La crise énergétique au Texas met en évidence les défis de l’avenir des énergies renouvelables

WASHINGTON – Une tempête hivernale dévastatrice qui a plongé le Texas dans une crise de l’électricité offre des signes avant-coureurs pour les États-Unis alors que l’administration Biden cherche à se préparer à un avenir dans lequel les conditions météorologiques extrêmes sont un plus grand risque et l’Amérique est presque entièrement alimentée par les énergies renouvelables.

La production d’énergie est un défi. Mais une tâche tout aussi redoutable est de stocker de l’énergie à partir d’énergies renouvelables pour des événements extrêmes comme celui qui frappe le Texas.

Au Texas, au centre d’une vague de pannes dans les régions du sud et du centre des États-Unis, le réseau électrique primaire a subi un double coup de poing causé par le gel profond: une demande d’électricité hors du commun alors que les Texans essayaient de chauffer leur les maisons et les centrales électriques qui n’ont tout simplement pas réussi à produire de l’électricité au moment où les gens en avaient le plus besoin.

L’éolien et le solaire, encore des tranches relativement modestes du bouquet énergétique de l’État, n’ont joué qu’un rôle minime dans la soudaine pénurie d’électricité, ont déclaré des responsables des services publics.

Pourtant, la crise du Texas est un signal d’alarme qui montre comment l’infrastructure électrique américaine n’est peut-être pas tout à fait prête à absorber les pics de demande d’électricité liés au climat. Le défi est susceptible de s’aggraver car les États-Unis dépendent davantage de l’énergie éolienne et solaire, appelées sources «intermittentes», car elles sont soumises aux caprices de la météo et ne produisent pas d’électricité 24 heures sur 24.

Les régulateurs du réseau électrique ont déclaré que les États-Unis devront développer de vastes sources de stockage d’énergie – telles que des batteries gigantesques – qui reposent sur des technologies émergentes qui n’ont commencé que récemment à devenir économiques et réalisables à grande échelle.

«Pour que les batteries jouent le système de sauvegarde ultime, nous sommes si loin de cela, ce n’est pas drôle», a déclaré Jim Robb, PDG de North American Electric Reliability Corp., un organisme de réglementation, dans une interview. «Pour vraiment concrétiser la vision à laquelle nous aimons aboutir, un système électrique hautement décarboné, vous allez devoir déployer des batteries dans de nombreux ordres de grandeur au-delà de ce que nous avons actuellement.

La North American Electric Reliability Corp. et la Federal Energy Regulatory Commission ont annoncé mardi qu’elles lancaient une enquête conjointe sur ce qui a mal tourné pour déclencher de telles pannes généralisées dans le Sud et le Midwest. À la fin de mardi, plus de 3,5 millions de clients étaient sans électricité, la grande majorité au Texas, selon le site de suivi poweroutage.us.

L’image de ce qui a mal tourné au Texas est incomplète. Mais alors que certains générateurs éoliens se sont déconnectés alors que les turbines givraient, le plus grand réseau de l’État, l’Electric Reliability Council of Texas, a déclaré que la pénurie était due à une défaillance non pas de sources renouvelables mais de sources «thermiques» traditionnelles: charbon, nucléaire et en particulier gaz naturel. Les experts en énergie ont déclaré que les conduites de gaz alimentant les centrales au gaz peuvent avoir gelé ou que l’approvisionnement des centrales peut avoir été limité, car le gaz a été priorisé pour les maisons qui dépendent du gaz pour leur chauffage.

Les responsables des services publics au Texas avaient prévu ce dont ils s’attendaient à ce qu’ils pourraient avoir besoin en cas de pics hivernaux, en tenant compte de la possibilité de pannes et d’une diminution de l’apport éolien. La montée en flèche de la demande pendant la tempête a dépassé l’estimation la plus élevée de l’exploitant du réseau, d’un peu plus de 67 000 mégawatts nécessaires pour une charge de pointe extrême. Et 34 000 mégawatts ont été mis hors ligne, ce qui a diminué l’offre, a déclaré l’Electric Reliability Council of Texas.

Le Texas produit plus d’électricité que tout autre État, mais seulement un quart environ provient de l’énergie éolienne et solaire, selon les données de la US Energy Information Administration.

Le président Joe Biden, dans un décret qu’il a signé au cours de sa deuxième semaine de mandat, s’est fixé comme objectif de réduire à zéro les émissions de dioxyde de carbone de la production d’électricité aux États-Unis d’ici 2035, un objectif qui nécessiterait une transition rapide des États-Unis vers les sources d’énergie renouvelables et les combustibles fossiles plus propres, comme le gaz naturel.

Pourtant, ces combustibles fossiles ont également tendance à être les sources de référence pour la production de surplus et de secours, en partie parce qu’ils peuvent être augmentés assez rapidement. Cela inclut la capacité de «réserve tournante», dans laquelle les centrales électriques sont déjà en ligne et peuvent ajouter de l’électricité au réseau comme un robinet presque instantanément à mesure que la demande fluctue.

