Institut de l’énergie et de la recherche climatique : analyse technico-économique des systèmes (IEK-3)

L’IEK-3 mène des travaux de recherche scientifique multi-technologies, portant sur les solutions technologiques, les chaînes de valeur et la performance sur le marché de systèmes énergétiques futurs compatibles avec le couplage des secteurs, dans la lignée des objectifs de la COP 21 et du gouvernement fédéral allemand. Il a pour mission de modéliser le système énergétique complet de l’Allemagne et de ses régions, de l’Europe et des régions du monde qui importent de l’énergie. Ses travaux fournissent des connaissances qui bénéficient aux décideurs politiques et économiques dans le cadre la transformation des systèmes énergétiques, mais sont également destinées à l’information du public.

Dans cette optique, l’IEK-3 a développé la suite logicielle ETHOS dont les fonctions de calcul peuvent déterminer, à partir de contraintes paramétrables, des systèmes énergétiques globaux intégrant tous les secteurs pour un coût minimum. Fondée sur plus de 14 thèses, la suite logicielle ETHOS (Energy Transformation Pathway Optimization Suite) traite en particulier la question du couplage des secteurs. Elle utilise de larges volumes de données déterminées et vérifiées, librement accessibles à partir de publications scientifiques, de cartes, de statistiques et d’autres sources. Tous les secteurs, dont l’électricité et le gaz, le transport, l’industrie et le secteur domestique, sont couverts. La suite prend en compte plus de 1 300 techniques, interconnectées par plus de 2 000 liaisons, de façon à identifier des solutions intéressantes et pertinentes sur le plan technique et économique. Le programme permet d’ajuster les données entrantes de manière à englober les aspects sociaux dans la simulation. L’IEK-3 fait partie d’un vaste réseau du fait de sa participation à différents projets en Allemagne et à des comités de travail à l’échelle internationale, par exemple au sein de l’Agence internationale de l’énergie.

Contribution au projet H2 ATLAS-AFRICA
L’IEK-3 fournit des données géographiques et temporelles extrêmement précises concernant aussi bien le potentiel en énergies renouvelables, avec analyse préalable de l’adéquation des ressources foncières, que le potentiel d’hydrogène vert pour l’Afrique de l’Ouest et l’Afrique australe. Elle joue donc un rôle significatif dans le projet. En particulier, l’équipe centralise ses propres résultats et ceux des différents partenaires dans un modèle de système. Celui-ci permet d’analyser les coûts et les potentialités de l’hydrogène vert en tenant compte de tous les facteurs externes applicables, comme les besoins énergétiques locaux ou la rareté des ressources hydriques. Le modèle fournit aussi un éclairage sur les options de transport de l’énergie et leurs coûts aux différents niveaux concernés, depuis les synergies locales jusqu’à l’exportation vers l’Allemagne. L’équipe traite ensuite les résultats pour en donner une présentation visuelle sous la forme d’une interface graphique accessible au public via une application Web.

L’équipe de l’IEK-3 apporte un soin particulier à toutes les analyses destinées à vérifier l’adéquation des sols au développement des énergies renouvelables, compte tenu des indications des partenaires africains et des données nationales et internationales, de façon à garantir la comparabilité des résultats dans le cadre du projet et au-delà. À partir de là, les chercheurs déterminent les sites susceptibles d’accueillir des installations de production d’électricité renouvelable et en déduisent des données géographiques et temporelles détaillées concernant le potentiel et les coûts de production d’électricité renouvelable, réparties par catégorie (énergie éolienne ou photovoltaïque) et par implantation (à terre ou offshore). Ces différentes étapes permettent d’établir le potentiel d’hydrogène vert local et d’évaluer les synergies d’un système énergétique intégré dans les régions de projet concernées. Cela comprend l’infrastructure complète de production d’hydrogène et la possibilité d’exporter l’hydrogène.

Les résultats dressent un tableau inédit, détaillé et systématique, depuis le potentiel en énergies renouvelables jusqu’au potentiel de production d’hydrogène pour l’Afrique de l’Ouest et l’Afrique australe. D’un niveau de détail sans précédent, ce tableau peut servir de base pour les décisions politiques et économiques futures. En outre, les approches développées sont aisément transposables à n’importe quelle région du monde.