Le mythe de la force vive en Australie

On parle souvent d'énergie dans le secteur énergétique, mais beaucoup de personnes ne savent pas exactement ce que cela signifie et si elle est toujours nécessaire.

Même avec le boom mondial de la production d'énergie éolienne et solaire, l'argument dit, énergie de base. les sources doivent toujours continuer à fonctionner en arrière-plan pour répondre à la demande lorsque le vent cesse de souffler et que le soleil se couche.

Mais est-ce vraiment le cas? Pour cette discussion, je me concentrerai sur la situation en Australie.

Les origines de la charge de base

La puissance en charge de base est le niveau minimum de la demande sur le réseau sur une période donnée. Cela se faisait traditionnellement vers 4 heures du matin.

Lorsque le réseau australien s’est développé entre les années 50 et 70, le charbon constituait la principale option, car il offrait une énergie fiable et bon marché. À l'époque, les émissions et le réchauffement de la planète ne suscitaient aucune préoccupation.

Les centrales au charbon sont conçues pour ne pas être éteintes. Cela peut prendre des jours pour passer de la pleine capacité au froid, et il est très peu rentable de les arrêter lorsque la demande est faible. Les centrales au charbon australiennes ont donc été dimensionnées pour pouvoir fonctionner en continu, ont été ramenées du jour au lendemain à un minimum de production et agrandies au cours de la journée, à mesure que la demande augmentait. Si les centrales à charbon atteignaient leur pleine capacité, des sources supplémentaires telles que le gaz et l'hydroélectricité étaient fournies, au besoin.

Cependant, il n'y avait généralement pas assez de demande du jour au lendemain pour que les centrales à charbon restent actives, de sorte que les régulateurs et les opérateurs a proposé aux consommateurs de faire fonctionner leurs systèmes d'eau chaude au milieu de la nuit en consommant très peu d'électricité et d'utiliser le surplus de puissance disponible, générant ainsi une "charge de base" pour les centrales.

La charge de base était donc également le minimum quantité d'électricité que les centrales à charbon pourraient alimenter le réseau sans devoir être mise hors tension.

C'est là que réside le problème…

Que se passe-t-il aujourd'hui?

Les centrales au charbon ont bien servi l'Australie. En tant que pays doté d'une vaste industrie d'extraction du charbon, le maintien de la demande intérieure de charbon a également bien servi à l'économie australienne.

Aujourd'hui, de plus en plus d'énergie provenant de sources renouvelables variables alimente le réseau. Par une nuit venteuse, lorsque les parcs éoliens génèrent beaucoup d’énergie à un coût marginal nul, le prix de gros de l’électricité peut devenir négatif. Les exploitants d’usines à charbon paient donc effectivement les gros consommateurs pour qu’ils prennent leur électricité, car cela reste préférable à la fermeture de l’usine.

Et cela va plus loin. La pénétration croissante de l'énergie solaire sur les toits dans les maisons australiennes érode tellement la charge de base que l'opérateur australien du marché de l'énergie (AEMO) a récemment prédit que la demande minimale ne se produirait plus la nuit, mais au milieu de la journée. Régions australiennes, dans un an ou deux.

Ce n’est pas seulement le moment de la journée. Le niveau de la demande minimale chute à des pourcentages de plus en plus bas de la demande maximale. En Australie méridionale, AEMO s'attend à ce que la demande minimale de réseau devienne négative d'ici 2023-2024. En d'autres termes: Dans cinq ans, il n'y aura plus de charge de base en Australie-Méridionale.

Cet environnement d'exploitation est de moins en moins adapté aux centrales au charbon désireuses de maintenir un rendement constant. Cette situation, associée à des phénomènes météorologiques de plus en plus violents, fait apparaître des fissures dans l'infrastructure vieillissante des combustibles fossiles de l'Australie.

Les centrales au charbon et au gaz d'Australie ont enregistré près de 100 pannes enregistrées au cours de la période de sept mois précédant la fin de Juin 2018.

Dans une décennie plus des deux tiers des centrales au charbon du marché national de l'électricité en Australie seront âgées de 50 ans ou plus, techniquement obsolètes, peu fiables et coûteuses à entretenir.

L'avenir

Avec l'érosion progressive de la charge de base, il est clair que le futur réseau australien n'aura pas besoin de grandes quantités de production continue et constante. Ce dont nous avons besoin, c’est de la flexibilité et de la fiabilité de l’approvisionnement, qui reposera très probablement sur une combinaison d’énergies renouvelables, de stockage et de gaz.

