Utilisatrice:IBG2018/Source d'énergie variable

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La centrale solaire d'Andasol de 150 MW est une centrale solaire thermique commerciale à cuve parabolique, en Espagne. La centrale d’Andasol utilise des réservoirs de sel fondu pour stocker l’énergie solaire afin de pouvoir continuer à produire de l’électricité même après le coucher du soleil. [1]
Les réseaux avec une forte pénétration des sources d'énergie renouvelables ont généralement besoin d'une production plus flexible plutôt que d'une production de base [2]

Les sources d'énergies variables sont des sources d'énergie renouvelables qui ne peuvent pas être pilotées en raison de leur nature fluctuante, comme par exemple l'énergie éolienne par opposition aux sources d'énergie renouvelables contrôlables, comme l'hydroélectricité ou la biomasse, ou des sources relativement constantes, telles que l'énergie géothermique.

L’utilisation de petites quantités d’énergie intermittente a peu d’effet sur le fonctionnement du réseau. Dans le cas ou de plus grandes quantités d’énergies variables sont injectées dans le réseau[3] [4], des options existent comme le recours au stockage, une interconnexion améliorée entre différentes sources variables pour fluidifier l'approvisionnement, l'utilisation de sources d'énergie pilotables telles que l'hydroélectricité et la surcapacité, de sorte qu'une quantité suffisante d'énergie soit produite même lorsque les conditions météorologiques sont moins favorables. Davantage de connexions entre le secteur de l’énergie et les secteurs du bâtiment, des transports et de l’industrie pourraient également être utiles[5] (p55).

Contexte et terminologie[modifier | modifier le code]

La pénétration des énergies renouvelables intermittentes est faible dans la plupart des réseaux électriques : ainsi la production mondiale d’électricité en 2021 comprenait 7 % d'éolien et 4 % de solaire[6]. Cependant, en 2021, le Danemark, le Luxembourg et l'Uruguay ont produit plus de 40 % de leur électricité à partir des énergies éolienne et solaire[6]. Les énergies renouvelables variables peuvent être caractérisées par leur imprévisibilité, leur variabilité et leurs faibles coûts d’exploitation[7]. Fournies généralement par des générateurs asynchrones, elle constituent un défi pour les réseaux électriques, qui doivent s'assurer que l'offre et la demande correspondent. Les solutions incluent le stockage de l'énergie, la réponse à la demande, la disponibilité de surcapacités et le couplage sectoriel[8]. Des réseaux isolés plus réduits peuvent être moins tolérants à des niveaux élevés de pénétration[3] [9].

Faire correspondre la demande d’énergie à l’offre n’est pas un problème spécifique aux sources d’énergie intermittentes. Les réseaux électriques existants contiennent déjà des éléments d’incertitude, notamment des changements soudains et importants de la demande et des pannes imprévues de centrales électriques. Bien que les réseaux électriques soient déjà conçus pour avoir une capacité supérieure à la demande de pointe prévue pour faire face à ces problèmes, des améliorations significatives pourraient être nécessaires pour prendre en charge de grandes quantités d’énergie intermittente[10].

Plusieurs termes clés sont utiles pour comprendre la problématique des sources d’énergie intermittentes.

La variabilité est la mesure dans laquelle une source d'énergie fluctue. Cela comporte deux aspects : une variabilité prévisible (comme le cycle jour-nuit) et une partie imprévisible liée à des prévisions météorologiques locales imparfaites[11]. Le terme intermittent peut être utilisé pour désigner la partie imprévisible, variable faisant alors référence à la partie prévisible[12].

La pilotabilité est la capacité d’une source d’énergie donnée à augmenter et diminuer rapidement sa production à la demande. C'est l'une des nombreuses façons dont les exploitants de systèmes adaptent l'offre c'est à dire la puissance du générateur à la demande du système[13].

La pénétration d'une source d'énergie est la quantité d'électricité produite à partir d'une source particulière en pourcentage de la consommation annuelle.

La puissance nominale est la puissance théorique enregistrée auprès des autorités pour définir l'unité. Pour les sources d'énergie intermittentes, telles que l'énergie éolienne et solaire, la puissance nominale correspond à la production de la source dans des conditions idéales, telles qu'un vent utilisable et maximum ou un soleil intense par une claire journée d'été.

Le facteur de charge est le rapport entre l'électricité effectivement produite par une unité d'énergie sur une période donnée (généralement un an) et l'électricité qu'elle aurait produite si elle avait fonctionné à sa puissance nominale durant la même période.

La garantie de capacité pour une période d'engagement est la quantité disponible pour ses clients garantie par un fournisseur.

Le crédit de capacité est la quantité d'énergie de production conventionnelle qui peut être potentiellement retirée du système tout en conservant la fiabilité de l'unité. Elle est généralement exprimée en pourcentage de la puissance nominale[14].

La prévisibilité est la précision avec laquelle l'opérateur peut anticiper la production[15] : par exemple, l'énergie marémotrice varie avec les marées mais est complètement prévisible car l'orbite de la lune peut être prédite avec précision. De meilleures prévisions météorologiques peuvent rendre l'énergie éolienne plus prévisible[16].

Sources[modifier | modifier le code]

L’hydroélectricité, la biomasse et la géothermie sont pilotables car elles disposent d’une réserve d’énergie potentielle ; l’éolien et le solaire hors stockage peuvent être réduits à la demande mais ne sont pas pilotables.

Énergie éolienne[modifier | modifier le code]

Prévisions journalières et énergie éolienne réelle

Les opérateurs de réseau utilisent les prévisions météorologiques journalières pour prévoir la production d’énergie éolienne et solaire et déterminer les sources d’énergie à privilégier le lendemain[17].

Production mensuelle du parc éolien Erie Shores sur une période de deux ans
Un parc éolien à Muppandal, Tamil Nadu, Inde

L'énergie éolienne est une ressource variable, et la quantité d'électricité produite à un moment donné par une centrale donnée dépendra de la vitesse du vent, de la densité de l'air et des caractéristiques de la turbine. Si la vitesse du vent est trop faible, les éoliennes ne pourront pas produire d’électricité, et si elle est trop élevée, les éoliennes devront être arrêtées pour éviter tout dommage.

