Le système électrique américain connaît un changement radical à mesure qu'il passe des combustibles fossiles aux énergies renouvelables.Alors que la première décennie des années 2000 a été marquée par une croissance considérable de la production de gaz naturel et que les années 2010 ont été celles de l’énergie éolienne et solaire, les premiers signes suggèrent que l’innovation des années 2020 pourrait être un boom des centrales électriques « hybrides ».
Une centrale électrique hybride typique combine la production d’électricité avec le stockage par batterie au même endroit.Cela signifie souvent un parc solaire ou éolien associé à des batteries à grande échelle.En travaillant ensemble, les panneaux solaires et les batteries de stockage peuvent générer de l'énergie renouvelable lorsque l'énergie solaire est à son apogée pendant la journée, puis la libérer selon les besoins après le coucher du soleil.
Un regard sur les projets d’énergie et de stockage en cours de développement offre un aperçu de l’avenir de l’énergie hybride.
Notre équipeau Laboratoire national Lawrence Berkeley a découvert qu'un nombre stupéfiant1 400 gigawattsdes projets de production et de stockage proposés ont demandé à se connecter au réseau – plus que toutes les centrales électriques américaines existantes réunies.Le groupe le plus important est désormais celui des projets solaires, et plus d’un tiers de ces projets impliquent l’énergie solaire hybride et le stockage par batterie.
Si ces centrales du futur offrent de nombreux avantages, ellessoulever des questionssur la meilleure façon d'exploiter le réseau électrique.
Pourquoi les hybrides sont populaires
À mesure que l’éolien et le solaire se développent, ils commencent à avoir un impact important sur le réseau.
L’énergie solaire déjàdépasse 25%de la production annuelle d’électricité en Californie et se propage rapidement dans d’autres États comme le Texas, la Floride et la Géorgie.Les États de la « ceinture de vent », des Dakotas au Texas, ont vudéploiement massif d'éoliennes, l'Iowa tirant désormais la majorité de son électricité de l'énergie éolienne.
Ce pourcentage élevé d’énergie renouvelable soulève une question : comment intégrer des sources renouvelables qui produisent des quantités d’énergie importantes mais variables tout au long de la journée ?
C'est là que le stockage entre en jeu. Les prix des batteries au lithium-ion ont augmenté.rapidement tombécar la production s’est intensifiée pour le marché des véhicules électriques ces dernières années.Bien qu'il existe des inquiétudes quant à l'avenirdéfis de la chaîne d'approvisionnement, la conception des batteries est également susceptible d’évoluer.
La combinaison de l’énergie solaire et des batteries permet aux exploitants de centrales hybrides de fournir de l’électricité pendant les heures les plus précieuses où la demande est la plus forte, comme les après-midi et les soirées d’été lorsque les climatiseurs fonctionnent à plein régime.Les batteries contribuent également à fluidifier la production d’énergie éolienne et solaire, à stocker l’énergie excédentaire qui autrement serait réduite et à réduire la congestion du réseau.
Les hybrides dominent le pipeline de projets
Fin 2020, il y avait 73 projets hybrides solaires et 16 éoliens en activité aux États-Unis, représentant 2,5 gigawatts de production et 0,45 gigawatts de stockage.
Aujourd’hui, le solaire et les hybrides dominent le pipeline de développement.D’ici fin 2021, plus de675 gigawatts d’énergie solaire proposéeles centrales avaient demandé l’autorisation de se raccorder au réseau, et plus d’un tiers d’entre elles étaient associées à un stockage.247 autres gigawatts de parcs éoliens étaient en ligne, dont 19 gigawatts, soit environ 8 % de ceux-ci, sous forme hybride.
Bien entendu, la demande de raccordement n’est qu’une étape dans le développement d’une centrale électrique.Un promoteur a également besoin d'accords fonciers et communautaires, d'un contrat de vente, de financement et de permis.Seule environ une nouvelle centrale sur quatre proposée entre 2010 et 2016 a été mise en exploitation commerciale.Mais l’intérêt porté aux plantes hybrides laisse présager une forte croissance.
