Les centrales hybrides utilisant l’énergie solaire et les batteries devraient augmenter rapidement.
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Alors que l’Amérique passe des combustibles fossiles aux énergies renouvelables, l’infrastructure électrique du pays traverse une transformation fondamentale. Les premières indications indiquent que l’innovation des années 2020 pourrait être un boom dans les centrales « hybrides », puisque la première décennie des années 2000 a vu un énorme développement dans la production de gaz naturel et les années 2010 ont été la décennie de l’éolien et du solaire.
Dans une centrale hybride typique, le stockage par batterie et la production d’électricité se font sur la même propriété. Cela implique souvent un parc solaire ou éolien couplé à des batteries substantielles. Lorsque l’énergie solaire est à son maximum pendant la journée et est libérée au besoin au coucher du soleil, les panneaux solaires et le stockage sur batterie peuvent produire de l’énergie durable.
L’avenir de l’énergie hybride peut être vu en jetant un coup d’œil aux initiatives d’énergie et de stockage qui sont maintenant dans les étapes de planification.
Notre équipe du Lawrence Berkeley National Laboratory a découvert que plus de projets de production et de stockage proposés que toutes les centrales électriques actuelles du pays combinées s’étaient appliqués pour se connecter au réseau, totalisant un total surprenant de 1 400 gigawatts. La majorité des projets sont maintenant liés à l’énergie solaire, et plus d’un tiers d’entre eux incluent l’énergie solaire hybride avec stockage par batterie.
Les futures centrales ont de nombreux avantages, mais elles posent également des inquiétudes quant à la façon dont le système électrique devrait être géré.
l’attrait des hybrides
La croissance de l’énergie éolienne et solaire commence à avoir un impact significatif sur le système.
En Californie, l’énergie solaire représente déjà plus de 25% de toute l’électricité produite chaque année, et son utilisation augmente rapidement dans d’autres États comme le Texas, la Floride et la Géorgie. Les éoliennes ont été largement installées dans tous les États de la « ceinture éolienne », des Dakotas au Texas, l’Iowa obtenant maintenant la majeure partie de son énergie du vent.
Cette forte proportion d’énergie renouvelable pose le défi de savoir comment intégrer des sources qui génèrent des quantités importantes mais variées d’énergie tout au long de la journée.
Le stockage est utile dans cette situation. Les prix des batteries lithium-ion ont considérablement baissé ces dernières années à mesure que la production a augmenté pour le marché des véhicules électriques. Bien que les problèmes de chaîne d’approvisionnement soient préoccupants, la conception des batteries est également susceptible de changer à l’avenir.
Il n’y a pas de mélange parfait. La disposition de l’équipement affecte la valeur d’une usine hybride d’une manière ou d’une autre. Par exemple, jusqu’où la centrale peut fournir de l’énergie tard dans la soirée dépend de la taille de la batterie par rapport à un générateur solaire. Cependant, le prix de l’électricité la nuit est basé sur les changements saisonniers du marché local.
Les règles du marché de l’électricité doivent changer. Avec l’énergie solaire et le stockage plaçant des offres distinctes, les hybrides peuvent participer au marché de l’électricité en tant qu’entité unique ou en tant qu’entités distinctes. De plus, les hybrides peuvent soit vendre ou acheter de l’énergie, soit faire les deux. Cela pourrait devenir difficile. Les réglementations sur la participation au marché des hybrides sont encore en cours d’élaboration, de sorte que les exploitants d’usines sont libres de tester différentes façons de monétiser leurs offres.
Les petits hybrides ouvrent de nouvelles possibilités: les petites centrales hybrides, telles que l’énergie solaire et les batteries dans une maison ou une entreprise, sont également une option. En raison de la saturation du réseau en énergie solaire, de tels hybrides sont déjà monnaie courante à Hawaï. Les clients californiens qui sont vulnérables aux pannes de courant pour lutter contre les incendies de forêt améliorent de plus en plus leurs systèmes solaires avec le stockage. Ces hybrides « derrière le compteur » soulèvent des inquiétudes quant à leur valeur et à leur impact potentiel sur la fonctionnalité du réseau.
