Solar est devenu le nouveau type de production d'électricité préféré au monde, selon les données mondiales montrant que plus de capacité solaire photovoltaïque (PV) est en cours d'installation que toute autre technologie de génération.

Dans le monde entier, des gigawatts 73 de nouvelle capacité solaire photovoltaïque nette ont été installés dans 2016. L'énergie éolienne arrive en deuxième position (55GW), le charbon étant relégué au troisième rang (52GW), suivi du gaz (37GW) et de l'hydroélectricité (28GW).

Ensemble, PV et vent représentent 5.5% de la production d'énergie actuelle (comme à la fin de 2016), mais surtout ils ont constitué près de la moitié de toute la nouvelle capacité de production nette installée dans le monde au cours de l'année dernière.

Il est probable que la construction de nouvelles centrales au charbon diminuera, peut-être assez rapidement, parce que le PV et le vent sont maintenant compétitifs sur le plan des coûts presque partout.

L'hydroélectricité reste importante dans les pays en développement qui ont encore des rivières à barrer. Parallèlement, d'autres technologies à faibles émissions comme le nucléaire, la bioénergie, l'énergie solaire thermique et l'énergie géothermique ont de faibles parts de marché.

Le PV et le vent ont maintenant de tels avantages en termes de coût, d'échelle de production et de chaînes d'approvisionnement difficile de voir toute autre technologie à faible émission les mettant au défi dans la prochaine décennie ou plus.

C'est certainement le cas en Australie, où le PV et le vent comprennent pratiquement toute la nouvelle capacité de production, et où la capacité du solaire photovoltaïque est définir pour atteindre 12GW par 2020. Le vent et le PV solaire sont en cours installé à un taux combiné d'environ 3GW par an, largement motivé par le gouvernement fédéral Cible d'énergie renouvelable (RET).

C'est deux fois plus que le taux des années récentes, et un retour positif à la croissance après plusieurs années d'activité modérée en raison de l'incertitude politique sur le RET.

Si ce taux est maintenu, alors par 2030 plus de la moitié de l'électricité australienne proviendra des énergies renouvelables et l'Australie aura respecté son engagement pris dans le cadre de l'accord de Paris sur le climat purement à travers les économies d'émissions dans l'industrie de l'électricité.

Pour aller plus loin, si l'Australie doublait le taux actuel d'installation PV et éolienne combinée à 6GW par an, elle atteindrait 100% d'électricité renouvelable dans environ 2033. Modélisation par mon groupe de recherche suggère que cela ne serait pas difficile, étant donné que ces technologies sont maintenant moins chères que l'électricité provenant du charbon et du gaz neufs.

Un avenir renouvelable à portée de main

La prescription d'un réseau d'électricité renouvelable 100% abordable, stable et réalisable est relativement simple:

1. Utilisez principalement PV et le vent. Ces technologies sont moins chères que d'autres technologies à faibles émissions, et l'Australie a beaucoup de soleil et de vent, ce qui explique pourquoi ces technologies ont déjà été largement déployées. Cela signifie que, par rapport à d'autres énergies renouvelables, ils ont des projections de prix plus fiables, et évitent la nécessité d'hypothèses héroïques sur le succès des options d'énergie propre plus spéculatives.

2. Distribuez la génération sur une très grande surface. L'épandage d'installations éoliennes et photovoltaïques sur de vastes zones - disons un million de kilomètres carrés entre le nord du Queensland et la Tasmanie - permet d'accéder à un large éventail de conditions météorologiques différentes et aide également à atténuer les pics de demande des utilisateurs.

3. Construire des interconnecteurs. Relier le vaste réseau de PV et de vent avec des lignes à haute tension du type déjà utilisé pour déplacer l'électricité entre les États.

4. Ajouter du stockage Le stockage peut aider à faire correspondre la production d'énergie avec les modèles de demande. L'option la moins chère est stockage d'énergie hydraulique pompée (PHES), avec le soutien de Batteries ainsi que gestion de la demande.

L'Australie a actuellement trois systèmes PHES - Tumut 3, Vallée du kangourouet Wivenhoe - qui sont tous sur les rivières. Mais il existe un grand nombre de sites potentiels hors-rivière.

Dans un Projet financé par le Agence australienne des énergies renouvelables, nous avons identifié à propos de Des sites 5,000 en Australie-Méridionale, dans le Queensland, en Tasmanie, dans le district de Canberra et dans le district d'Alice Springs qui sont potentiellement adaptés à l'hydro-pompage par pompage.

