Un réseau entièrement renouvelable signifiera plus d'électricité et plus de lignes de transport. Russ Allison Loar / flickr, CC BY-NC-ND
La solution principale à le changement climatique est bien connu - arrêtez de brûler des combustibles fossiles. Comment faire cela est plus compliqué, mais en tant que chercheur qui modélise l'énergie, moi et d'autres voyons les contours d'un avenir post-combustible fossile: Nous faire de l'électricité avec des sources renouvelables et électrifier presque tout.
Cela signifie que les véhicules et les trains fonctionnent à l'électricité, que les bâtiments sont chauffés à l'électricité Les pompes à chaleur, électrisant applications industrielles comme la production d’acier et l’utilisation d’électricité renouvelable pour Hydrogénation (similaire au gaz naturel) pour d’autres exigences. Donc, l’accent est mis sur l’alimentation du réseau électrique avec des sources renouvelables.
Il existe cependant un débat sur la question de savoir si les systèmes électriques entièrement renouvelables réalisable ainsi que le à quelle vitesse la transition peut être faite. Ici, je soutiens que la faisabilité est claire et que seule la question de la transition est pertinente.
Technologies connues
Un parc éolien au Texas. Texas obtenu environ 15% de son électricité éolienne dans 2017. Draxis / flickr, CC BY-ND
Mes recherches portent sur économie des énergies renouvelables. Pour démontrer la faisabilité et estimer le coût des systèmes d’électricité renouvelable, les chercheurs utilisent des modèles informatiques permettant de calculer la production potentielle de différentes technologies à chaque instant, en fonction de l’évolution des conditions météorologiques. Un modèle indique quelle combinaison de sources d'électricité et de systèmes de stockage d'énergie présente le coût le plus bas tout en répondant à la demande.
Beaucoup d'études démontrer que des réseaux électriques entièrement renouvelables sont réalisables dans le États-Unis, Europe, Australie et ailleurs. Mes collègues et moi avons récemment terminé une étude à petite échelle sur l'île-nation de Île Maurice. Les îles sont attrayantes places pour les premières transitions renouvelables en raison de leur petite taille, de leur relative simplicité et de leur dépendance aux combustibles importés.
Il ya un certain nombre de façons de produire de l'électricité renouvelable: énergie hydraulique, éolienne, solaire photovoltaïque, géothermie et combustion de diverses formes de biomasse (matières végétales), en plus de améliorer l'efficacité utiliser moins d'énergie. Ce sont des technologies matures aux coûts connus.
D'autres possibilités incluent vague, marée ainsi que le concentration de l'énergie solaire, où les réflecteurs concentrent les rayons solaires pour produire de l’énergie. Bien que celles-ci puissent être utilisées à l'avenir, il est urgent de faire face au changement climatique et, à mon avis, les technologies matures suffisent.
Opinions sur énergie nucléaire courir fort, ce qui est une autre conversation. Mais les modèles montrent que les États-Unis n’ont pas besoin de l’énergie nucléaire pour abandonner les combustibles fossiles.
La grille du futur
Les systèmes d'énergie renouvelable sont spécifiques à chaque emplacement: le meilleur système dépend des ressources d'un emplacement (est-il venteux?), De son schéma temporel (à quelle fréquence n'est-il pas venteux?) Et de la disponibilité de sources complémentaires (y a-t-il de l'hydroélectricité de secours?). Malgré cette sensibilité à la localisation, des études menées dans des lieux disparates aboutissent à des résultats similaires.
Avoir une diversité de sources renouvelables peut réduire les coûts. En particulier, le solaire et le vent sont complémentaire si la saison ensoleillée n'est pas la saison des vents; les modèles constatent qu'une combinaison des deux est généralement moins chère que l'une ou l'autre.
Pour la plupart des technologies, une plus grande échelle réduit les coûts. Par exemple, aux États-Unis, les parcs solaires à grande échelle peuvent être plus de 1,000 fois plus que les systèmes de toits résidentiels et environ la moitié du coût. Pour minimiser les coûts, nous construisons de grands systèmes.
La construction de projets d'énergie renouvelable à grande échelle, telle que cette centrale solaire 550-mégawatt dans le désert de Mojave en Californie, permet de réduire les coûts de l'énergie produite. Département américain de l'intérieur, CC BY-SA
Comme les conditions de vent et de soleil varient dans le paysage, le système les coûts diminuent à mesure qu'une zone de production s'agrandit, donc il doit y avoir un réseau électrique robuste déplacer l'électricité des lieux d'approvisionnement aux lieux de la demande. Nous avons également besoin de plus d'électricité pour des applications telles que les transports utilisant actuellement des combustibles fossiles. Cela signifie que la grille doit croître.
