Le programme de recherche en modélisation prospective du Centre de Mathématiques Appliquées repose sur l’optimisation d’une représentation technico-économique du système énergétique à l’aide du modèle MARKAL-TIMES (MARKet ALlocation/The Integrated Markal Efom System). Ces modèles de planification long terme sont au centre des activités de modélisation de la Chaire.

MARKAL-TIMES est un corpus méthodologique développé dans le cadre de l’ETSAP (Energy Technology Systems Analysis Program), un consortium international sous l’égide de l’Agence internationale de l’énergie (dont le CMA est le représentant officiel du gouvernement français à l’AIE/ETSAP). Les périmètres géographiques de déploiement de cette approche au CMA sont la France (TIMES-France), l’Europe et le Monde (TIAM-FR).

Responsable : Edi ASSOUMOU (CMA MINES ParisTech)

Les modèles de planification à long terme issus de la famille des modèles MARKAL/TIMES (MARKet ALlocation/ The Integrated Markal Efom System) sont au centre des activités de modélisation de la Chaire. Cette démarche repose sur l’optimisation d’une représentation technico-économique du système énergétique. Le corpus méthodologique sur lequel elle s’appuie est développé au sein de l’ETSAP (Energy Technology Systems Analysis Program), programme de coopération internationale sous l’égide de l’Agence Internationale de l’Energie, AIE. Les périmètres géographiques de déploiement de cette approche au CMA sont la France, l’Europe et le Monde. Le CMA a particulièrement investi dans le développement du modèle France, unique, pour lequel des développements et améliorations sont permanents depuis 2003.

D’abord focalisé sur la question électrique, le modèle a évolué successivement vers une représentation d’ensemble du système énergétique, puis vers un raffinement de certains sous-secteurs ou modules. Ces évolutions continues concernent notamment la biomasse, le secteur électrique, les secteurs résidentiels et des transports, et la révision des bases de données technologiques. Le modèle TIMES-France permet d’évaluer pour la France les implications de différents scénarios énergétiques : le facteur 4, la valeur du carbone, la sortie du nucléaire notamment.

Dans le cadre de travaux de thèses récents, des approfondissements ont en particulier été menés sur la représentation de la flexibilité dans les systèmes multi-énergies, sur les filières gazières alternatives (power to gaz et biométhane), ainsi que sur l’influence d’une évolution des modes de vie sur le niveau de demande de services énergétiques des ménages.

Les travaux de thèse d’Ariane MILLOT vont permettre une mise à jour et un recalibrage du modèle ainsi qu’une analyse des enjeux posés par les objectifs actuels de transition énergétique Française. En savoir plus…

Responsable : Sandrine SELOSSE (CMA MINES ParisTech)

Le CMA développe également le modèle TIAM-FR (Times Integrated Assessment Model) qui est la version française du modèle monde TIAM, de la famille des modèles ETSAP-TIMES.

A l’aide de l’outil TIAM-FR, sont développés des scénarios de contraintes carbone afin de mettre en avant les impacts régionaux des enjeux mondiaux d’engagements de réductions d’émissions de CO2 de différentes régions du monde (Accord de Paris). Parallèlement à ces scénarios, sont développés des scénarios de déploiement de technologies, par exemple de capture et séquestration du carbone, qui permettent de discuter la plausibilité technico-économique des politiques climatiques.

Quelques travaux probants : la concentration atmosphérique de CO2, les émissions mondiales et régionales de GES, le coût marginal du CO2 en situation de contrainte d’émissions, le mix énergétique mondial et régional, les investissements technologiques ((BE)CSC, énergies renouvelables), suivant différentes régions du monde (15) et différents secteurs d’activités, etc..

TIAM-FR s’est notamment vu étendre à la prise en compte de différentes technologies de co-combustion de charbon et de biomasse (avec ou sans technologie de capture de CO2) et des scénarios de potentiels régionaux de séquestration de carbone (onshore, offshore) ont été étudiés et ont fait l’objet de publications. Les filières technologiques visant à la valorisation de la biomasse sont également discutées notamment grâce aux apports du travail de thèse de Seunwoo Kang sur les potentiels de biomasse à l’échelle mondiale et le développement d’un marché international de ces ressources.