Comment le réseau électrique américain évolue pour gérer le solaire et le vent

Comment le réseau électrique américain évolue pour gérer le solaire et le vent

Alors que les sources d'énergie renouvelables se banalisent, les systèmes de production et de distribution d'électricité font l'objet d'une transformation extrême

L'énergie renouvelable est à la hausse. Environ 15% de l’électricité produite aux États-Unis provient de sources renouvelables telles que l’énergie éolienne, solaire, géothermique, hydroélectrique et la biomasse, ce qui représente un million 64 du million 411 millions de mégawattheures (MWH) de électricité totale produite en juillet 2019, selon la US Energy Information Administration. C'est un bond de seulement 9 il y a dix ans. Des parcs éoliens à grande échelle aux panneaux simples installés sur les toits, l’énergie renouvelable est passée du nouveau au banal.

De nombreux environnementalistes s’interrogent sur l’avenir de l’énergie aux États-Unis dans le cadre de cette tendance. Projet Ensia Answers, dans laquelle les lecteurs suggèrent des sujets à explorer dans de futurs articles, la croissance des énergies renouvelables a incité la lectrice Cynthia Pannucci à poser cette question: «Le soutien financier des technologies des énergies renouvelables aux États-Unis semble fort à présent. Notre [réseau électrique] est-il prêt à l'utiliser efficacement? "

La réponse courte à cette question est non. Mais comme les énergies renouvelables occupent une place plus importante dans le pool d’électricité généré aux États-Unis, le «réseau» - réseau de production d’électricité, lignes de transport à haute tension, sous-stations et lignes de distribution alimentant les foyers et les entreprises - est en cours de mise à jour. accommoder.

Comment le réseau électrique américain évolue pour gérer le solaire et le vent

Domaine public | Source: US Energy Information Administration, Electric Power Monthly. Cliquez pour agrandir

Les producteurs d’électricité et les entreprises de services publics qui distribuent cette électricité à des ménages et à des entreprises de tout le pays s’efforcent de faciliter l’alimentation des sources d’énergie renouvelables, selon John Jimison, directeur exécutif de Américains pour un réseau d'énergie propre, groupe de défense des droits sans but lucratif axé sur la modernisation du réseau. «La base de la transition est la nécessité de sortir de l'énergie à base de carbone et de cesser d'émettre des gaz à effet de serre», a déclaré Jimison. "C'est une priorité pour tous ceux qui comprennent la science."

L'intégration des énergies renouvelables dans le réseau électrique présente des avantages évidents pour l'environnement. Toutefois, la mise à niveau d'une vaste infrastructure composée de milliers d'entreprises de services publics et d'un réseau de lignes de transport à haute tension est compliquée.

Le réseau a été construit selon un modèle à sens unique, dans lequel l’énergie est générée sur des sites centralisés et envoyée aux utilisateurs finaux par le biais de lignes de distribution. Les installations de production d'énergie renouvelable, notamment solaire et éolienne, sont plus largement réparties. Les parcs solaires et éoliens peuvent alimenter le réseau électrique principal et les petites installations peuvent être branchées directement dans les maisons. Cela signifie que l'électricité provenant de telles sources qui pénètre dans le réseau par temps très ensoleillé ou très venteux représente une réserve d'énergie excédentaire qui peut être redirigée par le biais du réseau là où elle est le plus nécessaire. Outre les outils de gestion axés sur la demande tels que la tarification variable de la consommation d’électricité, de nouvelles formes de smart grid Les entreprises de services publics mettent en œuvre des technologies de l'information pour équilibrer ce flux d'énergie dans les deux sens.

Comment le réseau électrique américain évolue pour gérer le solaire et le vent

Domaine public | Wikimedia Commons.

