Énergie et environnement

Énergie renouvelable: l'erreur de puissance de base

Énergie renouvelable: l'erreur de puissance de base


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Fournir de l'énergie de base à partir de sources renouvelables pour accroître davantage les énergies renouvelables est un défi, mais cela peut être réalisé. C'est ainsi.

Une critique courante de l'énergie renouvelable est que, parce qu'elle est intermittente, elle nécessite une alimentation de secours provenant de technologies énergétiques conventionnelles basées sur des combustibles fossiles tels que le gaz naturel. Un critique récent postant un commentaire sur un autre article sur Interesting Engineering a demandé comment le Royaume-Uni pourrait couvrir la demande de charge de base en hiver, citant un chiffre d'environ 32 GW et une demande de pointe d'environ 47 GW, lorsque le vent ne souffle pas et que le soleil ne souffle pas. ne brille pas.

Pour commencer, cette hypothèse est basée sur un certain nombre d'erreurs, l'une d'entre elles étant que nous avons déjà un système électrique parfaitement fiable. En fait, ce n’est pas le cas, pour la simple raison qu’une telle chose n’existe pas. En outre, certaines technologies d'énergie renouvelable, telles que le biogaz et la géothermie, peuvent en effet déjà fournir de l'énergie de base.

L’expérience de l’Allemagne

Malte Jansen est un expert en énergie travaillant avec l'Institut Fraunhofer d'Allemagne. M. Jansen a pris la parole lors d'un événement organisé en juillet de cette année par l'Energy & Climate Intelligence Unit (ECIU), une organisation à but non lucratif qui soutient un débat éclairé sur les questions énergétiques et climatiques au Royaume-Uni. Jansen dirige un projet en Allemagne appelé Kombikraftwerk qui modélise la mise en œuvre d'un réseau d'énergie 100% renouvelable. Dans ce scénario allemand, les générateurs renouvelables les plus importants sont l'éolien, le solaire et la biomasse. La forme la plus importante de stockage d'énergie est supposée être la conversion de l'électricité renouvelable en méthane, aux côtés des centrales électriques de pompage, des batteries et de l'électricité en gaz. Les stations de cogénération décentralisées et les centrales à gaz centralisées utilisant du biogaz (méthane) peuvent convertir le biogaz en électricité, agissant ainsi comme des centrales de réserve pour les périodes où il y a peu de vent ou de soleil. En une heure de forte charge, avec peu de production éolienne et solaire, les centrales au méthane génèrent une valeur maximale de 43 GW.

Deux mécanismes différents ont été modélisés pour la stabilisation de fréquence. L'une d'elles concerne le principal changement de fréquence à court terme résultant d'une panne soudaine d'un gros générateur. Dans ce cas, l'énergie manquante est prélevée sur les masses rotatives des centrales thermiques et hydroélectriques. Après ce mécanisme de stabilisation passive, la puissance d'équilibrage primaire provient des centrales prévues, alimentées en quelques secondes. Ceux-ci fournissent plus de puissance, stabilisant à nouveau la fréquence. Cependant, si la période de fourniture complète de la puissance d'équilibrage reste à 30 secondes, la fréquence après une telle panne est trop faible pour une alimentation en énergie renouvelable élevée, étant donné que les centrales éoliennes et solaires ne peuvent pas fournir de masse tournante pour le réseau. Pour cette raison, le modèle simule des temps de réaction beaucoup plus rapides pour le système incorporant l'énergie solaire et éolienne, l'énergie au gaz et les batteries, résolvant ainsi le problème.

Des prélèvements aussi rapides de ces systèmes sont déjà possibles, permettant ainsi aux énergies renouvelables de compenser le manque de masse tournante. Le système nécessite de grandes capacités de stockage pour une alimentation complète et les différents systèmes décentralisés doivent être mis en réseau afin de compenser les fluctuations de fréquence et de tension locale.

Des essais sur le terrain ont également été menés parallèlement aux simulations afin de prouver la capacité d'un tel système à fournir une réserve de contrôle. Les différents systèmes d'énergie renouvelable - éolien, solaire, biomasse, géothermie, hydroélectrique, stockage d'énergie et centrales de secours - peuvent être combinés pour former une centrale électrique virtuelle qui peut non seulement produire de l'électricité mais également fournir une énergie d'équilibrage. L’équilibre géographique en ce qui concerne l’énergie éolienne est un avantage majeur, dans la mesure où il y a rarement une situation où il n’ya «aucun vent nulle part». Les parcs éoliens de différentes régions doivent donc être mis en réseau. De plus, les prévisions météorologiques pour les grandes régions sont plus précises. Les prévisions utilisées pour prédire la puissance générée par les systèmes d'énergie éolienne et solaire s'améliorent régulièrement et cela signifie que l'énergie de ces systèmes devient de plus en plus prévisible, leur permettant ainsi de contribuer à la stabilisation de la fréquence.

Le principal problème à l'heure actuelle est que les conditions-cadres du marché de l'équilibrage empêchent les sources d'énergie renouvelables de fournir ces services. Cela signifie que la transformation du système énergétique qui est déjà en cours de mise en œuvre devrait également inclure le marché de l'équilibrage, offrant des opportunités pour les sources d'énergie renouvelables de participer. Cela peut être réalisé en prévoyant des délais et des délais d’annonce des appels d’offres plus courts. Cela permettrait également aux systèmes d'énergie renouvelable basés sur la conversion du gaz renouvelable en électricité d'accéder au marché.