Sur des marchés comme la Californie, les batteries sont essentiellement obligatoires pour les nouveaux développeurs solaires.Puisque l’énergie solaire représente souventmajorité du pouvoirsur le marché de jour, construire davantage ajoute peu de valeur.Actuellement, 95 % de toute la capacité solaire à grande échelle proposée dans la file d’attente californienne est fournie avec des batteries.
5 leçons sur les hybrides et questions pour l'avenir
L’opportunité de croissance des hybrides renouvelables est clairement grande, mais elle soulève certaines questions quinotre groupeau Berkeley Lab a mené une enquête.
Voici quelques-uns de nosprincipales conclusions:
L’investissement est payant dans de nombreuses régions.Nous avons constaté que si l’ajout de batteries à une centrale solaire augmente le prix, cela augmente également la valeur de l’énergie.Placer la production et le stockage au même endroit peut bénéficier des avantages des crédits d’impôt, des économies sur les coûts de construction et de la flexibilité opérationnelle.Si l’on considère le potentiel de revenus des dernières années, et avec l’aide des crédits d’impôt fédéraux, la valeur ajoutée semble justifier le prix plus élevé.
La colocalisation implique également des compromis.L’éolien et le solaire fonctionnent mieux là où les ressources éoliennes et solaires sont les plus puissantes, mais les batteries offrent le plus de valeur là où elles peuvent offrir les plus grands avantages au réseau, comme en réduisant la congestion.Cela signifie qu’il y a des compromis à faire lorsqu’il s’agit de déterminer le meilleur emplacement ayant la valeur la plus élevée.Les crédits d’impôt fédéraux qui ne peuvent être obtenus que lorsque les batteries sont colocalisées avec l’énergie solaire peuvent encourager des décisions sous-optimales dans certains cas.
Il n’existe pas de meilleure combinaison.La valeur d’une centrale hybride est déterminée en partie par la configuration de l’équipement.Par exemple, la taille de la batterie par rapport à un générateur solaire peut déterminer à quelle heure la centrale peut fournir de l’électricité tard dans la soirée.Mais la valeur de l’électricité nocturne dépend des conditions du marché local, qui évoluent tout au long de l’année.
Les règles du marché de l’électricité doivent évoluer.Les hybrides peuvent participer au marché de l’électricité en tant qu’unité unique ou en tant qu’entités distinctes, les offres solaires et de stockage étant indépendantes.Les hybrides peuvent également être soit des vendeurs, soit des acheteurs d’électricité, ou les deux.Cela peut devenir compliqué.Les règles de participation au marché pour les hybrides continuent d'évoluer, laissant les exploitants d'usines expérimenter la manière dont ils vendent leurs services.
Les petits hybrides créent de nouvelles opportunités :Les centrales électriques hybrides peuvent également être de petite taille, comme l’énergie solaire et les batteries dans une maison ou une entreprise.Telles hybrides sont devenus la norme à Hawaïcar l’énergie solaire sature le réseau.En Californie, les clients soumis à des coupures de courant pour prévenir les incendies de forêt ajoutent de plus en plus de stockage à leurs systèmes solaires.CesDes hybrides « derrière le compteur »soulèvent des questions sur la manière dont ils devraient être valorisés et sur la manière dont ils peuvent contribuer au fonctionnement du réseau.
Les hybrides ne font que commencer, mais beaucoup d’autres sont en route.Des recherches supplémentaires sont nécessaires sur les technologies, les modèles de marché et les réglementations pour garantir que le réseau et la tarification du réseau évoluent avec eux.
Même si des questions demeurent, il est clair que les hybrides redéfinissent les centrales électriques.Et ils pourraient par la même refaire le système électrique américain.
Heure de publication : 23 juin 2022