Les hybrides ne font que commencer, mais beaucoup d’autres arrivent. Pour garantir que le réseau et les prix du réseau progressent avec ces technologies, conceptions de marché et lois, une étude plus approfondie est nécessaire.
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Malgré les questions sans réponse, il est évident que les centrales hybrides changent la donne. Dans le processus, ils pourraient complètement réviser le réseau électrique américain. Les exploitants d’installations hybrides peuvent fournir de l’électricité pendant les périodes les plus cruciales, comme les après-midi et les soirées d’été où les climatiseurs fonctionnent sans arrêt. Ceci est rendu possible par la combinaison de l’énergie solaire et des batteries. De plus, les batteries facilitent la production d’énergie éolienne et solaire, stockent de l’ supplémentaire qui serait autrement réduite et réduisent la congestion du système.
Naturellement, demander une connexion n’est qu’une étape dans le processus de construction d’une centrale électrique. De plus, un promoteur a besoin d’un contrat de vente, d’un financement, de permis et d’accords fonciers et communautaires. Seulement une des nouvelles usines proposées entre 2010 et 2016 sur quatre a été mise en service. Cependant, l’intensité de l’intérêt pour les plantes hybrides suggère une croissance rapide.
Les batteries sont pratiquement une exigence pour les nouveaux fournisseurs d’énergie solaire dans des régions comme la Californie. Construire plus d’installations d’énergie solaire ajoute une valeur minimale car l’énergie solaire domine souvent le marché de jour. Actuellement, les batteries sont incluses dans 95% de toutes les énergies solaires à grande échelle proposées en Californie.
Questions axées sur l’avenir et cinq leçons sur les hybrides
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Bien qu’il y ait sans aucun doute de la place pour l’expansion dans les hybrides renouvelables, cela soulève également certaines préoccupations, que notre équipe de Berkeley Lab a examinées.
Voici quelques-unes de nos principales découvertes :
Dans de nombreux domaines, l’investissement est rentable. Nous avons découvert que si le coût d’une centrale solaire augmente lorsque des batteries sont ajoutées, la valeur de l’énergie augmente également. La combinaison de la production et du stockage peut entraîner des réductions d’impôt, des coûts de construction réduits et une plus grande flexibilité opérationnelle. La valeur ajoutée semble justifier le prix plus élevé si l’on tient compte du potentiel de revenus au cours des dernières années et à l’aide de crédits d’impôt fédéraux.
La colocalisation implique également des compromis. Alors que les batteries sont plus précieuses dans les domaines où elles peuvent donner le plus d’avantages au réseau, tels que le soulagement de la congestion, l’énergie éolienne et solaire fonctionne mieux là où leurs bases de ressources respectives sont les plus solides. Il s’ensuit qu’il y a des compromis faits lors du choix du meilleur emplacement avec le plus de valeur. Les crédits d’impôt fédéraux qui ne peuvent être obtenus que lorsque l’énergie solaire et les batteries sont installés ensemble peuvent parfois encourager les mauvais choix.
Le pipeline de projets est dominé par les hybrides.
73 projets hybrides solaires et 16 projets hybrides éoliens, totalisant 2,5 gigawatts de production et 0,45 gigawatt de stockage, étaient en service aux États-Unis fin 2020.
Le pipeline de développement est maintenant dominé par l’énergie solaire et hybride. Plus de 675 gigawatts de centrales solaires potentielles avaient soumis des demandes d’approbation de raccordement au réseau d’ici la fin de 2021, dont plus d’un tiers combinés au stockage. 19 gigawatts, soit environ 8% des 247 gigawatts de parcs éoliens en attente, étaient des hybrides.
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