Avec le bon mélange, le réseau peut être entièrement renouvelable pour le même coût et la même fiabilité que les combustibles fossiles. Pixabay / Wikimedia Commons

Dans un discours au National Press ClubLe Premier ministre Malcolm Turnbull a déclaré que le système électrique australien doit avant tout être abordable, fiable et capable de contribuer à la réalisation des objectifs nationaux de réduction des émissions. Il a également souligné que les efforts pour atteindre ces objectifs devraient être «agnostiques sur le plan technologique», c'est-à-dire que les meilleures solutions devraient être choisies au mérite, qu'elles soient basées sur des combustibles fossiles, des énergies renouvelables ou d'autres technologies.

En l'occurrence, l'éolien moderne, le photovoltaïque solaire (PV) et le stockage d'énergie hydroélectrique pompée hors-rivière (PHES) peuvent répondre à ces exigences sans hypothèse héroïque, à un coût compétitif par rapport aux centrales à combustibles fossiles.

Turnbull et son gouvernement ont également correctement identifié le stockage d'énergie comme un élément clé pour garantir une fiabilité élevée du système. Le vent et le soleil sont des sources de production intermittentes et, même si la prévision du vent et de l'ensoleillement est améliorée de quelques secondes à plusieurs semaines, le stockage est néanmoins nécessaire pour assurer le bon équilibre entre l'offre et la demande en cas de forte pénétration du vent et du PV.

Le stockage devient important lorsque la composante d'énergie renouvelable variable de la production d'électricité dépasse le 50%. Australie actuellement des sources sur 18% de son électricité à partir d'énergies renouvelables - l'hydroélectricité dans les Snowy Mountains et la Tasmanie, l'énergie éolienne et le nombre croissant d'installations photovoltaïques sur les toits.

Pendant ce temps, en Australie méridionale, l’énergie renouvelable est déjà autour de 50% - principalement de l’énergie éolienne et photovoltaïque -, et cet État a donc un potentiel économique potentiel d’ajouter du stockage d’énergie au réseau.

Pousser le stockage

Pour aider à réaliser ce potentiel, en Australie méridionale et ailleurs, la Clean Energy Finance Corporation (CEFC) et l’Australian Renewable Energy Agency (ARENA) dépensera des millions de dollars de fonds publics pour aider les projets de capacité flexible et de stockage d'énergie à grande échelle à devenir commercialement viables, y compris l'hydroélectricité pompée et les batteries.

PHES constitue 97% du stockage d'électricité mondial. Le marché de la vente au détail de batteries de stockage domestiques, telles que le Powerwall de Tesla, est en croissance, mais les batteries de stockage à grande échelle sont toujours beaucoup plus chères que PHES. L’hydroélectricité pompée «hors-rivière» a un bel avenir en Australie et dans de nombreux autres pays, car il existe très nombreux sites adaptés.

L'éolien et le photovoltaïque sont les grands gagnants en termes de nouvelle production d'électricité à faibles émissions, car ils coûtent moins cher que les solutions de remplacement. En effet, le photovoltaïque et l’éolien représentent la moitié de la nouvelle capacité de production mondiale installée en 2015 et presque toutes les nouvelles capacités de production installées en Australie.

Récemment, nous avons modélisé le marché national de l'électricité (NEM) pour un scénario 100% d'énergie renouvelable. Dans ce scénario, l’énergie éolienne et photovoltaïque fournit 90% de l’électricité annuelle, l’hydroélectricité et la bioénergie existantes fournissant le solde. Dans notre modélisation, nous évitons les hypothèses héroïques concernant le développement technologique futur, en n'incluant que des technologies déjà déployées dans des quantités supérieures aux gigawatts 100 - à savoir l'éolien, le PV et le PHES.

Des prix fiables et à jour sont disponibles pour ces technologies et nos estimations de coûts sont plus robustes que pour les modèles utilisant un déploiement de technologie et des prévisions de réduction des coûts très différentes de la réalité actuelle.

Dans notre modélisation, nous utilisons des données historiques pour le vent, le soleil et la demande pour chaque heure des années 2006-10. La très large distribution de PV et de vent sur le réseau réduit les ruptures d'approvisionnement en tirant parti des différents systèmes météorologiques. L'équilibre énergétique entre l'offre et la demande est maintenu en ajoutant suffisamment de PHES, une capacité de transmission haute tension et un excès de capacité éolienne et photovoltaïque.

