Glossaire des termes du débat sur l'énergie

Glossaire des termes du débat sur l'énergie
Les lignes électriques à haute tension se situent à proximité d'un poste électrique à la périphérie de Sydney. Reuters

Le marché de l'énergie en Australie est un élément important de notre cycle quotidien d'informations. Au milieu de l'idéologie sans fin et de la politique qui règnent dans le secteur, des termes techniques tels que «pouvoir de base» et «génération dispatchable» sont lancés si souvent que le sens de ces termes risque de se perdre dans le débat public.

Le terme «crise énergétique» est bandé de manière assez vague avec une certaine confusion quant à savoir si la crise concerne les prix ou la sécurité de l’approvisionnement. La politique en la matière est infernale et en grande partie évitable si toutes les parties avaient porté une attention constante et fondée sur des principes à la politique énergétique au cours des années 20 depuis la formation du Marché national de l'énergie.

Cela vaut la peine de mettre les choses au clair sur la signification de certains de ces termes et leur lien avec les politiques climatiques, les nouvelles technologies et l'évolution des réformes et de la réglementation du marché en Australie.

Ce glossaire, qui n’est nullement exhaustif, est un premier pas.

Puissance de base

La charge de base correspond aux ressources de production qui fonctionnent généralement de manière continue toute l'année et fonctionnent à des niveaux de production stables. Le fonctionnement continu des ressources en base est rentable du fait de la faiblesse de leurs coûts de fonctionnement par rapport aux autres sources d’énergie. La valeur des installations de base est essentiellement économique et n'est pas liée à leur capacité à suivre la demande du système, qui varie constamment.

Les centrales de base comprennent des centrales à cycle combiné alimentées au charbon et au gaz. Cependant, l’international australien engagement réduire les émissions de carbone, c'est réduire la viabilité économique des sources de base traditionnelles.

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Les centrales au charbon comme celle de Loy Yang sont progressivement mises hors service.

Marché de gros (le «marché national de l'énergie»)

L'expression «marché national de l'énergie» prête à confusion, car elle fait référence à un marché concurrentiel de l'énergie de gros, principalement sur la côte est de l'Australie. Il n'inclut pas l'Australie occidentale ni le Territoire du Nord et inclut également le système de gaz. Le marché national de l’énergie permet à toutes sortes de sources d’énergie de se connecter au système de transport pour répondre aux besoins en énergie à grande échelle.

Cependant, l’industrie parle de «marché de l’énergie» ou même de «NEM». Elle peut également englober toute la chaîne logistique, y compris les réseaux de transmission de tension, de distribution moyenne et basse tension, ainsi que la vente au détail au consommateur final. Les prix que les consommateurs voient incluent tous ces aspects de la chaîne d'approvisionnement. Cela peut ajouter beaucoup à la confusion.

Le marché de gros est qualifié de «marché» car il existe une concurrence entre les producteurs. Chaque générateur place des «enchères» de prix quotidiennes pour vendre de l'électricité et ajuste les quantités dans des fourchettes de prix allant jusqu'à 10 toutes les cinq minutes. Ainsi, la vente d’électricité est adaptée à l’énergie disponible et aux performances du groupe électrogène.

Le marché s'efforce de répartir efficacement toutes les ressources variables et «dispatchables» afin de minimiser le coût de l'électricité. le Opérateur australien du marché de l'énergie (AEMO) coordonne le marché national de l'énergie.

Prix ​​de gros

Le prix de gros «au comptant» auquel l'électricité est négociée dans le NEM est basé sur les offres de générateur les plus acceptées pour équilibrer l'offre et la demande dans chaque région. Cela a pour but d'encourager un comportement efficace des producteurs, ainsi que de coordonner une gestion efficace des ressources.

Stockage

Le stockage fait référence à l'énergie capturée pour une utilisation ultérieure, généralement dans une batterie. Le stockage de l’électricité a été coûteux par le passé, mais l’amélioration des technologies de la batterie devrait continuer à faire baisser le coût de ce stockage. Par exemple, batteries lithium-ion ont été développés pour les communications mobiles et les ordinateurs portables, mais sont en train d’être améliorés pour les véhicules électriques et le stockage d’énergie à grande échelle.

