Comment l'énergie propre a gardé les lumières de la Californie allumées pendant une vague de chaleur historiquement extrême

Le réseau électrique californien est à l'avant-garde de deux tendances incontournables : ajouter des quantités massives d'énergie renouvelable et faire face à la chaleur extrême provoquée par le changement climatique. La vague de chaleur de deux semaines de septembre, qui a enflammé l'État avec le "le plus chaud et le plus long” des températures record, ont mis le réseau californien à rude épreuve – mais malgré une demande d'électricité record, les lumières sont restées allumées.

Alors, comment l'État avec les objectifs de déploiement d'énergie renouvelable les plus ambitieux des États-Unis a-t-il évité les pannes d'électricité pendant l'une des vagues de chaleur les plus extrêmes de l'histoire du pays ?

La réponse peut sembler ironique - la Californie a résisté à cette vague de chaleur historique parce qu'elle a misé sur les technologies d'énergie propre comme l'éolien, le solaire, le stockage sur batterie et la réponse à la demande. Alors que l'État accélère vers son objectif de 100 % d'énergie renouvelable d'ici 2045 tout en planifiant un avenir plus chaud et plus sec où les conditions météorologiques extrêmes sont la norme, l'expérience de résilience du réseau de la Californie présente un modèle à suivre pour les autres États.

Silvio Marcacci, directeur de la communication d'Energy Innovation, s'est entretenu avec Ric O'Connell, directeur exécutif de GridLab sur la façon dont les batteries, les énergies renouvelables et les clients ont empêché les pannes d'électricité - et comment les États peuvent ajouter une technologie d'énergie propre pour accroître la résilience du réseau face au changement climatique.

Q : La Californie a ajouté une quantité importante de capacité de batterie ces dernières années pour améliorer la fiabilité du réseau. Quel rôle ont-ils joué en gardant les lumières allumées, et joueront-ils un rôle plus important à l'avenir ?

La récente vague de chaleur a montré que le stockage sur batterie à l'échelle du réseau est arrivé en masse en Californie. En 2020, l'État n'avait que 250 mégawatts de batteries installées sur son réseau, sur une charge de pointe totale à l'échelle de l'État de 52 gigawatts (GW). Lors de la vague de chaleur de la semaine dernière, la Californie disposait de plus de 3.2 GW de batteries soutenant le réseau, soit plus de capacité que la centrale nucléaire de Diablo Canyon. Ces batteries fournissent généralement quatre heures d'énergie, soit 150 fois plus d'énergie qu'il y a deux ans. Les batteries ont joué un rôle essentiel dans le maintien du fonctionnement du réseau, et sans elles, nous aurions connu des pannes de courant.

Le réseau californien possède la capacité de batterie la plus installée de tous les réseaux du monde, et les États-Unis ont mené l'investissement mondial dans le stockage de batterie à l'échelle du réseau avec près de la moitié de tous les investissements l'année dernière. En investissant dans le stockage de l'énergie, l'État a accru sa résilience face aux conditions météorologiques extrêmes.

Mais ce n'est que le début - de plus en plus de batteries sont mises en ligne en Californie. Plus tôt cette année, la California Public Utilities Commission a publié son plan système préféré, qui comprend 15 GW de nouvelles ressources de stockage et de réponse à la demande à installer d'ici 2032. Plus de 90 GW de batteries sont proposées dans la file d'attente d'interconnexion de l'ISO de Californie, ce qui montre un fort intérêt commercial pour le stockage par batterie. Les batteries seront une ressource cruciale pour atteindre les objectifs ambitieux de la Californie en matière d'énergie propre, garantissant une capacité ferme suffisante pour maintenir le réseau en marche même en période sans énergie solaire ou éolienne.

Q : Les clients semblent également avoir joué leur rôle en répondant aux alertes SMS pour économiser de l'énergie. Comment voyez-vous ce résultat et quel rôle plus large la réponse à la demande peut-elle contribuer à la fiabilité ?