Pas un travail coûteux

Le résultat principal de nos travaux est que le coût supplémentaire pour équilibrer l'offre d'énergie renouvelable avec la demande sur une base horaire plutôt qu'annuelle est modeste: 25-30 $ US par mégawattheure (MWh). Fait important, ce coût est une limite supérieure, car nous n’avons pas pris en compte l’utilisation de gestion de la demande ou des batteries pour lisser l'offre et la demande encore plus.

De plus, une grande partie de ce coût estimé concerne des périodes de plusieurs jours successifs de temps couvert et sans vent, qui ne se produisent qu'une fois tous les deux ou trois ans. Nous pourrions réaliser d’autres réductions substantielles grâce au délestage contractuel, à l’utilisation occasionnelle de générateurs au charbon et au gaz traditionnels pour recharger les réservoirs PHES et à la gestion des temps de chargement des batteries dans les voitures électriques.

En utilisant les prix 2016 en vigueur en Australie, nous estimons que le coût moyen actualisé de l’énergie renouvelable en% 100, y compris le coût de l’équilibrage horaire, est de 93 USD par MWh. Le coût de l’énergie éolienne et photovoltaïque continue de baisser rapidement et, après 2020, ce prix devrait se situer autour de AU $ 75 par MWh.

Ce qui est crucial, c’est comparable à l’estimation correspondante pour une nouvelle centrale à charbon noir supercritique en Australie, qui a été évaluée à 80 $ par MWh.

Parallèlement, un système développé autour de l’énergie éolienne, photovoltaïque, PHES et hydraulique existante peut offrir la même fiabilité que le réseau actuel. PHES peut également fournir de nombreux services permettant aujourd'hui de disposer d'un système énergétique fiable: excellente énergie inertielle, réserve en rotation, démarrage rapide, capacité de démarrage en noir, régulation de la tension et contrôle de la fréquence.

Système de vieillissement

La flotte de combustibles fossiles de l’Australie vieillit. Un bon exemple est le dans l'attente de la fermeture de la centrale au charbon brun Hazelwood, vieille de 49 dans la vallée de Latrobe à Victoria. Un Rapport d'ACIL Allen au gouvernement australien répertorie la durée de vie technique de chaque centrale et indique que les deux tiers de la capacité de production de combustibles fossiles de l'Australie atteindront la fin de sa durée de vie technique au cours des deux prochaines décennies.

Les choix pratiques pour remplacer ces centrales sont les combustibles fossiles (charbon et gaz) ou les énergies renouvelables à grande échelle (éoliennes et photovoltaïques) existantes. Les énergies renouvelables sont déjà compétitives sur le plan économique et seront nettement moins chères avec 2030.

Les émissions de gaz à effet de serre liées à l'énergie constituent environ 84% du total de l'Australie. La production d'électricité, les transports terrestres et le chauffage dans les zones urbaines représentent 55% des émissions totales. La conversion de ces trois fonctions énergétiques en énergie renouvelable est plus facile que pour les autres composants du système énergétique.

Le transport et le chauffage urbain peuvent être électrifiés en déployant des véhicules électriques et des pompes à chaleur, respectivement. Les pompes à chaleur électriques sont fournissant déjà une forte concurrence pour le gaz naturel sur les marchés du chauffage des locaux et de l'eau. Il est important de noter que ces appareils disposent d’un stockage à grande échelle sous forme de batteries dans les véhicules, et inertie thermique dans l'eau et les bâtiments. L'adoption bien intégrée de ces changements technologiques aidera à réduire davantage les prix de l'électricité.

Ainsi, l’énergie éolienne, les systèmes photovoltaïques et les systèmes PHES offrent ensemble une fiabilité et une accessibilité économique qui correspondent au système électrique actuel. En outre, ils facilitent des réductions profondes des émissions à faible coût pouvant aller bien au-delà de celles de l'Australie. objectif climatique existant.

À propos des auteurs

Andrew Blakers, professeur d'ingénierie, Université nationale australienne; Bin Lu, candidat au doctorat, Université nationale australienneet Matthew Stocks, chargé de recherche à l’ANU College of Engineering and Computer Science, Université nationale australienne

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

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