Pour exploiter l'innovation dans les énergies renouvelables, rendre le réseau plus flexible

Le dernier jour d'avril de cette année était une journée de printemps typique en Californie. Le soleil brillait, le vent soufflait et l'eau de fonte printanière coulait. Avec des conditions idéales pour l'énergie solaire, éolienne et hydroélectrique, l'État a réalisé une première notable dans le domaine de l'énergie : pendant environ une heure, les énergies renouvelables ont fourni 100 % de l'électricité de la Californie et un aperçu alléchant d'un avenir net zéro.

Aussi important que soit ce jalon, l'État a encore un long chemin à parcourir avant d'avoir suffisamment de capacité pour alimenter son réseau en continu sans carbone. De nouvelles sources d'énergie renouvelable apparaissent tout le temps, de bardeaux solaires à fermes solaires, et éventuellement peut-être même routes solaires. Pour que ces innovations photovoltaïques aient le plus d'impact - en convertissant la lumière en électricité sans émission - nous devons construire un réseau qui peut assurer une alimentation fiable et constante car il intègre ces technologies.

« Nous avons besoin que de nouvelles sources d'énergie renouvelable émergent continuellement, mais il est essentiel d'assurer la fiabilité du réseau pour exploiter leurs promesses. Cette tension entre innovation et fiabilité est l'enjeu fondamental de la transition carbone. – Takajiro Ishikawa, président et chef de la direction de Mitsubishi Heavy Industries America

Une grille plus souple

L'ajout de plus de production d'énergie éolienne et solaire au réseau est essentiel à la transition vers l'abandon du carbone. Mais parce que ces sources ne sont pas constantes - le soleil et le vent, par nature, sont intermittents - il y aura inévitablement des moments où la production solaire et éolienne ne suffira pas à la demande. Cette variabilité complique la fourniture d'électricité sur un réseau qui doit équilibrer l'énergie produite avec l'énergie consommée seconde par seconde sans interruption.

Comme le note Takajiro Ishikawa, président et chef de la direction de Mitsubishi Heavy Industries America : « Nous avons besoin que de nouvelles sources d'énergie renouvelable émergent continuellement, mais il est essentiel de garantir la fiabilité du réseau pour exploiter leur promesse. Cette tension entre innovation et fiabilité est l'enjeu fondamental de la transition carbone.

Lorsque la demande d'électricité augmente, les compagnies d'électricité doivent être en mesure d'augmenter l'offre sans délai ; l'alternative est les baisses de tension et les pannes de courant. Concrètement, les fournisseurs d'électricité doivent maintenir leur capacité à produire plus d'électricité qu'ils n'en consomment à un moment donné. Pourtant, ils doivent augmenter cette capacité de manière stratégique et flexible, car lorsque la production dépasse la demande, les compagnies d'électricité doivent se débarrasser de la charge excédentaire pour maintenir la stabilité du réseau. Par exemple, le jour d'avril où la Californie a fourni 100 % de l'électricité nécessaire en utilisant des sources renouvelables, l'État a fini par vendre les électrons excédentaires à d'autres fournisseurs d'électricité.

Plus les énergies renouvelables sont introduites dans le réseau, plus le risque d'intermittence augmente et plus il est urgent d'équilibrer les charges rapidement et de manière transparente. Cette évolution du maillage crée un défi pour les producteurs. Une grande partie de l'infrastructure de production d'électricité existante nécessite trop de temps de démarrage pour être déployée rapidement.

"L'équilibre entre la réduction des émissions et la fiabilité est essentiel pour faire progresser la prospérité tout en réinventant le réseau pour un avenir énergétique propre." – Raul Pereda, président et chef de la direction de Mitsubishi Power Aero

Une solution est les turbines à gaz aéro-dérivées. Ils peuvent produire de l'électricité à la demande avec peu de temps de démarrage et la flexibilité nécessaire pour ensuite évoluer rapidement, ce qui permet d'adapter en permanence l'offre à la demande. Cela permet aux opérateurs de réseau d'ajouter plus d'énergies renouvelables à leurs réseaux sans sacrifier la fiabilité. Ces centrales de pointe sont prêtes en cas de besoin pour démarrer rapidement et combler les écarts entre la demande et la production d'autres sources. De plus, ces turbines peuvent fonctionner avec une gamme croissante de carburants, tels que le gaz naturel, le GNL, le propane et bientôt un mélange hydrogène-gaz naturel, leur permettant d'évoluer vers des solutions bas et sans carbone.

« L'équilibre entre la réduction des émissions et la fiabilité est essentiel pour faire progresser la prospérité tout en réinventant le réseau pour un avenir énergétique propre », déclare Raul Pereda, président et chef de la direction de Mitsubishi Power Aero, l'un des principaux fournisseurs de solutions énergétiques mondiales alimentées par des turbines à gaz aéro-dérivées.

À la recherche de gagnant-gagnant

Un réseau de plus en plus flexible ouvrira des opportunités pour capitaliser sur la richesse actuelle de l'innovation dans les énergies renouvelables. Par exemple, Projet Nexus, qui inaugure cet automne, fournira une preuve de concept pour l'exploitation de panneaux solaires sur les canaux qui transportent l'eau dans toute la Californie.

C'est le premier projet de ce genre aux États-Unis, mais le concept a pris de l'ampleur dans le climat chaud et sec de l'Inde rurale. Une récente étude a constaté que l'installation de panneaux solaires sur les 4,000 63 miles de canaux de la Californie pourrait empêcher 13 milliards de gallons d'eau de s'évaporer chaque année tout en fournissant XNUMX gigawatts d'électricité - environ la moitié de ce dont l'État a besoin pour atteindre ses objectifs en matière d'énergie renouvelable.

Solutions agrivoltaïques, qui placent des installations solaires sur des terres agricoles, offrent des scénarios gagnant-gagnant similaires. Les panneaux fournissent de bons microclimats pour les cultures qui aiment l'ombre ainsi que le fourrage pour les moutons, qui à leur tour gardent l'herbe et les mauvaises herbes taillées sans avoir besoin de brûler des combustibles fossiles.

La transition énergétique exige de nombreuses solutions de ce type. Dans notre monde de plus en plus électrifié, ils doivent travailler ensemble pour fournir une électricité propre et fiable 30h/XNUMX. Pour faire le XNUMX avril de la Californie^th jalon une réalité quotidienne, nous devons agir avec créativité, urgence et prévoyance pour répondre aux besoins énergétiques d'aujourd'hui tout en construisant le système énergétique flexible et résilient de demain.

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