Des micro-réseaux pour combattre les incendies de forêt en Californie

Les incendies de forêt sont de plus en plus fréquents en raison du changement climatique, avec des occurrences records dans des zones historiquement épargnées par ce phénomène.

En Californie, les feux de forêt et les coupures d’électricité régionales ont coûté des milliards de dollars et ont causé des pertes en vies humaines. Pour environ 46 millions d’Américains vivant à proximité des forêts – ce que les scientifiques appellent l’ « interface habitat-sauvage » (IHS) – les risques liés aux incendies de forêt peuvent être particulièrement aigus.

Micro-réseaux: une solution de résilience

Les micro-réseaux peuvent renforcer la résilience des communautés vulnérables. En utilisant des sources d’énergie locales à petite échelle et en se déconnectant des réseaux régionaux lors des urgences, ils peuvent fournir des services essentiels pour assurer la sécurité des foyers et des communautés. Cependant, les micro-réseaux conventionnels équipés de générateurs diesel sont à la fois trop coûteux et trop polluants pour être viables à grande échelle.

Une équipe internationale dirigée par des chercheurs du Laboratoire national Lawrence Berkeley du Département de l’énergie des États-Unis (Berkeley Lab) a découvert que les micro-réseaux d’énergie offrent une solution meilleure et moins coûteuse pour protéger les communautés californiennes des coupures d’électricité liées aux feux de forêt, par rapport aux micro-réseaux conventionnels.

Ces systèmes, qui dépendent principalement de l’énergie solaire et des batteries, peuvent être construits à un coût bien inférieur à ce que les ménages paient généralement pour l’électricité et peuvent réduire l’impact des coupures de courant (en minimisant le temps d’arrêt de l’électricité pour des raisons de sécurité publique) d’un facteur allant jusqu’à 30.

« C’est la première étude détaillée à l’échelle de l’État qui examine comment les micro-réseaux d’énergie propre peuvent minimiser les impacts des coupures sur les communautés vulnérables, et combien cela coûterait« , a déclaré Tianzhen Hong, co-auteur et chercheur principal de la division Technologie du bâtiment et systèmes urbains du Berkeley Lab.

Les modèles développés pour l’étude Applied Energy, a ajouté Tianzhen Hong, peuvent aider les parties intéressées à comprendre où se trouvent ces communautés ; comment les micro-réseaux d’énergie propre pourraient être conçus ; et combien cela coûterait pour réduire les coupures en dessous d’un seuil souhaité.

Impact des micro-réseaux sur les coupures de courant

« Dans certaines zones de Californie, les ‘Coupures de courant pour la sécurité publique’ pourraient supprimer l’accès à l’électricité jusqu’à 7% de l’année« , a déclaré Dasun Perera, en référence aux coupures régionales mises en place pour réduire le risque d’incendie de forêt.

Ce chercheur a affirmé que les micro-réseaux d’énergie peuvent réduire ces impacts de plus de moitié, à un coût variant de 15 à 30 centimes par kilowatt-heure (kWh). Les Californiens paient en moyenne 25 centimes par kWh pour l’électricité résidentielle.

Étude de cas : sept localités différentes

L’étude a évalué les micro-réseaux d’énergie dans 7 localités présentant différentes conditions climatiques à travers l’IHS de la Californie, qui s’étend sur l’ensemble de l’État.

Des outils de modélisation novateurs développés pour l’étude ont aidé les chercheurs à sélectionner des communautés en fonction du risque d’incendie de forêt et du potentiel d’énergie renouvelable, puis à concevoir des micro-réseaux pour répondre aux besoins spécifiques des ménages dans les zones à risque d’incendie, où le chauffage et la climatisation représentent la majorité de l’utilisation de l’énergie.

Les micro-réseaux – qui comprenaient des générateurs conventionnels, mais les utilisaient rarement – ont permis aux communautés de fonctionner avec au moins 60% d’énergie renouvelable toute l’année, tout en réduisant significativement les émissions de chauffage et de refroidissement et en minimisant le fardeau que les renouvelables peuvent imposer aux réseaux régionaux.