La combinaison de l’énergie éolienne et solaire photovoltaïque (PV) à faible coût et d’autres technologies faisant appel aux énergies renouvelables, telles que les centrales solaires thermiques, hydrauliques et à biomasse, peuvent fournir de l'énergie 24 heures sur 24 ou sur demande et satisfaire aux exigences techniques en matière de stabilité du réseau.

Les énergies renouvelables telles que le vent et le soleil sont souvent critiquées pour leur caractère intermittent et imprévisible. C'est en partie vrai, mais cela n'a pas besoin d'être un problème.

Alors que la production d'un parc éolien fluctuera considérablement, la production agrégée d'un certain nombre de parcs éoliens géographiquement dispersés fluctuera beaucoup moins et sera partiellement prévisible . C’est parce que les fluctuations locales et à court terme auront tendance à s’équilibrer.

Si le vent ne souffle nulle part, c’est alors que d’autres mécanismes entrent en jeu, notamment le suivant.

1. Stockage

L'ajout de stockage d'énergie, tel que des batteries à l'échelle du réseau, du stockage de chaleur (provenant de centrales thermiques solaires ) et de l'hydroélectricité pompée peut compléter les niveaux élevés d'énergie éolienne et solaire dans le réseau électrique en stockant excès d'énergie renouvelable pour une utilisation ultérieure.

En fonction du laps de temps requis pour le stockage, différents mécanismes apparaissent comme le meilleur candidat:

• À court terme: stockage avec batterie couplé à l'énergie solaire photovoltaïque ou éolienne
• 6-24 heures: centrale hydraulique ou solaire à pompe
• À long terme: hydrogène et biomasse

Le stockage est également plus flexible et plus rapide que les centrales à charbon et à gaz, ce qui améliore la fiabilité de la grille. S'il y a une augmentation de la demande, une centrale au charbon mettra des heures à la satisfaire, une turbine à gaz de 10 à 20 minutes, une pompe hydraulique pompée de 20 secondes à deux minutes et une batterie d'environ une seconde.

L'Australie possède déjà la plus grande batterie au monde connectée au réseau (pour l'instant) ainsi que des milliers de sites potentiels pour l'hydroélectricité pompée dont certains pourraient être développés dès 2022. [19659002] Le véritable défi consiste à fournir des pics de demande les soirées d'hiver calme après les journées nuageuses. C’est à ce moment-là que les centrales de pointe, telles que les turbines hydrauliques et à gaz, peuvent apporter une contribution essentielle en comblant les lacunes de la production éolienne et solaire.

2. Gestion de la demande

Un autre angle à considérer est celui de la demande. L'idée simple derrière la réponse à la demande est que, au lieu de payer pour augmenter la capacité disponible, les services publics paient pour réduire la quantité d'énergie consommée par les consommateurs. C’est moins cher, plus efficace et particulièrement utile aux heures de pointe.

La gestion de la demande pour suivre l’offre peut sembler inhabituelle, mais c’est ce que nous faisons depuis des décennies en Australie avec les tarifs de l’eau chaude au jour le jour. Avec la prolifération attendue des véhicules électriques dans les années à venir, gérer le chargement des véhicules électriques constituera un moyen important d’équilibrer la charge sur le réseau.

3. Facteurs de transmission

La transmission et un réseau correctement interconnecté sont également essentiels pour gérer la production variable de ces diverses sources.

En Australie, nous avons un réseau long et mince constitué principalement de lignes électriques aériennes.

Le plan de système intégré AEMO 2018 de AEMO appelait à un investissement immédiat dans la transmission et soulignait qu '«une route énergétique interconnectée fournirait meilleure utilisation des ressources dans l'ensemble des NEM, grâce à la fois à l'accès à des ressources moins coûteuses et à la concrétisation des avantages de la diversité provenant de différentes ressources situées à différents endroits et présentant des profils de génération différents. "

Conclusions

À l'avenir, la" base "ne plus être synonyme de charbon; ce sera un terme que les gens utiliseront pour décrire toute sorte d'énergie fiable qui répondra à nos besoins minimaux.

L'énergie renouvelable de plus en plus variée étant introduite dans les réseaux du monde entier, elle crée un environnement opérationnel plus difficile pour les systèmes conventionnels. les groupes électrogènes resteront viables, en particulier ceux qui n’ont que peu ou pas de flexibilité pour monter et descendre en puissance.

L’Australie est prête à passer à un réseau moderne, alimenté principalement par les énergies renouvelables et le stockage. La seule chose qui bloque cette volonté, c’est la volonté politique.

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