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Les batteries lithium-ion ont été développées pour les téléphones mobiles, mais sont maintenant utilisées dans des véhicules électriques tels que les modèles S et X de Tesla Inc. Reuters

En raison des niveaux de stockage traditionnellement bas dans le système, de l'électricité doit être générée dans les secondes qui suivent, sinon la stabilité du système peut être mise en péril. La technologie de stockage deviendra de plus en plus utile à mesure que le marché de l’énergie éolienne et solaire augmente. Avec la baisse des coûts de diverses technologies de batterie, cela deviendra plus facile à livrer.

Demande (et demande de pointe)

La demande fait référence à la quantité d’électricité nécessaire pour satisfaire les niveaux de consommation à un moment donné. L'électricité correspond au taux de consommation d'énergie en mégawatts (millions de watts ou MW), tandis que l'énergie exprimée en mégawattheures (MWh) correspond à la consommation totale sur une période, telle qu'un jour, un mois ou une année.

La demande de pointe correspond au taux de consommation d'énergie le plus élevé requis au cours d'une saison donnée, tel que le chauffage en hiver ou le refroidissement en été. Il s'agit d'une mesure essentielle car elle détermine la quantité d'équipement de production nécessaire pour couvrir les pannes imprévues et maintenir un approvisionnement fiable.

Génération distribuable

La production distribuable est une production à base de combustibles fossiles ou d'hydroélectricité pouvant être contrôlée pour équilibrer l'offre et la demande en électricité. Des centrales plus flexibles fonctionnant au gaz naturel (telles que des turbines à gaz à cycle ouvert ou des centrales hydroélectriques) peuvent fonctionner à chargement partiel et réagir aux changements à court terme de l'offre et de la demande.

La flexibilité est la clé ici. Le stockage peut également apporter de la flexibilité, que ce soit à partir de batteries ou de stockage hydroélectrique à pompe. La nécessité de telles ressources devient de plus en plus urgente en raison de retraite centrales de base plus anciennes et le nombre croissant de sources d’énergie à moindre intensité d’émission.

Contrôle de fréquence

Les générateurs synchrones dans les centrales tournent autour de 50 par seconde. Cette vitesse est appelée «fréquence» (notée Hertz, symbole Hz). Contrôler cette fréquence constante est essentiel au maintien de la fiabilité.

En cas de perte de production quelque part, le réseau électrique utilise d’autres centrales. Cela provoque le ralentissement des rotors de ces générateurs et la chute de la fréquence du système. Un paramètre clé est ce que l'on appelle le «taux maximal de changement de fréquence». Plus la fréquence change rapidement, moins le temps est disponible pour prendre des mesures correctives.

Inertia

L'inertie fait référence à la capacité d'un système à maintenir une fréquence constante après un déséquilibre important entre la production et la charge. Plus l'inertie est élevée, plus le taux de changement de fréquence après une perturbation est lent.

Une préoccupation essentielle est que l'inertie doit presque toujours être suffisante pour permettre une alimentation stable. Étant donné que de nombreuses centrales au charbon sont mises à la retraite, l'inertie est en chute libre.

En fin de compte, les systèmes électriques devront fournir explicitement l'inertie en ajoutant des rotors synchrones (fonctionnant indépendamment de la production d'énergie) ou en fournissant d'autres commandes de système d'alimentation capables de réagir très rapidement aux écarts de fréquence du système d'alimentation. Celles-ci peuvent être basées sur une combinaison de stockage et d'électronique de puissance avancée déjà disponibles aujourd'hui.

Marchés régionaux au sein du marché national de l'énergie

Le marché national de l'énergie est constitué de cinq marchés régionaux interconnectés dans les États de l'est: le Queensland, la Nouvelle-Galles du Sud, Victoria, l'Australie du Sud et la Tasmanie. Cela reflète la manière dont les systèmes électriques ont été initialement mis en place sous les autorités de l'État.

Le marché national de l'énergie ne peut fonctionner comme un marché unique avec un prix unique en raison de deux facteurs importants. Il n’est pas rentable d’éliminer complètement les contraintes de transport d’énergie entre les régions d’État, et les pertes électriques dans le transport d’énergie signifient que chaque emplacement nécessite un prix différent pour refléter efficacement l’impact de ces pertes.