A mesure que davantage d'éoliennes sont connectées sur des zones de plus en plus grandes, la puissance de sortie moyenne devient moins variable[10][18][19]. Les régions plus petites que l'échelle synoptique ont pour l'essentiel le même climat et donc à peu près la même puissance éolienne, à moins que les conditions locales ne favorisent des vents particuliers. L'Irlande [20] [21] [22], l'Écosse [23] et le Danemark par exemple peuvent connaître plusieurs jours par an de faible production éolienne[24].

L’énergie éolienne a généralement un facteur de charge annuel de 25 à 50 %, l’éolien offshore étant plus performant que l’éolien terrestre[25].

Certains parcs éoliens sont associé à du stockage[26] [27].

À de faibles niveaux de pénétration, le crédit de capacité de l’énergie éolienne est à peu près le même que le facteur de capacité. À mesure que la concentration d’énergie éolienne sur le réseau augmente, le pourcentage de crédit de capacité diminue [28] [29].

La variabilité de l'énergie éolienne dépend du site[30]. Les brises de mer sont beaucoup plus constantes que les vents rencontrés à l'intérieur des terres[10]. La variabilité saisonnière peut réduire la production de 50 %[31].

Un parc éolien présente une grande fiabilité technique lorsque le vent souffle. Autrement dit, la production à un moment donné ne variera que progressivement en raison de la baisse de la vitesse du vent ou des tempêtes. Il est peu probable qu’un parc éolien typique doive s’arrêter en moins d’une demi-heure, alors qu’une centrale électrique de taille équivalente peut tomber en panne de manière totalement instantanée et sans avertissement. L’arrêt total des éoliennes est prévisible grâce aux prévisions météorologiques. La disponibilité technique moyenne d'une éolienne est de 98 %, et lorsqu'une éolienne tombe en panne ou est arrêtée pour maintenance, cela n'affecte qu'un faible pourcentage de la production d'un grand parc éolien[32]. Cette caractéristique du vent est appelée résilience[33].

Bien que le vent soit variable, il est également prévisible à court terme. Il y a 80 % de chances que la production éolienne change de moins de 10 % en une heure et 40 % de chances qu'elle change de 10 % ou plus en cinq heures[34].

  • L’énergie éolienne étant produite par un grand nombre de petits générateurs, les pannes individuelles n’ont pas d’impact majeur sur les réseaux électriques. Cette caractéristique du vent est appelée résilience[33].

Énergie solaire[modifier | modifier le code]

Production solaire quotidienne au parc AT&T de San Francisco
Variation saisonnière de la production des panneaux solaires du parc AT&T à San Francisco

L'intermittence affecte intrinsèquement l'énergie solaire, car la production d'électricité renouvelable à partir de sources solaires dépend de la quantité de lumière solaire à un endroit et à un moment donnés. La production solaire varie tout au long de la journée et selon les saisons et est affectée par la poussière, le brouillard, la couverture nuageuse, le gel ou la neige. De nombreux facteurs saisonniers sont prévisibles et certains systèmes solaires thermiques utilisent le stockage de chaleur pour produire de l’électricité sur le réseau pendant une journée complète.

En l'absence de système de stockage d'énergie, le solaire ne produit pas d'électricité la nuit, peu par mauvais temps et varie selon les saisons. Dans de nombreux pays, l’énergie solaire produit la plus grande partie de l’énergie pendant les saisons où le vent est faible et vice versa[35].

L'énergie solaire photovoltaïque standard a un facteur de charge annuel moyen de 10 à 20 %[36]. Certains dispositifs particuliers ont un facteur de charge amélioré comme les trackers solaires avec 30 %[37], le miroir cylindro-parabolique avec stockage avec 56%[38] et la tour solaire thermique avec stockage 73%[38].

Plat Stirling

L’impact de l’intermittence de l’électricité produite par l’énergie solaire dépend de la corrélation entre la production et la demande. Par exemple, les centrales solaires thermiques telles que Nevada Solar One sont adaptées aux charges de pointe estivales dans des zones où la demande de refroidissement est importante, comme le sud-ouest des États-Unis. Les systèmes de stockage d’énergie thermique, comme la centrale solaire à concentration espagnole Gemasolar, peuvent améliorer l’adéquation entre l’approvisionnement solaire et la consommation locale. Un facteur de charge amélioré grâce au stockage thermique diminue la capacité maximale mais prolonge la durée totale pendant laquelle le système génère de l’électricité[39] [40] [41].

Hydroélectricité au fil de l’eau[modifier | modifier le code]

Dans de nombreux pays, on ne construit plus de grands barrages en raison de leur impact environnemental. Par contre, les projets d'électricité au fil de l'eau continuent[42]. Ces sites sont sujets à des variations saisonnières et annuelles de l'électricité produite.

Énergie marémotrice[modifier | modifier le code]

Types de marée

L'énergie marémotrice est la plus prévisible de toutes les sources d’énergie renouvelables variables. Les marées s'inversent deux fois par jour, mais elles ne sont jamais intermittentes, au contraire elles sont totalement régulières. 20 sites dans le monde sont identifiés comme susceptibles d'accueillir de nouvelles centrales marémotrices[43].

Puissance des vagues[modifier | modifier le code]

Les vagues sont principalement créées par le vent, de sorte que la puissance disponible des vagues suit la puissance disponible du vent, mais en raison de la masse de l'eau, elle est moins variable que l'énergie éolienne. L’énergie éolienne est proportionnelle au cube de la vitesse du vent, tandis que l’énergie des vagues est proportionnelle au carré de la hauteur des vagues[44] [45] [46].