Améliorer le réseau pour prendre en charge davantage d’énergie renouvelable suppose également une coordination entre les services publics des zones voisines afin d’équilibrer demande et offre, ainsi que la création de meilleures prévisions de la production solaire et éolienne afin d’anticiper les niveaux de production au fil des jours, a déclaré Ben York, ingénieur principal du projet le programme d’intégration des ressources énergétiques distribuées au Institut de recherche sur l'énergie électrique, une organisation à but non lucratif qui effectue des travaux de recherche et développement sur l’électricité. La mise en œuvre de ces changements, a-t-il déclaré, "pourrait également remettre en cause la stabilité du système de transmission, et les exploitants de système doivent effectuer des simulations détaillées pour s'assurer qu'ils disposent de ressources suffisantes pour faire face aux grands événements et en maintenir la fréquence".

L'augmentation de la quantité d'énergie renouvelable dans le réseau sera également nécessite beaucoup de piles. Les sources d'énergie renouvelables génèrent parfois plus d'électricité que nécessaire en temps réel. Afin de maintenir la capacité d'un service public à fournir précisément la quantité d'électricité appropriée à ses clients, de grandes batteries au lithium-ion sont désormais ajoutées aux sites d'énergie renouvelable pour stocker cette énergie et la distribuer en fonction des besoins.

Ces grosses batteries peuvent contenir plusieurs MWH d’électricité; le maison américaine moyenne utilise environ 10 MWH par an. Selon Gregory Wetstone, président et chef de la direction de la société à but non lucratif basée à Washington, alimenter le réseau américain en sources d'énergie renouvelables dépendra davantage de sources d'énergie renouvelable. Conseil américain de l'énergie renouvelable. Il a ajouté qu'une des priorités clés pour l'avenir sera de mieux inciter au développement du stockage de l'énergie. Son organisation fait partie d’une coalition appelant à la création d’un crédit d’impôt à l’investissement dans le stockage de l'énergie Loi de 2003 sur l'incitation fiscale et le déploiement de stockage d'énergie de 2019, qui a été présenté à la Chambre des représentants américaine plus tôt cette année.

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« Au cours des quatre dernières années, plus de 77 gigawatts de nouvelle énergie renouvelable a été ajouté au réseau. Avec la modernisation continue du réseau américain, nous pourrons en ajouter beaucoup plus », a déclaré Wetstone. «Il est toutefois important de noter qu’il n’existe pas de« réseau américain »unifié. Déménagement électricité à travers l'infrastructure électrique balkanisé du pays est un défi, et des interconnexions plus larges permettra plus d'énergie renouvelable d'accéder au marché « .

Le Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) explore les moyens de mieux intégrer les trois principales régions de la grille qui composent le système énergétique américain. Ces trois systèmes fonctionnent presque entièrement indépendamment les uns des autres, avec peu de capacité pour un à envoyer l'électricité excédentaire pour répondre aux exigences d'une autre. Dans le cadre de ses Étude de couture des interconnexions, NREL travaille avec des laboratoires nationaux, des universités et de l'industrie à développer de nouvelles façons de partager un bassin diversifié de sources d'énergie à travers ces trois systèmes. En cas de succès, cet effort pourrait faciliter l’alimentation en énergie éolienne abondante du Texas pour alimenter des systèmes dans des États comme le Tennessee et le Maine, ou l’énergie solaire du sud-ouest ensoleillé pour alimenter les maisons du nord-ouest nuageux.

Nombreux sont ceux qui pensent que le besoin de transition du réseau pour mieux s'adapter aux sources d’énergie renouvelables se poursuivra dans un avenir proche. «Tout changement dans la composition des ressources nécessite une planification minutieuse», déclare Wetstone, «mais nous savons qu'un réseau d'énergies renouvelables à forte pénétration est réalisable grâce à une transmission améliorée et à un déploiement étendu du stockage d'énergie et d'autres technologies avancées.

Pour répondre à la question initiale du lecteur d’Ensia Pannucci, le réseau n’est pas encore prêt à utiliser la technologie des énergies renouvelables. Mais il n'y a aucune raison pour laquelle il ne devrait pas pouvoir le faire - et de nombreuses raisons de le croire bientôt.

A propos de l'auteur

Nate Berg est un écrivain qui couvre les villes, la science et le design. Il est un ancien rédacteur à Les villes atlantiques et son travail a paru dans des publications telles que Le New York Times, Wired, Découvrir, Fast Company et notre Domus. Il est basé à Los Angeles.

Cet article a paru sur Ensia

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