Lorsque les flux d’énergie sont importants entre les régions, les prix peuvent varier jusqu’à concurrence de 30% entre les régions en raison des pertes. Les prix sont élevés lorsqu'il y a pénurie d'électricité par rapport à la demande. Des prix négatifs se produisent lorsque la charge est inférieure à la génération stable minimum engagée. Pendant les périodes de prix élevés (généralement en raison d'une forte demande ou, moins fréquemment, d'une capacité inférieure), des différences de prix plus importantes peuvent se produire lorsque les interconnexions atteignent leurs limites, ce qui provoque l'envoi d'une production très coûteuse dans la région importatrice.

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Le marché national de l'énergie opère sur la côte est de l'Australie.

Interconnecteurs

Compte tenu des longues distances sur le marché national de l'énergie (4000 km, le plus long système d'alimentation synchrone au monde), la capacité de transport entre les régions étatiques est fortement limitée. Ces contraintes font l’objet d’un traitement spécial appelé «interconnexion».

Les pertes de puissance marginales sur ces interconnecteurs sont calculées toutes les cinq minutes pour assurer une répartition efficace des ressources et garantir que les prix au comptant dans chaque région sont efficaces et compatibles avec l'offre et la demande en vigueur. Toutefois, ces interconnecteurs ont une capacité limitée (en raison de la surchauffe et d’autres facteurs), et AEMO gère soigneusement leur utilisation pour assurer l’équilibrage et l’inertie pouvant être fournis dans toutes les régions.

Services auxiliaires et réserve tournante

Les services auxiliaires font référence à diverses méthodes requises par le marché pour un contrôle constant de la fréquence et de la tension. Ils maintiennent la qualité de l'approvisionnement et soutiennent la stabilité du système d'alimentation contre les perturbations. Ce contrôle de fréquence est nécessaire en fonctionnement normal pour maintenir l'équilibre continu entre l'offre et la demande en énergie. À cette fin, certaines capacités de production sont gardées en réserve afin de faire varier la production de haut en bas afin d'ajuster le niveau de production total du système.

Cette différence entre la puissance maximale et le niveau de fonctionnement inférieur est appelée "réserve tournante". Une réserve tournante est également nécessaire pour réduire la production afin de couvrir le débranchement soudain de la charge ou l’augmentation soudaine de l’énergie solaire ou éolienne.

Mises à niveau de transmission

La modernisation du réseau de transport, y compris des interconnexions, est un processus réglementaire complexe. Le transport a une valeur significative sur toute la chaîne d'approvisionnement en électricité, des producteurs aux consommateurs.

Cette valeur est facile à mesurer compte tenu des conditions du marché de l’électricité à tout moment. Mais il est difficile de prévoir quand ces interconnexions devront être construits ou remplacés, car certains actifs de transmission peuvent fonctionner pendant jusqu'à 80 années. Une coordination importante est nécessaire dans la planification des nouveaux investissements car l'emplacement et le moment du déploiement de la nouvelle capacité de production d'énergie renouvelable sont incertains et variables.

Fenêtres de règlement de prix 30 (et de cinq minutes)

Les producteurs reçoivent le prix au comptant pour l'ensemble de leur production et les consommateurs (via les détaillants) sont facturés au prix au comptant pour leur consommation par AEMO. Ce prix «de négociation» est calculé toutes les minutes 30 dans le but de traiter les flux de trésorerie (en moyenne du prix d'envoi sur cinq minutes). Ce processus s'appelle «règlement».

Un plan est en place pour passer au règlement en cinq minutes au cours des trois prochaines années. Cela aiderait à récompenser des ressources plus flexibles (y compris les batteries), car elles répondent plus efficacement à l'impact des changements soudains de la production.La Conversation

À propos des auteurs

Ariel Liebman, directrice adjointe de l'institut Monash Energy Materials and Systems, et maître de conférences à la faculté des technologies de l'information, Université de Monash et Ross Gawler, chercheur principal, Université de Monash

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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