«Lorsque la demande dépasse l'offre, la demande non essentielle est réduite et les systèmes de stockage de sauvegarde activés», explique le directeur Richard Black sur le site Web de l'ECIU. «Lorsque l'offre dépasse la demande, l'énergie de réserve est utilisée pour des choses comme la production d'hydrogène pour une utilisation ultérieure ou pour le chauffage, ou est exportée. La solution exacte pour une situation donnée est en grande partie élaborée par le marché: l'énergie éolienne et solaire a préséance lorsqu'ils produisent, car ils produisent de l'électricité essentiellement gratuite, et d'autres mesures du côté de l'offre ou de la demande interviennent en fonction du prix. La technologie intelligente lubrifie les roues décisionnelles. »

"Mais le vent ne souffle pas et le soleil ne brille pas tout le temps"

"Bien sûr", dit Richard Black, "mais il n'y a pas non plus de demande de pointe tout le temps, c'est pourquoi on l'appelle" demande de pointe "."

Pour que cela fonctionne, la grille doit être flexible. En d’autres termes, elle doit être modifiée afin d’être adaptable aux nouveaux systèmes d’énergie renouvelable qui arrivent. Selon un autre orateur de l’ECIU, le professeur Catherine Mitchell de l’université d’Exeter, la demande globale doit être réduite en rendant l’utilisation de l’énergie plus efficace. La charge de pointe doit alors être déplacée à d'autres moments de la journée, en utilisant le stockage d'énergie. Enfin, il faut une flexibilité à court terme pour capter les fluctuations aléatoires.

Utiliser le biogaz pour produire de l'électricité

Une autre solution consiste à brûler du biogaz. Cela peut être produit par la digestion anaérobie des fermes et par le traitement des déchets alimentaires, ce qui est un problème majeur dans de nombreux pays, dont une grande partie est actuellement mise en décharge. Le gaz peut être stocké sous terre. Malheureusement, le secteur de la DA au Royaume-Uni est beaucoup moins développé que l'Allemagne à l'heure actuelle, mais à y regarder de plus près, il a en fait un potentiel énorme.

Selon l'Anaerobic Digestion and Bioresources Association (ADBA), le biogaz des usines de digestion anaérobie (DA) peut satisfaire jusqu'à 30% de la demande intérieure de gaz ou d'électricité du Royaume-Uni, soit plus de 80 terrawatt heures (TWh). En 2014, selon un rapport du Bureau parlementaire de la science et de la technologie (POST), le biogaz représentait 7 pour cent de l'approvisionnement en gaz indigène du Royaume-Uni, fourni par les usines AD et le gaz de décharge. Les chiffres ont montré que le secteur de la DA en Écosse pourrait croître de 200 pour cent au cours des deux prochaines années, tandis que le biogaz produit par le secteur agricole britannique a entraîné une augmentation de 40 pour cent de l'électricité à partir du biogaz. Selon les consultants britanniques en bioéconomie NNFCC sur leur portail AD, 1 tonne de déchets alimentaires peut générer environ 300 kWh d'énergie. La Renewable Energy Association (REA) estime que si tout le gaspillage alimentaire domestique du Royaume-Uni pourrait produire suffisamment d’électricité pour 350 000 foyers.

Une autre possibilité est le biogaz provenant d'excréments humains. L'ONU vient de publier un rapport affirmant que, dans le monde, le biogaz issu des déchets humains pourrait fournir de l'électricité à 138 millions de foyers.

Interconnecteurs

Il est également possible d'importer de l'énergie renouvelable de l'étranger via des interconnexions, des câbles sous-marins HVDC, à partir d'endroits tels que le Danemark, l'Allemagne et la Norvège. Le Royaume-Uni dispose déjà de telles interconnexions depuis l'Irlande, la France et les Pays-Bas et les mesures visant à développer une interconnexion entre le Royaume-Uni et la Norvège ont été initiées par un accord en mai de cette année. En outre, l'UE progresse rapidement dans ses projets de développement d'une Union européenne de l'énergie. Si cela réussit, l'Europe dans son ensemble aura encore progressé vers l'objectif de 100% d'électricité renouvelable, faisant taire les critiques.

Conclusion

Il existe de nombreux rapports qui vont vraiment dans les moindres détails sur la façon dont les pays du monde entier peuvent fonctionner entièrement ou presque entièrement sur les énergies renouvelables d'ici 2050. Par exemple, plus tôt cette année, Demand Energy Equality a été chargé par Greenpeace d'examiner cette question comme il s'applique au Royaume-Uni et a constaté que le pays pouvait atteindre 90% de fourniture d'énergie renouvelable, y compris plus de 80% de son électricité d'origine éolienne, solaire et marémotrice.

La puissance de base n’est donc pas du tout un problème, étant donné la volonté politique d’y parvenir. Le vrai problème, ce sont donc tous les intérêts acquis qui veulent s'accrocher à un système énergétique fossile obsolète et sale, malgré le fait que cette façon de faire démodée met rapidement en danger la Terre elle-même et tout ce qui y vit.


Voir la vidéo: Energies renouvelables, une vraie solution? (Octobre 2022).