Des solutions pour l'intégration[modifier | modifier le code]

La production pilotable évitée peut être du charbon, du gaz naturel, de la biomasse, du nucléaire, de la géothermie ou de l’hydroélectricité de stockage. Néanmoins, plutôt que de démarrer et d'arrêter le nucléaire ou la géothermie, il est moins coûteux de les utiliser comme énergie de charge de base constante. Toute électricité produite en excédent de la demande peut remplacer les combustibles de chauffage, être convertie en stockage ou vendue à un autre réseau. Les biocarburants et l’hydroélectricité conventionnelle peuvent être conservés pour plus tard lorsque les énergies intermittentes ne produisent pas d’électricité. Certains prévoient que l’énergie renouvelable « quasi-ferme » (batteries solaires et/ou éoliennes) sera moins chère que le nucléaire existant d’ici la fin des années 2020 : ils affirment donc que l’énergie de base ne sera pas nécessaire[47]. Les alternatives à la combustion du charbon et du gaz naturel, qui produisent moins de Gaz à effet de serre, pourraient à terme transformer les combustibles fossiles en actifs irrécupérables. Les réseaux hautement intégrés favorisent la flexibilité et les performances par rapport aux coûts, ce qui se traduit par un plus grand nombre de centrales fonctionnant pendant moins d'heures et des facteurs de charge plus faibles[48].

Toutes les sources d’énergie électrique présentent un certain degré de variabilité, tout comme les modèles de demande qui entraînent régulièrement de fortes variations dans la quantité d’électricité injectée par les fournisseurs dans le réseau. Dans la mesure du possible, les procédures d'exploitation du réseau sont conçues pour faire correspondre l'offre à la demande avec des niveaux de fiabilité élevés, et les outils permettant d'influencer l'offre et la demande sont bien développés. L’introduction de grandes quantités d’énergie hautement variable peut nécessiter des modifications des procédures existantes et des investissements supplémentaires.

La capacité d'un approvisionnement fiable en énergie renouvelable peut être assurée par l'utilisation d'infrastructures et de technologies de secours en utilisant des énergies renouvelables mixtes pour produire de l'électricité supplémentaire qui peut être utilisée pour répondre aux demandes d'approvisionnement régulières et imprévues[49]. Le stockage d’énergie peut contribuer à fiabiliser l'alimentation électrique.

Dans le cas d'une faible pénétration d’énergie intermittente, si la puissance éolienne varie, les centrales conventionnelles partiellement chargées, déjà présentes pour fournir une réponse et une réserve, ajustent leur production pour compenser. Des variations globales plus importantes à des niveaux de pénétration plus élevés nécessiteront des réserves supplémentaires ou d’autres moyens de compensation.

Réserve opérationnelle[modifier | modifier le code]

Tous les réseaux gérés disposent déjà d'une réserve opérationnelle et « tournante » pour compenser les incertitudes existantes dans le réseau électrique. L'ajout de ressources intermittentes telles que l'énergie éolienne ne nécessite pas de « sauvegarde » à 100 % car les réserves d'exploitation et les besoins d'équilibrage sont calculées à l'échelle du système et ne sont pas dédiés à une centrale électrique spécifique.

Certaines centrales au gaz ou hydroélectriques sont partiellement chargées puis contrôlées pour évoluer en fonction de l'évolution de la demande ou pour remplacer la production rapidement perdue. La capacité de modifier la production à mesure que la demande évolue est appelée « réponse ». La capacité de remplacer rapidement la production perdue, généralement dans des délais variant de 30 secondes à 30 minutes, est appelée « réserve tournante ».

En général, les centrales thermiques fonctionnant uniquement en période de pointe seront moins efficaces que si elles fonctionnaient en charge de base. Les installations hydroélectriques comme les barrages qui sont dotés d'une capacité de stockage peuvent être exploitées comme centrales de base ou de pointe.

Les réseaux peuvent passer des contrats à des centrales de stockage à batteries capables de fournir une énergie immédiatement disponible pendant par exemple une heure, ce qui laisse le temps aux autres générateurs de démarrer en cas de panne et réduit considérablement la quantité de réserve tournante requise[50][51].

Réponse à la demande[modifier | modifier le code]

La réponse à la demande est un changement dans la consommation d’énergie pour mieux s’aligner sur l’offre. Cela peut prendre la forme de l’arrêt de consommation ou de l’absorption d’énergie supplémentaire pour corriger les déséquilibres entre l'offre et la demande. Des incitations ont été largement créées dans les systèmes américain, britannique et français pour l'utilisation de ces systèmes, sous forme de tarifs avantageux ou d'une aide au coût du capital, incitant les consommateurs ayant de grosses consommations à les stoppper en cas de pénurie de capacité, ou à l'inverse à les augmenter lorsqu'il y a un excédent.

Certains types de contrôle de charge permettent à la compagnie d'électricité d'éteindre les appels de charge à distance si la puissance disponible est insuffisante. En France, les grands utilisateurs tels que le CERN ont réduit leur consommation d'électricité comme l'exige EDF, gestionnaire du système, grâce aux encouragements du tarif EJP[52].

La maîtrise de la demande énergétique fait référence aux incitations visant à ajuster la consommation d’électricité, telles que des tarifs plus élevés pendant les heures de pointe. La tarification variable de l’électricité en temps réel peut encourager les utilisateurs à ajuster leur consommation pour profiter des périodes où l’électricité est disponible à moindre coût et éviter les périodes où elle est plus rare et plus chère[53]. Certain appels de charges telles que les usines de dessalement, les chaudières électriques et les unités de réfrigération industrielle, sont capables de stocker leur production sous forme d'eau et de chaleur). Plusieurs articles avancent que le minage de bitcoin réduirait le besoin d'effacement, couvrirait le risque au prix de l'électricité, stabiliseraient le réseau, augmenteraient la rentabilité des centrales électriques à énergie renouvelable et accéléreraient donc la transition vers une énergie durable[54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61]. Mais d’autres soutiennent que le minage de bitcoin ne pourra jamais être durable[62].

La plupart des grands systèmes disposent également d'une catégorie de charges qui se déconnectent instantanément en cas de pénurie de production, dans le cadre d'un contrat mutuellement avantageux. Cela peut donner lieu à des réductions ou à des augmentations instantanées de la charge.

