Dans un contexte où les États-Unis visent des objectifs ambitieux de décarbonation à l’échelle fédérale et étatique, la question de la continuité de l’approvisionnement énergétique se pose avec acuité. La réponse pourrait bien se trouver dans le stockage d’énergie longue durée (LDES), selon une nouvelle étude du Pacific Northwest National Laboratory (PNNL).
L’étude, intitulée « Définir le stockage d’énergie longue durée », a été réalisée par Jeremy Twitchell, analyste principal de l’énergie, et Kyle DeSomber, conseiller en énergie hydraulique du PNNL. Ces experts soulignent que la croissance de la production d’énergie renouvelable nécessitera des systèmes de LDES pour combler l’écart entre la génération d’énergie variable et la demande des consommateurs. Ils mettent en lumière les obstacles actuels qui entravent l’intégration de ces besoins dans les processus de planification et d’achat d’énergie.
« Nous ne pourrons pas nous sortir de cette situation comme par le passé », a déclaré Twitchell. Il ajoute : « L’efficacité énergétique, la réponse à la demande et la surcapacité de production feront toutes partie de la solution. Mais compte tenu de l’ampleur des décalages entre la production et la consommation d’énergie dans un réseau décarboné, nous ne pouvons simplement pas déployer ces éléments à l’échelle requise. »
Publié dans le Journal of Energy Storage, le rapport présente comment la quantité d’énergie variable – telle que l’éolien et le solaire – disponible pour le réseau évolue. Il propose de nouvelles définitions pour le stockage d’énergie à long terme et utilise l’exemple de la Californie pour illustrer les futurs déficits.
Aujourd’hui, 16 États et territoires ont des exigences contraignantes pour une énergie 100% propre ou à bilan net zéro (12 États à 100% d’énergie propre, quatre États à bilan net zéro), et six États ont des objectifs non contraignants pour une énergie 100% propre ou à bilan net zéro (trois États à 100% d’énergie propre, et trois États à bilan net zéro).
Le LDES donne à l’électricité une « durée de vie » permettant aux opérateurs du réseau de l’utiliser plus efficacement et sur des périodes plus longues, en tenant compte des fluctuations de la demande, du climat, des événements météorologiques extrêmes et des dépendances saisonnières.
Actuellement, le LDES est défini de manière approximative entre 10 et 100 heures. Twitchell et DeSomber proposent que l’industrie adopte deux classes de LDES : diurne, qui dure jusqu’à 20 heures pour réconcilier les cycles quotidiens de surplus et de déficits de production, et saisonnière, qui réconcilie les périodes saisonnières de surplus de production d’énergie avec les périodes d’insuffisance de production.
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Twitchell et DeSomber ont créé un modèle pour montrer les déficits énergétiques en se basant sur les données de charge et de génération de l’opérateur indépendant du système en Californie. « En examinant nos données dans notre exemple illustratif de la Californie, le déficit est de 30 gigawatts de capacité en une journée, soit environ la moitié de la production totale de la Californie en une journée », a déclaré Twitchell.
Pour Julia Souder, PDG du Long Duration Energy Storage Council, une organisation non gouvernementale internationale qui œuvre pour accélérer la décarbonation du monde par l’accélération du stockage d’énergie longue durée, le LDES est une nécessité pour sécuriser efficacement notre avenir énergétique propre. Elle souligne : « Alors que le marché mûrit, les planificateurs et les opérateurs de réseau bénéficieront de la recherche ici qui montre comment le LDES offre une solution flexible, résiliente, sécurisée et abordable pour répondre aux besoins du réseau énergétique de demain. »
Selon Twitchell, DeSomber et Souder, le moment d’agir est maintenant. « L’objectif de cette recherche était de faire valoir que le LDES sera une nécessité absolue dans un réseau décarboné », déclare Twitchell.
« Si nous voulons qu’il soit disponible quand nous en avons besoin, alors nous devons commencer à envoyer des signaux clairs sur le marché qui soutiendront la recherche et le développement des technologies de LDES maintenant. Ces technologies prennent des années à se développer, mais nos processus de planification et d’achat d’énergie fonctionnent sur des cycles courts (moins de trois ans). D’ici à ce que nos processus identifient les besoins en LDES, il n’y aura plus de temps pour les développer et les déployer. »
Le financement de ce rapport provient de l’Office de l’électricité du ministère de l’énergie et soutient ses efforts pour le projet de stockage de longue durée, le programme de stockage de l’électricité de l’Office (recherche et développement de matériaux), ainsi que l’initiative pilote Net Zero Labs du ministère de l’énergie, dans laquelle le PNNL participe à un effort de collaboration pour appliquer les connaissances scientifiques et technologiques du laboratoire national afin de créer des solutions tangibles pour parvenir à des émissions nettes zéro.
Illustration image : Le stockage d’énergie de longue durée est un candidat probable pour aider les États à atteindre des objectifs ambitieux en matière de décarbonation. Image par Stephanie King | Pacific Northwest National Laboratory
