Comprendre les besoins énergétiques futurs pourrait faciliter la transition vers les énergies renouvelables.
Les objectifs les plus ambitieux de neutralité carbone envisagent de remplacer les combustibles fossiles par des systèmes d’énergie renouvelable, tels que l’énergie solaire et éolienne. Cependant, l’énergie renouvelable à l’échelle du réseau dépend des systèmes de stockage de l’énergie.
Des chercheurs de l’Université d’État de Caroline du Nord ont développé un modèle pour projeter les besoins de stockage d’énergie d’un pays s’il devait passer entièrement à des sources d’énergie renouvelables à partir des combustibles fossiles. Ce modèle peut aider les décideurs à prendre des décisions éclairées pour la planification énergétique à court et à long terme.
Sources d’énergie renouvelable. Image utilisée avec la permission de Adobe Stock
Déterminer les besoins en énergie
L’étude s’est d’abord concentrée sur le système énergétique de l’Italie, qui a rencontré des difficultés pour obtenir du gaz naturel à prix abordable. L’objectif était de déterminer les besoins de stockage d’énergie de l’Italie si elle s’appuyait uniquement sur des sources d’énergie renouvelables. Bien que le diagramme de flux soit centré sur l’Italie, le modèle pourrait être utilisé pour estimer les besoins de stockage d’énergie pour tout système énergétique.
Le stockage de l’énergie était un facteur crucial dans le développement du diagramme de flux en raison de la nature imprévisible des sources d’énergie renouvelables. Les sources d’énergie renouvelables ne génèrent pas d’énergie de manière constante. Par exemple, les panneaux solaires produisent de l’électricité lorsque le soleil brille, mais ne produisent pas d’énergie la nuit. De même, les éoliennes génèrent de l’énergie lorsque le vent souffle, mais ne peuvent pas produire d’énergie lorsqu’il n’y a pas de vent. Les systèmes de stockage de l’énergie stockent l’énergie générée pendant les périodes de conditions climatiques actives pour être utilisée plus tard lorsque ces sources ne sont pas disponibles. Cela garantit un approvisionnement constant en électricité.
Le diagramme de flux que les chercheurs ont développé pour projeter les besoins de stockage d’énergie. Image utilisée avec la permission de Nicoli et al.
Modifications
Les chercheurs visaient à créer un modèle plus précis du stockage d’un système de stockage de l’énergie en modifiant le modèle d’optimisation Temoa. Une modification importante a été de refléter la façon dont les énergies renouvelables produisent de l’énergie à des taux différents tout au long de la journée et de l’année. Par exemple, l’énergie solaire est plus abondante pendant les longues journées d’été, mais diminue considérablement la nuit. Ils ont également pris en compte la façon dont la consommation d’énergie varie. Par exemple, l’utilisation de chauffages augmente la consommation d’électricité pendant les nuits froides d’hiver.
Fluctuations quotidiennes de l’énergie renouvelable par solaire (à gauche) et éolien (à droite) en Italie. Image utilisée avec la permission de Nicoli et al.
Réflexions sur l’énergie à court terme
Ces modifications reflètent certaines actions initiales que l’Italie pourrait entreprendre pour développer des systèmes de stockage.
La réflexion centrale indique que l’Italie doit stocker environ 10% de l’énergie générée dans des dispositifs de stockage d’énergie à court terme. Le stockage d’énergie à court terme fait référence à la durée pendant laquelle un dispositif peut maintenir sa puissance maximale. Par exemple, un dispositif de 2 kW de trois heures peut libérer 2 kW pendant trois heures. Si une libération de puissance maximale dépasse quatre heures, le dispositif n’est plus considéré comme un dispositif de stockage d’énergie à court terme.
Les systèmes de stockage à court terme peuvent rapidement répondre aux changements soudains de la demande ou de l’offre d’électricité, aidant à maintenir la stabilité du réseau et prévenir les coupures de courant. En mettant en œuvre ces solutions de stockage à court terme, l’Italie peut mieux gérer ses ressources énergétiques renouvelables, garantissant un approvisionnement énergétique fiable et résilient à mesure qu’elle s’éloigne des combustibles fossiles.
Avantages de la transition vers les énergies renouvelables
Passer aux énergies renouvelables offre de nombreux avantages pour l’environnement et la société.
Parmi les avantages environnementaux figurent une meilleure qualité de l’air et de l’eau, ainsi qu’une réduction des émissions de gaz à effet de serre. L’extraction et la combustion des combustibles fossiles libèrent des polluants qui dégradent la qualité de l’air et de l’eau. Les sources d’énergie renouvelables ne produisent pas de polluants. Cette réduction de la pollution peut aider à atténuer les problèmes de santé tels que l’asthme, la bronchite et les maladies cardiovasculaires. De plus, les sources d’énergie renouvelables produisent peu ou pas de gaz à effet de serre pendant leur fonctionnement. Cela réduit considérablement l’empreinte carbone par rapport aux combustibles fossiles.