Stockage[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Stockage de l'énergie.
Courbe d’apprentissage des batteries lithium-ion : le prix des batteries a baissé de 97 % en trois décennies.

Diversité géographique et complémentarité[modifier | modifier le code]

Cinq jours de production horaire de cinq parcs éoliens en Ontario

La variabilité de la production d’une seule éolienne peut être élevée. La combinaison d'un nombre supplémentaire de turbines, par exemple, dans un parc éolien, entraîne une variation statistique plus faible, tant que la corrélation entre la production de chaque turbine est imparfaite, et les corrélations sont toujours imparfaites en raison de la distance entre chaque turbine. De même, les éoliennes ou les parcs éoliens géographiquement éloignés ont des corrélations plus faibles, réduisant ainsi la variabilité globale. Étant donné que l’énergie éolienne dépend des systèmes météorologiques, il existe une limite au bénéfice de cette diversité géographique pour tout système électrique[63].

Plusieurs parcs éoliens répartis sur une vaste zone géographique et regroupés en réseau produisent de l’électricité de manière plus constante et avec moins de variabilité que les installations plus petites. La production éolienne peut être prévue avec un certain degré de confiance à l’aide des prévisions météorologiques, en particulier la production provenant d’un grand nombre d’éoliennes. La capacité de prédire la production éolienne devrait augmenter avec le temps à mesure que les données sont collectées, en particulier auprès des installations les plus récentes[63].

L’électricité produite à partir de l’énergie solaire tend à contrebalancer les approvisionnements fluctuants générés par l’énergie éolienne. Normalement, il y a plus de vent la nuit et par temps nuageux ou orageux, et il y a plus de soleil par temps clair avec moins de vent[64]. En outre, l’énergie éolienne connaît souvent un pic en hiver, tandis que l’énergie solaire connaît un pic en été ; la combinaison de l’énergie éolienne et solaire réduit le besoin d’énergie de secours distribuable[65].

  • La pénétration autorisée peut être augmentée grâce à des investissements supplémentaires dans la production de secours. Par exemple, certains jours, on pourrait produire 80 % d'éolien et, les jours sans vent, remplacer par 80 % d'énergie pilotable comme le gaz naturel, la biomasse et l'hydroélectricité.
  • Les zones ayant des niveaux élevés de production hydroélectrique peuvent augmenter ou diminuer cette production pour incorporer des quantités substantielles d’énergie éolienne. La Norvège, le Brésil et le Manitoba ont tous des niveaux élevés de production hydroélectrique, le Québec produit plus de 90 % de son électricité à partir de l'hydroélectricité et Hydro-Québec est le plus grand producteur d'hydroélectricité au monde. Le nord-ouest du Pacifique aux États-Unis a été identifié comme une autre région où l'énergie éolienne est bien complétée par l'hydroélectricité existante[66]. La capacité de stockage dans les installations hydroélectriques sera limitée par la taille du réservoir et par des considérations environnementales et autres.

Interconnection[modifier | modifier le code]

Article connexe : Interconnexion électrique.

Couplage sectoriel[modifier | modifier le code]

La demande et la production peuvent être mieux adaptées lorsque des secteurs tels que la mobilité, la chaleur et le gaz sont couplés au système électrique. Les véhicules électriques devraient par exemple devenir la plus grande source de capacité de stockage. Il s’agit peut-être d’une option plus coûteuse, adaptée à une forte pénétration des énergies renouvelables variables, par rapport à d’autres sources de flexibilité[67]. L’Agence internationale de l’énergie affirme que le couplage sectoriel est nécessaire pour compenser l’inadéquation entre l’offre et la demande saisonnière[68].

Les véhicules électriques peuvent être rechargés pendant les périodes de faible demande et de production élevée et, dans certains endroits, renvoyer l'énergie du véhicule vers le réseau [69] [70].

Pénétration[modifier | modifier le code]

La pénétration fait référence à la proportion d'une source d'énergie primaire (PE) dans un système électrique, exprimée en pourcentage. Il existe plusieurs méthodes de calcul donnant des pénétrations différentes. La pénétration peut être calculée comme suit [71]:

  1. la capacité nominale (puissance installée) d'une source PE divisée par la charge de pointe au sein d'un système électrique 
  2. ou la capacité nominale (puissance installée) d'une source PE divisée par la capacité totale du système électrique ;
  3. ou l'énergie électrique générée par une source PE au cours d'une période donnée, divisée par la demande du système électrique au cours de cette période.

Le niveau de pénétration des sources variables intermittentes est significatif pour les raisons suivantes :

  • Les réseaux électriques avec des quantités importantes de pompage-turbinage pilotables, l'hydroélectricité avec réservoir ou bassin ou d'autres centrales électriques de pointe telles que les centrales électriques alimentées au gaz naturel sont capables de s'adapter plus facilement aux fluctuations de l'énergie intermittente[72].
  • Les systèmes électriques relativement petits sans interconnexion solide (comme les îles éloignées) peuvent conserver certains générateurs diesel existants mais consommant moins de carburant[73], pour plus de flexibilité [74] jusqu'à ce que des sources d'énergie plus propres ou un stockage tel que l'hydroélectricité pompée ou les batteries deviennent rentables[75].

Au début des années 2020, l'énergie éolienne et solaire produisait 10 % de l'électricité mondiale, [76] mais un approvisionnement dans une fourchette de pénétration de 40 à 55 % a déjà été mis en œuvre dans plusieurs systèmes[6], avec plus de 65 % prévus pour le Royaume-Uni d'ici 2030 [77] [78].

Il n'existe pas de niveau maximum de pénétration généralement accepté, car la capacité de chaque système à compenser l'intermittence diffère et les systèmes eux-mêmes évolueront avec le temps. Les discussions sur les chiffres de pénétration acceptables ou inacceptables doivent être traitées et utilisées avec prudence, car leur pertinence ou leur importance dépendra fortement des facteurs locaux, de la structure et de la gestion du réseau, ainsi que de la capacité de production existante.

