Étude : les micro-réseaux pourraient réduire les coupures de courant en Californie, jusqu’à un certain point

Les chercheurs rapportent que des réseaux isolés qui produisent leur propre électricité pourraient soutenir les communautés en cas de panne d’électricité. Mais cette fiabilité a un prix.

Des collines d’Oakland aux ombres de la Sierra Nevada, lutter contre la menace omniprésente des incendies de forêt dans certaines parties de la Californie peut signifier se passer d’électricité. Au cours des dernières années, certaines maisons et entreprises ont vu leur électricité coupée à plusieurs reprises par de grands fournisseurs de services publics visant à empêcher les équipements de déclencher des incendies par temps venteux et sec.

Six des 20 plus grands incendies de forêt en Californie au cours des huit dernières années ont été déclenchés par des équipements utilitaires. Pendant environ une décennie, les régulateurs des États ont donc permis aux services publics de mettre hors tension de manière proactive les lignes électriques pour éviter de déclencher des incendies. La politique empêche les allumages mais entraîne des coûts importants, comme couper l’alimentation des personnes qui dépendent d’appareils médicaux électriques et des entreprises qui ne peuvent pas fonctionner sans elle.

Pour aider à minimiser les impacts des coupures, l’État évalue une solution potentielle séduisante : les micro-réseaux, qui peuvent s’isoler du réseau électrique plus large et produire leur propre électricité.

Une nouvelle étude suggère que les micro-réseaux équipés de panneaux solaires, d’une éolienne, d’un moteur à essence et de batteries pourraient minimiser l’impact des coupures de courant pour les communautés rurales tout en réduisant les coûts énergétiques et en incorporant suffisamment d’énergie renouvelable pour rivaliser avec la quantité actuellement acheminée vers le réseau californien.

En comparaison avec les générateurs diesel, « nous avons constaté que les micro-réseaux à base d’énergies renouvelables sont plus prometteurs pour un grand nombre d’emplacements et qu’ils pourraient considérablement minimiser l’impact de ces types de coupures de courant », a déclaré Dasun Perera, chercheur associé à l’université de Princeton. Andlinger Center for Energy and the Environment et auteur de l’étude, publiée dans la revue Applied Energy.

Mais il y a des mises en garde : la solution ne fonctionnera pas partout et les systèmes deviennent trop coûteux lorsqu’ils sont utilisés pour éviter tous les arrêts.

Pour évaluer la faisabilité économique du déploiement de micro-réseaux, les auteurs ont identifié 1 424 petites communautés californiennes dans des zones à très haut risque d’incendie, puis ont modélisé l’impact de l’installation de systèmes de micro-réseaux dans sept de ces zones sur une période d’un an. Ils ont découvert qu’un micro-réseau incorporant jusqu’à 60 % d’énergie renouvelable pouvait limiter la perte d’électricité lors d’événements d’arrêt à moins de 3 % de l’énergie utilisée au cours d’une année totale, tout en maintenant les coûts d’électricité en dessous de la moyenne. Aujourd’hui, les énergies renouvelables (sans compter les projets solaires domestiques) représentent environ 34 % de la consommation totale d’électricité de la Californie, bien que l’État se soit fixé un objectif de 60 % d’ici 2030.

Déjà, certains hôpitaux, casernes de pompiers, centres communautaires et établissements vinicoles de toute la Californie ont installé des micro-réseaux. En 2018, la législature de l’État a adopté une loi visant à étendre leur utilisation, et en 2021, les régulateurs des services publics ont autorisé 200 millions de dollars de dépenses pour aider à payer de tels projets, les fonds étant répartis entre les grandes entreprises de services publics de l’État.

Patricia Hidalgo-Gonzalez, directrice du laboratoire d’énergie renouvelable et de mathématiques avancées de l’Université de Californie à San Diego, affirme que le financement de l’État devrait être consacré au développement de micro-réseaux dans les communautés les plus souvent touchées par les coupures de courant et incapables de payer. solutions par eux-mêmes. Elle mène actuellement des recherches distinctes sur le potentiel de déploiement de micro-réseaux dans un plus grand échantillon de communautés californiennes, tout en tenant compte de facteurs tels que le revenu, la zone climatique et la pollution atmosphérique existante.

