • EUREKA WEBAIR


Vous pouvez consulter la présentation d'une modélisation bottom-up et stochastique en région urbaine qui a été faite lors de la 8ème journée Transport de l'ENPC en 2006 : document PDF ou vidéo FLASH.

Une présentation audio-visuelle du mode opératoire pour développer une modélisation ETEM-AR (projet GICC 2012) pour une région est accessible en cliquant ici. Présentation.

Si vous désirez plus d'informations sur le modèle ETEM, merci de nous contacter ou bien visiter le site internet dédié.