Pour la plupart des systèmes dans le monde, les niveaux de pénétration existants sont nettement inférieurs aux maximums pratiques ou théoriques[71].

Limites maximales de pénétration[modifier | modifier le code]

La pénétration maximale de l’éolien et du solaire combinés est estimée entre 70 % et 90 % sans agrégation régionale, gestion de la demande ou stockage ; et jusqu'à 94% avec 12 heures de stockage[79]. Les considérations d’efficacité économique et de coût sont plus susceptibles de dominer en tant que facteurs critiques ; des solutions techniques pourraient permettre d’envisager des niveaux de pénétration plus élevés à l’avenir, en particulier si les considérations de coût sont secondaires.

Impacts économiques de la variabilité[modifier | modifier le code]

Les estimations du coût de l'énergie éolienne et solaire peuvent inclure des estimations des coûts « externes » de la variabilité éolienne et solaire, ou se limiter au coût de production. Toute centrale électrique a des coûts distincts du coût de production, y compris, par exemple, le coût de toute capacité de transport nécessaire ou capacité de réserve en cas de perte de capacité de production. De nombreux types de production, en particulier ceux issus des combustibles fossiles, entraîneront également des coûts externes tels que la pollution, les émissions de gaz à effet de serre et la destruction de l'habitat, qui ne sont généralement pas directement pris en compte. L'ampleur des impacts économiques est débattue et variera selon le lieu, mais elle devrait augmenter avec les niveaux de pénétration plus élevés. À de faibles niveaux de pénétration, les coûts tels que les réserves d’exploitation et les coûts d’équilibrage sont considérés comme insignifiants.

L’intermittence peut introduire des coûts supplémentaires distincts ou d’une ampleur différente de ceux des types de production traditionnels. Ceux-ci peuvent inclure :

  • Capacité de transport : la capacité de transport peut être plus coûteuse que la capacité de production nucléaire ou au charbon en raison de facteurs de charge plus faibles. La capacité de transport sera généralement dimensionnée en fonction de la production de pointe projetée, mais la capacité moyenne pour l’énergie éolienne sera nettement inférieure, ce qui augmentera le coût par unité d’énergie réellement transportée. Cependant, les coûts de transport ne représentent qu’une faible fraction des coûts totaux de l’énergie. [80]
  • Réserve de fonctionnement supplémentaire : si l'énergie éolienne et solaire supplémentaire ne correspond pas aux tendances de la demande, une réserve de fonctionnement supplémentaire peut être nécessaire par rapport à d'autres types de production, mais cela n'entraîne pas des coûts d'investissement plus élevés pour des centrales supplémentaires puisqu'il s'agit simplement de centrales existantes fonctionnant à faible rendement. - réserve tournante. Contrairement aux affirmations selon lesquelles toute énergie éolienne doit être soutenue par une quantité égale de « capacité de secours », les générateurs intermittents contribuent à la capacité de base « tant qu'il existe une certaine probabilité de production pendant les périodes de pointe ». La capacité de secours n'est pas attribuée aux producteurs individuels, car la réserve de secours ou de fonctionnement « n'a de signification qu'au niveau du système ».
  • Coûts d'équilibrage : pour maintenir la stabilité du réseau, certains coûts supplémentaires peuvent être engagés pour équilibrer la charge avec la demande. Même si les améliorations apportées à l’équilibrage du réseau peuvent être coûteuses, elles peuvent conduire à des économies à long terme. [81] [82] [83] [84]

Dans de nombreux pays, pour de nombreux types d'énergies renouvelables variables, le gouvernement invite de temps à autre les entreprises à soumissionner sous pli cacheté pour construire une certaine capacité d'énergie solaire à connecter à certaines sous-stations électriques. En acceptant l'offre la plus basse, le gouvernement s'engage à acheter à ce prix par kWh pendant un nombre d'années fixe, ou jusqu'à une certaine quantité totale d'électricité. Cela offre une certitude aux investisseurs face aux prix de gros de l’électricité très volatils. [85] [86] [87] Toutefois, ils peuvent toujours courir un risque de volatilité des taux de change s’ils empruntent en devises étrangères. [88]

Voir également[modifier | modifier le code]

  • Centrale électrique à cycle combiné d'hydrogène
  • Sécurité énergétique et technologies renouvelables
  • Pompe à chaleur géothermique
  • Coût de l'électricité par source
  • Spark spread : calculer le coût de la sauvegarde
  • Liste des centrales électriques de stockage d'énergie

Lectures complémentaires[modifier | modifier le code]

  • Varun Sivaram, Taming the Sun: Innovation to Harness Solar Energy and Power the Planet, Cambridge, MA, MIT Press, (ISBN 978-0-262-03768-6)

[[Catégorie:Énergie renouvelable]] [[Catégorie:Stockage de l'énergie]] [[Catégorie:Distribution de l'énergie électrique]] [[Catégorie:Pages avec des traductions non relues]]