Les partisans de la préservation des combustibles fossiles ont saisi cette flexibilité pour faire valoir la fiabilité, avec un éditorial du Wall Street Journal lundi sur la situation au Texas déclarant: « Voici le paradoxe de l’agenda climatique de gauche: moins nous utilisons de combustibles fossiles, le plus nous en avons besoin. « 

Mais une autre option émergente pourrait assurer la fiabilité sans forcer les États-Unis à revenir au charbon, au gaz et à d’autres sources d’énergie à forte intensité de carbone qui contribuent au changement climatique: le stockage d’énergie, dans lequel l’électricité produite à partir de sources renouvelables peut être stockée puis rejetée sur le réseau lorsqu’elle est nécessaire plus tard.

Pendant des années, l’excès d’électricité provenant de la production d’électricité a été utilisé pour pomper l’eau derrière les barrages, où elle peut être libérée et transformée en hydroélectricité à court terme, transformant en fait le système en une batterie massive.

Plus récemment, la technologie permettant de construire de véritables batteries capables de stocker de l’énergie à l’ampleur nécessaire pour alimenter un grand réseau a rapidement progressé à la fois en capacité et en termes d’accessibilité, avec des projets majeurs en cours de déploiement en Californie et un plan ambitieux en Arabie saoudite pour alimenter un station entière avec ce qui a été présenté comme «le plus grand centre de stockage de batteries au monde».

Mais ces solutions ne sont toujours en mesure de fournir qu’une infime partie de la consommation d’énergie, et presque toute la chaîne d’approvisionnement pour fabriquer ces unités de stockage se trouve à l’étranger. De plus, les batteries lithium-ion traditionnelles, également utilisées dans les véhicules électriques, peuvent pomper de l’électricité à leur puissance maximale pendant seulement plusieurs heures à la fois, bien moins que les longues périodes ou même les jours qui pourraient être nécessaires pour compenser les conditions météorologiques. pics de demande.

Mais le développement de technologies, y compris les unités à hydrogène et les batteries à flux, pourrait commencer à combler certaines des lacunes à l’approche de 2035, année par laquelle l’administration Biden déclare que les émissions de carbone devraient être éliminées de l’alimentation électrique.

Omar AI-Juburi, partenaire d’Ernst & Young qui consulte sur les marchés de l’énergie et la technologie des réseaux, a comparé le développement rapide du stockage par batterie à grande échelle à celui des panneaux solaires, qui pendant des années étaient exorbitants avant que les coûts ne diminuent considérablement. De 2015 à 2018, le coût du stockage des batteries à grande échelle a chuté de près de 70%, a déclaré l’Energy Information Administration.

« Tout indique qu’il continuera d’augmenter sa capacité, de diminuer ses coûts et de devenir plus viable commercialement », a déclaré Al-Jaburi. « Le stockage ne résoudra pas tous vos problèmes d’ici 2035 ou à n’importe quelle date, mais ce sera un acteur majeur. »

Biden, en tant que candidat, a inclus des investissements dans le stockage de batteries dans le cadre de sa proposition de dépenser 2000 milliards de dollars pour construire une infrastructure américaine plus moderne et plus propre. Son administration devrait se tourner vers le programme ambitieux cette année dès que sa première priorité de dépenses, un programme de secours Covid-19, sera terminée.

<< La construction d'infrastructures résilientes et durables capables de résister aux conditions météorologiques extrêmes et aux changements climatiques jouera un rôle essentiel dans la création de millions d'emplois syndicaux bien rémunérés, la création d'une économie d'énergie propre et la réalisation de l'objectif du président d'atteindre un avenir à émissions nettes nulles. d'ici 2050 », a déclaré le porte-parole de la Maison Blanche, Vedant Patel.

Bien qu’aucun événement météorologique ne puisse être attribué uniquement au changement climatique, le froid meurtrier qui a frappé le Texas a été le dernier rappel de la façon dont les conditions météorologiques extrêmes peuvent pousser le délicat réseau de générateurs d’électricité et de lignes de transmission qui composent notre réseau électrique au-delà de son point de rupture. En Californie, des vagues de chaleur estivales extrêmes ont déformé le système de l’autre côté, forçant les pannes de courant lorsque la demande record de climatisation dépasse le système ou la peur de déclencher des incendies de forêt en cas de vents violents conduit les services publics à fermer les lignes.

Bien que ce soit un hiver extrême, et non des températures plus chaudes, qui affecte le Texas, certains analystes du climat estiment que le changement climatique pourrait également jouer un rôle dans le froid intense et les tempêtes qui ravagent le sud des États-Unis, un phénomène qui pourrait se poursuivre ou s’aggraver. . La hausse des températures dans l’Arctique peut diminuer le jet d’air qui sert de sorte de tampon au vortex polaire, empêchant l’air glacial de plonger vers le sud.

Mais les opérateurs de réseau ne peuvent planifier que les pics et les surtensions qu’ils voient venir, une tâche d’analyse des tendances passées et d’extrapolation des prévisions qui ne fait que devenir de plus en plus difficile, a déclaré Michael Craig, qui enseigne les systèmes énergétiques à la School for Environment and Sustainability de l’Université du Michigan.

« Nous sommes dans un monde non stationnaire. Le changement climatique signifie qu’il n’est pas stationnaire », a déclaré Craig. « Les 40 dernières années ne reflètent peut-être pas ce qui attend le brochet au cours des 40 prochaines années. »