La réponse à la demande, où les clients réduisent leur consommation soit volontairement soit par compensation, joue un rôle essentiel dans la fiabilité du réseau et est un élément clé du portefeuille de ressources équilibrant l'offre et la demande. Dans des cas extrêmes comme la vague de chaleur de la semaine dernière, les opérateurs de réseau n'ont pas toujours suffisamment de production en ligne pour répondre à la charge. En fait, la plupart des réseaux prévoient d'avoir un petit nombre de pannes, car il est très coûteux de prévoir de répondre à la charge tout le temps.

L'extraordinaire alerte textuelle de mardi demandant aux clients de réduire leur demande d'électricité a réussi à éviter les pannes d'électricité - elle a été suivie presque immédiatement par une baisse de la demande d'environ 2 GW. Mais ce type de mécanisme ne peut fonctionner que dans des situations limitées et ne peut être sollicité plus d'une ou deux fois par an.

Idéalement, la Californie renforcera ses programmes de réponse à la demande, où les consommateurs sont payés pour réduire la demande, grâce à l'automatisation comme les thermostats intelligents et d'autres nouvelles technologies. Un nouveau programme de l'utilitaire PG&E a récompensé les clients qui ont réduit leur demande pendant la canicule avec 2 $ pour chaque kilowattheure d'énergie économisé. Plus de 1.5 million de clients ont été inscrits au programme, et c'est un modèle intéressant à considérer dans tout l'État.

Q : Le réseau a-t-il connu des pannes, et si oui, quelle en était la cause ?

Certaines pannes localisées ont été causées par une surcharge des transformateurs de distribution due à la chaleur, et la ville de Healdsburg a mal compris le niveau d'urgence de l'opérateur du réseau et a commencé le délestage (pannes roulantes) avant qu'on ne le lui demande, mais dans l'ensemble, le réseau a bien résisté.

Les conditions météorologiques auxquelles l'État et le reste de l'Ouest étaient confrontés étaient prolongées et extrêmes. Non seulement le temps chaud signifie une charge record pour le réseau, mais cela signifie également que des températures sévères peuvent forcer l'équipement à se déconnecter. Les planificateurs de réseau doivent reconnaître que le changement climatique fait passer les températures historiques de l'extrême à la normale et planifier davantage de ces tempêtes de chaleur extrêmes, à l'échelle de l'Ouest et de longue durée.

Q : Comment la production solaire et éolienne a-t-elle aidé à équilibrer l'offre et la demande ? Les investissements dans les énergies renouvelables de la Californie ont-ils été mis en ligne assez rapidement pour suivre le rythme des besoins de fiabilité ?

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GW d'électricité au réseau californien la semaine dernière de 9h00 à 5h00 chaque jour, soit environ un quart de la demande totale. Les heures du soir de 4 h 00 à 9 h 00 étaient les moments où le réseau était le plus sollicité, car la production solaire diminue mais la demande reste élevée. C'est à ce moment que les batteries aidaient le réseau, se chargeant à midi et se déchargeant en début de soirée. Mardi, jour le plus chaud de la canicule et jour de la plus grande tension sur le réseau, le vent s'est levé dans la soirée et a fourni 2.7 GW d'électricité.

Alors que nous avons traversé la semaine dernière avec la grille intacte, la Californie ne devrait pas avoir à subir des appels aussi serrés à l'avenir. L'État se précipite pour installer plus de solaire, d'éolien, de batteries, ainsi que de transmission pour connecter toutes ces nouvelles ressources au réseau.

Cependant, les défis de la chaîne d'approvisionnement avec l'énergie solaire et les batteries ont retardé de nombreux projets, empêchant l'État d'atteindre ses objectifs. De plus, le rythme de développement du transport n'a pas suivi la demande, laissant de nombreux projets bloqués dans la file d'attente en attendant de se connecter au réseau. L'État a besoin d'un plan complet pour déployer de nouveaux projets et débloquer le blocage du développement du transport afin qu'il puisse atteindre ses objectifs d'énergie propre.