  1. ↑ (en) Cartlidge, « Saving for a Rainy Day », Science, vol. 334, no 6058,‎ , p. 922–924 (ISSN 0036-8075, PMID 22096185, DOI 10.1126/science.334.6058.922, Bibcode 2011Sci...334..922C, lire en ligne)
  2. ↑ (en-US) « Flexible Power Plant Operation to Enable High Renewable Energy Penetration », IESR, (consulté le )
  3. ↑ a et b « All Island Grid Study » [archive du ], Department of Communications, Energy and Natural Resources, (consulté le ), p. 3–5, 15
  4. ↑ « The Carbon Trust & DTI Renewables Network Impacts Study » [archive du ], Carbon Trust and UK Department of Trade and Industry, (consulté le )
  5. ↑ {{Cite report}} : paramètre titre manquant
  6. ↑ a b et c (en-US) « Global Electricity Review 2022 », Ember, (consulté le )
  7. ↑ (en) Riesz et Milligan, « Designing electricity markets for a high penetration of variable renewables », WIREs Energy and Environment, vol. 4, no 3,‎ , p. 279–289 (ISSN 2041-8396, DOI 10.1002/wene.137, Bibcode 2015WIREE...4..279R, S2CID 167079952, lire en ligne)
  8. ↑ (en) Sinsel, Riemke et Hoffmann, « Challenges and solution technologies for the integration of variable renewable energy sources—a review », Renewable Energy, vol. 145,‎ , p. 2271–2285 (ISSN 0960-1481, DOI 10.1016/j.renene.2019.06.147, hdl 20.500.11850/373407, S2CID 198480155, lire en ligne)
  9. ↑ Czisch et Gregor Giebel, « Realisable Scenarios for a Future Electricity Supply based 100% on Renewable Energies » [archive du ], Institute for Electrical Engineering – Efficient Energy Conversion University of Kassel, Germany and Risø National Laboratory, Technical University of Denmark (consulté le )
  10. ↑ a b et c « Variability of Wind Power and other Renewables: Management Options and Strategies », IEA, (consulté le )
  11. ↑ (en) Widén et Carpman, « Variability assessment and forecasting of renewables: A review for solar, wind, wave and tidal resources », Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 44,‎ , p. 356–375 (ISSN 1364-0321, DOI 10.1016/j.rser.2014.12.019, lire en ligne)
  12. ↑ Pommeret et Schubert, « Energy Transition with Variable and Intermittent Renewable Electricity Generation », Cesifo Working Paper Series, cESifo Working Paper, vol. 7442,‎ , p. 2 (lire en ligne)
  13. ↑ Kuntz et Justin Dawe, « renewable. rechargeable. remarkable. » [archive du ], VRB Power Systems, Mechanical Engineering, (consulté le )
  14. ↑ Giebel, « Wind Powers Has a Capacity Credit » [archive du ], Risø National Laboratory (consulté le )
  15. ↑ Suchet, Jeantet, Elghozi et Jehl, « Defining and Quantifying Intermittency in the Power Sector », Energies, vol. 13, no 13,‎ , p. 3366 (DOI 10.3390/en13133366, lire en ligne)
  16. ↑ (en) « Volatile but predictable: Forecasting renewable power generation », Clean Energy Wire, (consulté le )
  17. ↑ (en) « IEA wind task 36 », iea wind forecasting (consulté le )
  18. ↑ « The power of multiples: Connecting wind farms can make a more reliable and cheaper power source »,
  19. ↑ Archer, C. L. et Jacobson, M. Z., « Supplying Baseload Power and Reducing Transmission Requirements by Interconnecting Wind Farms », Journal of Applied Meteorology and Climatology, vol. 46, no 11,‎ , p. 1701–1717 (DOI 10.1175/2007JAMC1538.1, Bibcode 2007JApMC..46.1701A, CiteSeerx 10.1.1.475.4620, lire en ligne)
  20. ↑ David JC MacKay, « Sustainable Energy - without the hot air. Fluctuations and storage »
  21. ↑ (pl) Andrzej Strupczewski, « Czy w Polsce wiatr wystarczy zamiast elektrowni atomowych? » [archive du ], atom.edu.pl (consulté le )
  22. ↑ Diesendorf, « The Base-Load Fallacy » [archive du ], Institute of Environmental Studies, www.energyscience.org.au, (consulté le )
  23. ↑ "Analysis of UK Wind Generation" 2011
  24. ↑ Sharman, « Why wind power works for Denmark », Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Civil Engineering, vol. 158, no 2,‎ , p. 66–72 (DOI 10.1680/cien.2005.158.2.66)
  25. ↑ (en-GB) « Average annual capacity factors by technology, 2018 – Charts – Data & Statistics », IEA (consulté le )
  26. ↑ « How Dispatchable Wind Is Becoming a Reality in the US », www.greentechmedia.com (consulté le )
  27. ↑ (en) « 51MWh vanadium flow battery system ordered for wind farm in northern Japan », Energy Storage News, (consulté le )
  28. ↑ « Blowing Away the Myths » [archive du ], The British Wind Energy Association, (consulté le )
  29. ↑ Nedic, Anser Shakoor, Goran Strbac, Mary Black, Jim Watson et Catherine Mitchell, « Security assessment of future UK electricity scenarios » [archive du ], Tyndall Centre for Climate Change Research, (consulté le )
  30. ↑ Junling Huang, Xi Lu et Michael B. McElroy, « Meteorologically defined limits to reduction in the variability of outputs from a coupled wind farm system in the Central US », Renewable Energy, vol. 62,‎ , p. 331–340 (DOI 10.1016/j.renene.2013.07.022, S2CID 3527948, lire en ligne)
  31. ↑ [1] Graham Sinden (1 December 2005). "Characteristics of the UK wind resource" pg4
  32. ↑ Reliability of Wind TurbinesModèle {{Lien brisé}} : paramètres « url » et « titre » manquants. , Modèle {{Lien brisé}} : paramètres « url » et « titre » manquants. ,
  33. ↑ a et b « renewable is doable A Smarter Energy Plan for Ontario (brochure version) » [archive du ], PEMBINA Institute, (consulté le )
  34. ↑ « Wind Systems Integration Basics » [archive du ]
  35. ↑ (en) Jurasz, Canales, Kies et Guezgouz, « A review on the complementarity of renewable energy sources: Concept, metrics, application and future research directions », Solar Energy, vol. 195,‎ , p. 703–724 (ISSN 0038-092X, DOI 10.1016/j.solener.2019.11.087, Bibcode 2020SoEn..195..703J, arXiv 1904.01667)
  36. ↑ (en-GB) « Average annual capacity factors by technology, 2018 – Charts – Data & Statistics », IEA (consulté le )
  37. ↑ {{Cite report}} : paramètre titre manquant
  38. ↑ a et b « Executive Summary: Assessment of Parabolic Trough and Power Tower Solar Technology Cost and Performance Forecasts », National Renewable Energy Laboratory, (consulté le )
  39. ↑ Spain Pioneers Grid-Connected Solar-Tower Thermal Power p. 3. Retrieved December 19, 2008.
  40. ↑ Mills et Robert G. Morgan, « A solar-powered economy: How solar thermal can replace coal, gas and oil », RenewableEnergyWorld.com, (consulté le )
  41. ↑ « Solar Air Cooling » [archive du ], Integration of Renewable energy on Farms, (consulté le )
  42. ↑ « Project Description – Keeyask Hydropower Limited Partnership »,
  43. ↑ « Energy Resources: Tidal power », www.darvill.clara.net (consulté le )
  44. ↑ « Wind and Waves » [archive du ] (consulté le )
  45. ↑ « Comparing the Variability of Wind Speed and Wave Height Data » [archive du ] (consulté le )
  46. ↑ « Savenkov, M 2009 'On the Truncated Weibull Distribution and its Usefulness in Evaluating the Theoretical Capacity Factor of Potential Wind (or Wave) Energy Sites', University Journal of Engineering and Technology, vol. 1, no. 1, pp. 21-25 » [archive du ] (consulté le )
  47. ↑ (en-US) Harvey, « We Don't Need Base Load Power », CleanTechnica, (consulté le )
  48. ↑ Michael G. Richard: Death by 'capacity factor': Is this how wind and solar ultimately win the game?, 2015-10-06
  49. ↑ « Solar and Energy Storage: A Perfect Match - Energy Storage to the Test », RenewableEnergyWorld.com (consulté le )
  50. ↑ « UK battery storage capacity could reach 70% growth in 2019 as business models evolve », Solar Power Portal,
  51. ↑ « UK battery storage market reaches 1GW landmark as new applications continues to grow », Solar Power Portal,
  52. ↑ Andrews, « How CERN is encouraged to not do atom or quark smashing, during periods of high demand and low power station  [[[sic]]], by means of the EJP tarrif », - Extract from CERN newsletter indication when to switch of loads bulletin 46
  53. ↑ « 2005 Integrated Energy Policy Report » [archive du ], California Energy Commission, (consulté le )
  54. ↑ (en) Fridgen, Körner, Walters et Weibelzahl, « Not All Doom and Gloom: How Energy-Intensive and Temporally Flexible Data Center Applications May Actually Promote Renewable Energy Sources », Business & Information Systems Engineering, vol. 63, no 3,‎ , p. 243–256 (ISSN 2363-7005, DOI 10.1007/s12599-021-00686-z, S2CID 233664180) :