Chacun de ces sites a entre 7 et 1,000 fois le potentiel de stockage de la Batterie Tesla en cours d'installation pour supporter le réseau sud-australien. Qui plus est, l'énergie hydraulique pompée a une durée de vie de 50 années, par rapport aux années 8-15 pour les batteries.

Fait important, la plupart des sites potentiels de PHES sont situés près de l'endroit où les gens vivent et où de nouvelles fermes photovoltaïques et éoliennes sont construites.

Une fois que la recherche de sites en Nouvelle-Galles du Sud, Victoria et Western Australia est terminée, nous prévoyons de découvrir 70-100 fois plus de potentiel de stockage d'énergie PHES que nécessaire pour supporter un réseau d'électricité renouvelable 100% en Australie.

Gérer la grille

Les générateurs de combustibles fossiles fournissent actuellement un autre service au réseau, en plus de produire de l'électricité. Ils aident à équilibrer l'offre et la demande, sur des échelles de temps allant jusqu'à quelques secondes, grâce à «l'énergie inertielle» stockée dans leurs générateurs à grande rotation.

Mais à l'avenir, ce service peut être assuré par des générateurs similaires utilisés dans les systèmes hydrauliques pompés. Et l'offre et la demande peuvent également être associées à l'aide de batteries à réponse rapide, à la gestion de la demande et à «l'inertie synthétique» des parcs photovoltaïques et éoliens.

L'éolien et le photovoltaïque sont de plus en plus concurrentiels pour le gaz sur l'ensemble du marché de l'énergie. Le prix de l'énergie éolienne et photovoltaïque à grande échelle dans 2016 était A $ 65-78 par mégawatt heure. C'est en dessous de prix de gros actuel de l'électricité sur le marché national de l'électricité.

Des preuves anecdotiques abondantes suggèrent que le prix de l'énergie éolienne et photovoltaïque est tombé à A $ 60-70 par MWh cette année au fur et à mesure que l'industrie prend son envol. Les prix devraient plonger sous la barre des A $ 50 par MWh d'ici quelques années, pour correspondre aux prix de référence internationaux actuels. Ainsi, le coût net du passage à un système d'électricité renouvelable 100% au cours des prochaines années 15 est nul comparé à la poursuite de la construction et de l'entretien des installations du système actuel alimenté aux combustibles fossiles.

Le gaz ne peut plus concurrencer le vent et le PV pour la livraison de l'électricité. Pompes à chaleur électriques entraînent le gaz hors de l'eau et le chauffage des locaux. Même pour la livraison de chaleur à haute température pour l'industrie, le gaz doit coûter moins de A $ 10 par gigajoule pour concurrencer les fours électriques alimentés par l'énergie éolienne et photovoltaïque coûtant A $ 50 par MWh.

Fait important, plus le PV et l'éolien à faible coût sont déployés dans l'environnement électrique actuel à coût élevé, plus ils réduiront les prix.

Ensuite, il y a la question des autres types d'utilisation de l'énergie en plus de l'électricité - tels que le transport, le chauffage et l'industrie. Le moyen le moins cher de rendre ces sources d'énergie vertes est d'électrifier pratiquement tout, puis de les brancher sur un réseau électrique alimenté par des énergies renouvelables.

Une réduction de 55% des émissions australiennes de gaz à effet de serre peut être réalisée par la conversion du réseau électrique aux énergies renouvelables, ainsi que par l'adoption massive de véhicules électriques pour le transport terrestre et de pompes à chaleur électriques pour le chauffage et le refroidissement. Au-delà de cela, nous pouvons développer des voies électriques renouvelables pour fabriquer des carburants et des produits chimiques à base d'hydrocarbures, principalement par électrolyse de l'eau pour capter l'hydrogène et le carbone de l'atmosphère, pour obtenir une réduction 83% des émissions (17% émissions provenant principalement de l'agriculture et du défrichement).

Faire tout cela signifierait tripler la quantité d'électricité que nous produisons, selon l'estimation préliminaire de mon groupe de recherche.

Mais il n'y a pas de pénurie d'énergie solaire et éolienne pour y parvenir, et les prix baissent rapidement. Nous pouvons construire un avenir énergétique propre à un coût modeste si nous le voulons.

A propos de l'auteur

Andrew Blakers, professeur d'ingénierie, Université nationale australienne

Cet article est de The Conversation. Lis le article original.

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