Cette technologie de réseau pourrait faire ou défaire les plans solaires de Biden

Selon les experts, le plan du président Biden pour obtenir 40% de l’électricité du pays à partir de l’énergie solaire d’ici 2035 dépend du développement d’un appareil qui remplacerait les centrales à combustibles fossiles dans le rythme cardiaque des réseaux électriques.

Appelé onduleur formant un réseau, l’outil est une combinaison d’électronique et de logiciel et pourrait également permettre aux panneaux solaires de millions de foyers d’aider à restaurer un réseau électrique coupé comme celui laissé en Louisiane et au Mississippi après l’ouragan Ida. Aujourd’hui, les panneaux solaires ne peuvent plus remplir ce rôle.

Les onduleurs sont des dispositifs électroniques qui convertissent le flux continu de courant continu provenant de la production éolienne et solaire, et des batteries, en des vagues ascendantes et descendantes étroitement contrôlées de courant alternatif qui fournissent l’énergie du réseau. Les unités solaires et éoliennes sont actuellement construites avec des onduleurs dotés de capacités numériques « intelligentes » pour prendre en charge la fiabilité du réseau. Mais ils « suivent » ou s’adaptent aux conditions AC du réseau existant et n’ont pas les capacités de « formation de réseau » envisagées par les chercheurs.

À la fin du mois dernier, le ministère de l’Énergie décerné 25 millions de dollars à un consortium de recherche pour créer un onduleur standard formant un réseau. Séparément la semaine dernière, l’administration Biden a publié le Étude sur l’avenir solaire appelant à doubler puis à redoubler les installations solaires record de 2020 d’ici 2035 (Fil d’énergie, 9 septembre).

« L’étude met en lumière le fait que l’énergie solaire, notre source d’énergie propre la moins chère et à la croissance la plus rapide, pourrait produire suffisamment d’électricité pour alimenter toutes les maisons aux États-Unis d’ici 2035 et employer jusqu’à 1,5 million de personnes dans le processus », a déclaré le secrétaire à l’Énergie. Jennifer Granholm a déclaré dans un communiqué.

Aujourd’hui, le courant alternatif du réseau est défini par les générateurs des centrales conventionnelles – unités au charbon et au gaz naturel, réacteurs nucléaires et hydroélectricité. Cependant, à mesure que leur présence diminue, les ressources éoliennes et solaires doivent être en mesure de jouer ce rôle alors que le réseau approche des niveaux élevés d’énergie solaire demandés par Biden, a déclaré Ben Kroposki, directeur du centre d’ingénierie des systèmes électriques du National Renewable Energy. Laboratoire (NREL), leader du consortium soutenu par le DOE.

Un onduleur formant un réseau irait au-delà des versions intelligentes existantes et aurait des contrôles logiciels supplémentaires qui lui permettraient de « passer en premier, pas de suivre » les conditions de réseau existantes, aidant à établir et à maintenir un flux stable de courant alternatif à des niveaux de tension et de fréquence précis à travers le les trois vastes réseaux électriques synchronisés de la nation, comme un chef d’orchestre battant le tempo d’un ensemble.

Selon les chercheurs, le développement d’onduleurs de formation de réseau avancés standardisés et à sécurité intégrée auxquels les ingénieurs des services publics font confiance est l’une des innovations clés nécessaires pour respecter les engagements en matière d’énergie sans carbone.

« Le défi vient vraiment lorsque vous commencez à obtenir des niveaux beaucoup plus élevés [of renewable power] — pas plus de 50 pour cent de puissance basée sur l’onduleur. Vous ne savez pas s’il vous reste suffisamment de centrales électriques conventionnelles pour maintenir la stabilité du réseau, a déclaré Kroposki.

Les nouveaux onduleurs doivent être capables de créer les conditions par eux-mêmes, a déclaré Kroposki.

« Nous avons besoin qu’une partie importante des appareils basés sur des onduleurs aient cette capacité de formation de réseau pour maintenir des opérations stables », a déclaré Kroposki dans une interview.

« Nous n’avons probablement qu’environ cinq ans d’avance sur ce que nous devons être », a-t-il ajouté, en supposant que la croissance de l’énergie solaire se rapproche du plan de l’administration Biden.

Les onduleurs avancés pourraient également permettre aux unités solaires ou éoliennes de toute taille d’aider à redémarrer des parties du réseau électrique fermées par des catastrophes naturelles ou des cyberattaques, a déclaré Kroposki.

« Malheureusement, si vous avez de l’énergie solaire sur votre toit et des onduleurs qui suivent le réseau, mais que le réseau est en panne, vous n’obtiendrez pas d’électricité de ces panneaux », a-t-il déclaré. « Certains des onduleurs les plus récents … peuvent fournir suffisamment d’énergie pour charger un téléphone portable, mais il n’alimentera pas votre maison.

Les autres membres du nouveau consortium comprennent l’Université de Washington et l’Electric Power Research Institute (EPRI), et il bénéficie du soutien d’autres laboratoires nationaux, universités et chercheurs de l’industrie. Son objectif est de créer une norme pour les contrôles que tous les fabricants suivront et de montrer la valeur économique de la technologie aux opérateurs de réseau.

« C’est une pièce unique que nous sommes en train de développer. Nous espérons que cela fixera les règles de la route », a déclaré Kroposki.

Un haut fonctionnaire d’un fabricant d’équipement de grille, qui a accepté de parler sur le fond, a mis en doute le potentiel des onduleurs formant le réseau à maintenir des flux d’énergie stables lorsque les niveaux d’énergie renouvelable dépassent 70 pour cent de la production. « Nous l’expérimentons depuis plusieurs années », a déclaré l’officiel. « Ce n’est qu’un début. Je ne sais pas s’il existe un moyen de le faire dans un système purement renouvelable. »

Le travail du nouveau consortium est de répondre à ces questions, a déclaré Daniel Brooks, vice-président pour les systèmes intégrés de réseau et d’énergie à l’EPRI.

La subvention initiale du DOE est un capital d’amorçage pour lancer le projet, a-t-il déclaré. Il ira vers des tests et une évaluation pour déterminer comment les onduleurs avancés fonctionneraient en fonctionnement, de sorte que les grands réseaux restent synchronisés et fiables, a-t-il ajouté.

« Après cinq ans, le consortium est destiné à être une entité de recherche autonome qui fournit une source centralisée de vérité sur les onduleurs », a déclaré Brooks.