    « To gain applicable knowledge, this paper evaluates the developed model by means of two use-cases with real-world data, namely AWS computing instances for training Machine Learning algorithms and Bitcoin mining as relevant DC applications. The results illustrate that for both cases the NPV of the IES compared to a stand-alone RES-plant increases, which may lead to a promotion of RES-plants. »
  55. ↑ (en) Rhodes, « Is Bitcoin Inherently Bad For The Environment? », Forbes (consulté le ) : « Mining and transacting cryptocurrencies, such as bitcoin, do present energy and emissions challenges, but new research shows that there are possible pathways to mitigate some of these issues if cryptocurrency miners are willing to operate in a way to compliment the deployment of more low-carbon energy. »
  56. ↑ (en) « Green Bitcoin Does Not Have to Be an Oxymoron », news.bloomberglaw.com, {{Article}} : paramètre « date » manquant (lire en ligne)
  57. ↑ (en) Moffit, « Beyond Boom and Bust: An emerging clean energy economy in Wyoming », {{Article}} : paramètre « périodique » manquant,‎ (lire en ligne) :

    « Currently, projects are under development, but the issue of overgenerated wind continues to exist. By harnessing the overgenerated wind for Bitcoin mining, Wyoming has the opportunity to redistribute the global hashrate, incentivize Bitcoin miners to move their operations to Wyoming, and stimulate job growth as a result. »
  58. ↑ (en) Rennie, « Climate change and the legitimacy of Bitcoin », {{Article}} : paramètre « périodique » manquant, Rochester, NY,‎ (DOI 10.2139/ssrn.3961105, S2CID 244155800, lire en ligne) :

    « In responding to these pressures and events, some miners are providing services and innovations that may help the viability of clean energy infrastructures for energy providers and beyond, including the data and computing industry. The paper finds that if Bitcoin loses legitimacy as a store of value, then it may result in lost opportunities to accelerate sustainable energy infrastructures and markets. »
  59. ↑ Eid, Islam, Shah et Nahid, « Enhanced Profitability of Photovoltaic Plants By Utilizing Cryptocurrency-Based Mining Load », IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 31, no 8,‎ , p. 1–5 (ISSN 1558-2515, DOI 10.1109/TASC.2021.3096503, Bibcode 2021ITAS...3196503E, hdl 20.500.11782/2513, S2CID 237245955, lire en ligne) :

    « The grid connected photovoltaic (PV) power plants (PVPPs) are booming nowadays. The main problem facing the PV power plants deployment is the intermittency which leads to instability of the grid. [...] This paper investigating the usage of a customized load - cryptocurrency mining rig - to create an added value for the owner of the plant and increase the ROI of the project. [...] The developed strategy is able to keep the profitability as high as possible during the fluctuation of the mining network. »
  60. ↑ (en) Bastian-Pinto, Araujo, Brandão et Gomes, « Hedging renewable energy investments with Bitcoin mining », Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 138,‎ , p. 110520 (ISSN 1364-0321, DOI 10.1016/j.rser.2020.110520, S2CID 228861639, lire en ligne) :

    « Windfarms can hedge electricity price risk by investing in Bitcoin mining. [...] These findings, which can also be applied to other renewable energy sources, may be of interest to both the energy generator as well as the system regulator as it creates an incentive for early investment in sustainable and renewable energy sources. »
  61. ↑ (en) Shan et Sun, « Bitcoin Mining to Reduce the Renewable Curtailment: A Case Study of Caiso », {{Article}} : paramètre « périodique » manquant, Rochester, NY,‎ (DOI 10.2139/ssrn.3436872, S2CID 219382864, lire en ligne) :