L’article de Princeton offre une image plus complète de l’endroit où les micro-réseaux pourraient fonctionner en Californie que les recherches précédentes, a déclaré Hidalgo-Gonzalez. Alors que l’État évalue le potentiel de tels projets, dit-elle, elle aimerait voir les chercheurs adopter une perspective plus holistique, évaluant comment les micro-réseaux affectent une communauté : les systèmes de micro-réseaux qui dépendent des combustibles fossiles, généralement pour réduire les coûts du système, peuvent augmenter la pollution locale, par exemple. Et à mesure que l’État déploie davantage de micro-réseaux, des études supplémentaires sont nécessaires pour comprendre comment ils interagiront avec le réseau de l’État, a déclaré Hidalgo-Gonzalez.

Plus de stockage, plus de coûts

Bien que l’État investisse dans le développement des micro-réseaux, des incertitudes subsistent quant à l’ampleur du déploiement. Aujourd’hui, la Californie compte environ 90 micro-réseaux, un nombre qui ne reflète que les grands systèmes qui peuvent alimenter plusieurs bâtiments ou utiliser plus d’une ressource énergétique. Ryan Hanna, chercheur assistant au Centre de recherche sur l’énergie de l’UCSD, s’attend à ce que la croissance future soit très probablement limitée aux zones présentant des circonstances de «niche», comme les hôpitaux et les centres de données.

« Je pense que les micro-réseaux sont de formidables opportunités et moyens d’améliorer la fiabilité et la résilience pour les clients qui en ont vraiment besoin et qui sont prêts à payer », a-t-il déclaré. « Cependant, je ne pense pas que ce soit une stratégie globale formidable pour la grille dans son ensemble. »

Hanna craint que le recours aux micro-réseaux ne divise le réseau californien et crée de la concurrence plutôt que d’encourager les investissements dans un service d’électricité fiable en tant que bien public. Dans l’ensemble, les micro-réseaux peuvent être coûteux – ils sont souvent conçus sur une base individuelle, et si un client souhaite de plus longues périodes d’alimentation de secours, les coûts d’ajout de plus de stockage d’énergie font grimper le prix. Et tandis que les micro-réseaux peuvent être compétitifs par rapport à l’électricité relativement chère de la Californie, Hanna dit que les générateurs de gaz sont susceptibles de s’avérer un choix plus économique pour les pannes plus courtes.

Perera a souligné que la fréquence croissante des catastrophes alimentées par le climat, des incendies de forêt aux violentes tempêtes, pourrait modifier le calcul économique derrière l’installation de systèmes de micro-réseaux, tout comme une nouvelle baisse des prix des batteries. Dans certaines communautés californiennes, les pannes ne sont plus courtes ou peu fréquentes : elles peuvent parfois durer plusieurs jours, ou de courtes pannes peuvent affecter la même zone en succession rapide. Et plus de 11 millions de Californiens (environ un quart de la population de l’État) vivent dans l’« interface sauvage-urbaine » vulnérable, où le développement humain rencontre des combustibles prêts à brûler.

« Pour la plupart des endroits, le feu de forêt [threat] ce n’est pas seulement deux heures de l’année », a-t-il déclaré. « En raison du changement climatique, nous sommes confrontés assez fréquemment à ces événements climatiques extrêmes, et cette fréquence augmente. »

Perera et ses collègues n’ont pas évalué si les communautés qui, autrement, semblent être de bons candidats pour les micro-réseaux seraient en mesure de payer pour en obtenir un. De nombreuses régions où les micro-réseaux pourraient apporter un soulagement ne sont pas riches et auraient probablement du mal à payer le coût initial, même si l’économie fonctionne sur la durée de vie de 20 à 25 ans d’un projet. Et après deux décennies, note Hanna, le système pourrait être à la traîne du réseau californien en termes de pourcentage d’énergie provenant des énergies renouvelables.

Évaluer si un système en vaut la peine, dit-il, dépend de la valeur de la fiabilité pour le client et de la capacité du client à payer pour cela.

« C’est à nous, en tant que société, de déterminer quel est ce point de compromis : combien sommes-nous prêts à payer pour l’électricité par rapport à combien nous sommes prêts à avoir ces moments peu fiables », a-t-il déclaré.

Étant donné que les incendies de forêt extrêmes devraient augmenter à mesure que le changement climatique progresse, Hidalgo-Gonzalez suggère que l’État doit commencer à regarder au-delà de l’économie, en pesant le coût par rapport à la capacité du réseau actuel à répondre systématiquement à un besoin fondamental : l’électricité.

« Ce sera plus cher si nous allons dans le sens du déploiement des micro-réseaux, mais je pense que nous sommes maintenant à la croisée des chemins où il ne s’agit pas seulement d’économie, mais aussi d’accès », a-t-elle déclaré.

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