Des études montrent que la gestion d’un réseau électrique à énergies renouvelables variables inclure ne pas utiliser, ou de dumping, une partie de l'énergie parfois, une stratégie qui réduit les coûts par rapport au stockage permanent des surplus d’énergie.
Pourtant, une forme de stockage d'électricité est nécessaire. Les batteries fonctionnent bien pour lisser les fluctuations à court terme, mais pour stocker de l'énergie pendant plusieurs heures ou plusieurs jours. stockage hydroélectrique pompé est moins cher. L'hydroélectricité pompée utilise toute l'énergie supplémentaire contenue dans le réseau pour pomper de l'eau en amont, et lorsque de l'énergie est nécessaire, l'eau redescend pour générer de l'énergie dans une turbine. Les États-Unis ont quelques exemples existants et beaucoup d'emplacements possibles. Avec l'extension du réseau, le stockage peut être situé à distance des utilisateurs.
L'hydroélectricité et la biomasse sont disponibles sur demande. Par conséquent, leur installation dans un réseau électrique renouvelable réduit les besoins en stockage d'énergie et réduit les coûts. Les deux ont des effets environnementaux qu'il faut gérer.
US Energy Information Administration, CC BY
L'hydroélectricité peut modifier les écosystèmes locaux. Brûlant la biomasse émet du dioxyde de carbone, mais une étude sur laquelle j'ai travaillé montre que les émissions de biomasse sont réversibles et sont clairement préférables au carbone aux émissions de combustibles fossiles. La durabilité dépend également de la gestion des champs de biomasse et des forêts; les antécédents humains sur cette n'a pas été stellaire.
Les systèmes d'énergie renouvelable nécessitent de la terre. UNE Étude américaine montre que la totalité de l'électricité d'origine éolienne, hydraulique et solaire nécessiterait 0.42% de la superficie du terrain, plus 1.6% de la superficie de celui-ci pour l'espace entre les éoliennes. L'énergie de la biomasse nécessite beaucoup plus de terre que l'éolien ou le solaire. La biomasse ne doit donc constituer qu'une petite partie de la solution d'énergie renouvelable.
Les vraies barrières sont politiques et culturelles
Un futur réseau d'électricité renouvelable avec l'électrification associée peut ou non réduire les coûts d'énergie. Mais pour éviter les pires effets du changement climatique, il faut cesser d'utiliser des combustibles fossiles, que cela économise ou non. Néanmoins, la transition des énergies renouvelables sera plus rapide et politiquement plus facile si elle est moins chère.
In Île Maurice, notre étude estime que les coûts de l’électricité renouvelable sont similaires aux coûts actuels dans cette région, en fonction des coûts en capital actuels de l’énergie renouvelable. Quelques études constatez également que les coûts de l’électricité renouvelable future sont inférieurs aux coûts actuels des combustibles fossiles, dans l’éventualité où les coûts baisseraient à mesure que nous construirions davantage de systèmes d’énergie renouvelable et que nous nous améliorerions.
Et c'est tout, d'un point de vue technique. Une combinaison de sources d'énergie renouvelables et de stockage d'énergie - la combinaison spécifique en fonction des conditions et des préférences locales - peut fournir toute l'électricité nécessaire à un prix abordable, tout en réduisant la pollution de l'air.
Mais les gouvernements doivent mettre en place des politiques pour passer aux énergies renouvelables. Le changement climatique est un coût externe - supporté par la société plutôt que par les producteurs d'énergie - les forces du marché à elles seules ne feront pas la transition. En plus de mettre un prix sur le carbone (peut-être avec dividendes rendus au public), le gouvernement pourrait faciliter la construction de l’infrastructure nécessaire. Et le soutien du public est nécessaire: par exemple, l’acceptation par le public des lignes de transport pour acheminer l’électricité des grandes plaines venteuses vers les centres-villes constitue un autre défi pour un réseau entièrement renouvelable.
Un projet à l’échelle de la transformation du système énergétique créer des emplois - de nombreux emplois - ce qui est peut-être la mesure économique la plus importante pour les citoyens.
Des recherches menées par moi-même et d’autres montrent que les réseaux électriques entièrement renouvelables sont réalisables avec la technologie actuelle aux prix actuels; les obstacles à l’utilisation d’électricité renouvelable sont plus politiques et culturels que technologiques ou économiques.
À propos de l’auteur
David Timmons, Professeur agrégé d'économie, Université du Massachusetts Boston
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
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