    « The enormous energy demand from Bitcoin mining is a considerable burden to achieve the climate agenda and the energy cost is the major operation cost. On the other side, with high penetration of renewable resources, the grid makes curtailment for reliability reasons, which reduces both economic and environment benefits from renewable energy. Deploying the Bitcoin mining machines at renewable power plants can mitigate both problems. »
  62. ↑ « Can renewable energy make crypto mining greener? | Sifted », sifted.eu, (consulté le )
  63. ↑ a et b Junling Huang et Michael B. McElroy, « Meteorologically defined limits to reduction in the variability of outputs from a coupled wind farm system in the Central US », Renewable Energy, vol. 62,‎ , p. 331–340 (DOI 10.1016/j.renene.2013.07.022, S2CID 3527948, lire en ligne)
  64. ↑ Lovins et L. Hunter Lovins, « The Fragility of Domestic Energy » [archive du ], The Atlantic, (consulté le )
  65. ↑ Nyenah, Sterl et Thiery, « Pieces of a puzzle: solar-wind power synergies on seasonal and diurnal timescales tend to be excellent worldwide », Environmental Research Communications, vol. 4, no 5,‎ , p. 055011 (DOI 10.1088/2515-7620/ac71fb, Bibcode 2022ERCom...4e5011N, S2CID 249227821)
  66. ↑ (en-US) « Air, Water Powerful Partners in Northwest », The Washington Post,‎ (lire en ligne)
  67. ↑ IRENA, Power System Flexibility for the Energy Transition, Part 1: Overview for policy makers, Abu Dhabi, International Renewable Energy Agency, , 25, 42 (ISBN 978-92-9260-089-1, lire en ligne)
  68. ↑ (en-GB) « System integration of renewables – Topics », IEA (consulté le )
  69. ↑ (en-US) « Is Vehicle-to-Grid Technology the Key to Accelerating the Clean Energy Revolution? », POWER Magazine, (consulté le )
  70. ↑ (en-GB) « UK city of Nottingham uses vehicle-to-grid (V2G) and IoT to optimise EV fleet charging », Traffic Technology Today, (consulté le )
  71. ↑ a et b Robert Gross, Philip Heptonstall, Dennis Anderson, Tim Green, Leach et Skea, The Costs and Impacts of Intermittency, UK Energy Research Council, (ISBN 978-1-903144-04-6, lire en ligne [archive du ])
  72. ↑ http://repa.econ.uvic.ca/publications/Working%20Paper%202006-02.pdf

    Le modèle {{dead link}} doit être remplacé par {{lien brisé}} selon la syntaxe suivante :
    {{ lien brisé | url = http://example.com | titre = Un exemple }} (syntaxe de base)
    Le paramètre url est obligatoire, titre facultatif.
    Le modèle {{lien brisé}} est compatible avec {{lien web}} : il suffit de remplacer l’un par l’autre.

  73. ↑ Shumais et Mohamed, « DIMENSIONS OF ENERGY INSECURITY ON SMALL ISLANDS: THE CASE OF THE MALDIVES »
  74. ↑ (en) « Transforming small-island power systems », /publications/2019/Jan/Transforming-small-island-power-systems, (consulté le )
  75. ↑ (en) « Shining a light on a smart island », MAN Energy Solutions (consulté le )
  76. ↑ Modèle {{Lien web}} : paramètre « accès url » utilisé avec la valeur subscription inconnue. (en) « Wind and solar produce record 10% of world's electricity, but faster change needed, scientists warn » [archive du ], www.independent.co.uk, (consulté le )
  77. ↑ (en-US) Ltd, « Britain urged to hit 65% renewables by 2030 », reNEWS - Renewable Energy News, (consulté le )
  78. ↑ (en) « UK Looks To Triple Solar And More Than Quadruple Offshore Wind Power », OilPrice.com (consulté le )
  79. ↑ (en) Tong, Farnham, Duan et Zhang, « Geophysical constraints on the reliability of solar and wind power worldwide », Nature Communications, vol. 12, no 1,‎ , p. 6146 (ISSN 2041-1723, PMID 34686663, PMCID 8536784, DOI 10.1038/s41467-021-26355-z, Bibcode 2021NatCo..12.6146T)
  80. ↑ http://www.claverton-energy.com/what-is-the-cost-per-kwh-of-bulk-transmission-national-grid-in-the-uk-note-this-excludes-distribution-costs.html Electric power transmission costs per kWh transmission / National Grid in the UK (note this excludes distribution costs)
  81. ↑ (en-GB) Welle (www.dw.com), « Will war fast-track the energy transition? | DW | 04.03.2022 », DW.COM (consulté le )
  82. ↑ Morse, Salvatore, Slusarewicz et Cohan, « Can wind and solar replace coal in Texas? », Renewables: Wind, Water, and Solar, vol. 9, no 1,‎ , p. 1 (ISSN 2198-994X, DOI 10.1186/s40807-022-00069-2, Bibcode 2022RWWS....9....1M, S2CID 247454828)
  83. ↑ (en) Vetter, « 5 New Reports Show Wind And Solar Power Can Cripple Putin, Secure Climate Goals », Forbes (consulté le )
  84. ↑ (en) « Accelerating Grid Integration », www.usaid.gov, (consulté le ) : « Grid modernization reduces medium- to long-term curtailment, stagnation of large-scale renewable energy deployment, reduces long-term costs, and enables new business models, such as electric vehicles (EVs), aggregation, demand-side management, and distributed energy resources. It also promotes regional market coordination and power system integration which can unlock billions of dollars in electricity revenue through cross-border trade. »
  85. ↑ (en) ES et order, « Renewable Energy Auctions Toolkit | Energy | U.S. Agency for International Development », www.usaid.gov, (consulté le )
  86. ↑ (en) « Feed-In Tariffs vs Reverse Auctions: Setting the Right Subsidy Rates for Solar », Development Asia, (consulté le )
  87. ↑ (en) « Government hits accelerator on low-cost renewable power », GOV.UK (consulté le )
  88. ↑ « Currency Risk Is the Hidden Solar Project Deal Breaker », www.greentechmedia.com (consulté le )
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