Les micro-réseaux propres et l’équité énergétique

Pour Hong, il est important que les micro-réseaux d’énergie propre puissent favoriser l’équité énergétique : un accès égal aux technologies propres et à leurs avantages associés. La plupart des communautés de l’IHS ne sont pas riches, et elles peuvent être désavantagées par des problèmes liés à l’accès, à la mobilité et à la santé publique.

« Nous parlons vraiment ici d’équité« , a déclaré Tianzhen Hong. « La technologie peut être vraiment bonne, mais en fin de compte, si les gens ne peuvent pas se la payer, alors rien ne se passe« .

Collaboration future et avancées de la recherche

En tant que prochaine étape, Hong et Perera espèrent travailler avec les parties prenantes – gouvernements municipaux, entreprises de services publics et autres – pour aider à concevoir des micro-réseaux réels qui apportent des avantages concrets tout en améliorant leurs capacités de recherche. Toutes les données de l’étude sont librement accessibles au public, et avec un développement supplémentaire, ses modèles pourraient soutenir les efforts de planification publique.

Plus largement, Tianzhen Hong et Dasun Perera continuent d’étudier comment un climat en réchauffement pourrait affecter les futurs incendies de forêt et autres événements extrêmes, et quels types d’infrastructures d’énergie propre peuvent renforcer la résilience communautaire de manière rentable et à grande échelle.

Une autre étude, également publiée dans Applied Energy, a révélé qu’une approche unique de l’exploitation de l’énergie géothermique – à savoir, l’utilisation des aquifères souterrains comme une forme de stockage d’énergie thermique – peut aider les communautés à augmenter leur utilisation des énergies renouvelables tout en permettant au système énergétique plus large de résister aux variations climatiques loin dans le futur.

Des chercheurs de l’Université TU Wien; de l’Institut de recherche collaborative d’innovation Shenzhen-Hong Kong de l’HKUST; de l’Université des sciences et de la technologie de Hong Kong; et de l’Université de Californie, Berkeley, ont participé à l’étude sur les micro-réseaux, qui a été partiellement financée par le projet de la zone d’innovation en science et technologie de coopération Shenzhen – Hong Kong de Hetao.

Pour aller plus loin

Il est indéniable que les micro-réseaux d’énergie propre présentent des avantages majeurs en termes de réduction des coupures d’électricité et de coût pour les communautés à risque d’incendie de forêt. Cependant, leur mise en œuvre à grande échelle nécessite une planification minutieuse, une évaluation précise des besoins spécifiques de chaque communauté et une politique d’accessibilité financière pour les ménages à faible revenu.

FAQ

Qu’est-ce qu’un micro-réseau d’énergie propre ? Un micro-réseau d’énergie propre est un petit réseau électrique local qui dépend principalement de l’énergie solaire et des batteries pour fournir de l’électricité. Il peut fonctionner indépendamment du réseau électrique régional en cas d’urgence.

Quels sont les avantages des micro-réseaux d’énergie propre par rapport aux micro-réseaux conventionnels ? Les micro-réseaux d’énergie propre sont à la fois moins coûteux et moins polluants que les micro-réseaux conventionnels équipés de générateurs diesel. Ils peuvent également réduire l’impact des coupures de courant liées aux incendies de forêt et minimiser le temps d’arrêt de l’électricité pour des raisons de sécurité publique.

Quel est l’objectif des chercheurs de Berkeley Lab dans leur étude sur les micro-réseaux d’énergie propre ? L’objectif des chercheurs est de comprendre comment les micro-réseaux d’énergie propre peuvent minimiser les impacts des coupures sur les communautés vulnérables et combien cela coûterait. Ils souhaitent également travailler avec les parties prenantes pour concevoir des micro-réseaux réels qui apportent des avantages concrets tout en améliorant leurs capacités de recherche.

Quels sont les défis pour l’adoption des micro-réseaux d’énergie propre ? Les principaux défis pour l’adoption des micro-réseaux d’énergie propre sont le coût pour les ménages à faible revenu, la nécessité d’une planification minutieuse, et l’évaluation des besoins spécifiques de chaque communauté. Cependant, grâce à la loi bipartite sur l’infrastructure, un soutien fédéral considérable a été dirigé vers ce type d’installations.