La poussée solaire d'Hawaï met à rude épreuve le réseau

La perspective d'une électricité moins chère et sans pétrole a attiré les Coopérative de services publics de l'île de Kauai (KIUC) pour quintupler la capacité solaire à grande échelle au cours de l'année écoulée, en construisant deux panneaux photovoltaïques de 12 mégawatts. Ces installations sont les plus importantes et contribuent de manière significative à l'alimentation électrique de pointe de 78 mégawatts de l'île. Lorsque la deuxième centrale sera mise en service cet été, la production solaire de pointe à Kauai atteindra 80% de la production d'électricité certains jours, selon Brad Rockwell, responsable de l'alimentation électrique du service public.

Des conteneurs d'expédition remplis de batteries au lithium stabiliseront le réseau de Kauai lorsque les nuages ​​passeront interrompre les flux d'énergie de la plus récente ferme solaire de l'île.

Cela place Kauai à la pointe de la pénétration de l'énergie solaire, et KIUC a des bleus à montrer. Les fluctuations de puissance d'une première grande centrale installée en 2012 ont déjà largement brûlé les grosses batteries installées pour empêcher l'énergie solaire de déstabiliser le réseau de l'île.

Maintenant, KIUC fait un deuxième essai avec des batteries et espère que la technologie de stockage d'énergie a suffisamment progressé pour éviter que les mêmes problèmes ne se reproduisent. Le nouveau système, installé à côté de la ferme solaire en voie d'achèvement sur la rive nord-est de Kauai, est l'une des premières installations commerciales de batteries lithium-ion à l'échelle du réseau fabriquées par le géant français des batteries. JUS .

La nature intermittente des sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie solaire présente une série de défis pour les services publics, en fonction de la taille et de la conception de leur réseau. La difficulté de Kauai est la plus aiguë lorsque les nuages ​​dérivent au-dessus d'une centrale solaire. Cela peut réduire la production d'énergie d'une centrale de 70 à 80 % en moins d'une minute. Si la centrale fournit une part substantielle de la puissance du réseau, cette perte de puissance rapide peut faire chuter la fréquence du courant alternatif du réseau bien en dessous de 60 hertz, endommager l'équipement du client ou même provoquer une panne de courant.

Le premier système de stockage d'énergie de Kauai, dans la centrale photovoltaïque de six mégawatts de Port Allen, du côté ouest de Kauai, a été conçu pour atténuer ces baisses de fréquence en libérant l'énergie stockée lorsque la production s'effondre. Mais lorsque l'usine a été mise en service en décembre 2012, Rockwell et ses ingénieurs ont rapidement découvert que, comme le dit Rockwell, la batterie n'est tout simplement pas ce qu'elle était censée être.

La centrale solaire d'Anahola est en voie d'achèvement.

Le système de 2 millions de dollars, conçu et fabriqué par Puissance extrême de Lyle, au Texas, a beaucoup de muscle, libérant jusqu'à 4,5 mégawatts en rafales rapides. Ce qui lui manque, c'est l'endurance. Les chutes de fréquence se sont produites plus souvent que prévu par KIUC, et les jours partiellement nuageux, la batterie s'est rapidement épuisée.

Diminuer la charge jour après jour, quant à lui, a dégradé la capacité énergétique des batteries. Alors que Xtreme Power les appelait des batteries plomb-acide avancées parce qu'elles contenaient initialement plus d'énergie et de puissance que leurs prédécesseurs, elles souffrent de la même sensibilité aux cycles répétés longtemps associée aux batteries plomb-acide. Le système Xtreme Power a été conçu pour durer huit ans, mais deux ans, il lui reste très peu de capacité, selon KIUC.

En conséquence, KIUC a dû demander davantage à ses générateurs diesel et à essence, améliorant leur capacité à augmenter pendant les baisses de fréquence. La montée en puissance lourde use les machines, augmente la pollution de l'air et annule certaines des économies de pétrole promises par les centrales solaires. Je pense que nous avons perdu quelques points de pourcentage sur l'efficacité au cours de la dernière année, dit Rockwell. Les impacts de la maintenance ne sont pas encore visibles.

Selon John Jung, PDG de Verdisseur , un fournisseur de systèmes de stockage basé à Emeryville, en Californie. Mais les problèmes rencontrés par KIUC étaient partagés par d'autres clients de Xtreme Power, et Xtreme Power a déclaré faillite en janvier 2014. La société de stockage d'énergie basée à Berlin, Younicos, a acheté la société trois mois plus tard, moins les actifs de fabrication de batteries.

Les batteries lithium-ion, sur lesquelles KIUC fonde désormais ses espoirs, supportent mieux le cycle que les batteries plomb-acide. John Cox, directeur de l'ingénierie de KIUC, affirme que les batteries lithium-ion de SAFT sont conçues pour quatre à six fois plus de cycles de charge-décharge complets que celles de Xtreme Power.

Des plaques de nuages ​​ont dérivé au-dessus d'Anahola au début du mois lorsque j'ai visité le site de la prochaine centrale solaire de KIUC, où huit conteneurs d'expédition de 22 pieds de long remplis de batteries SAFT étaient déjà en place à côté des plus de 57 000 panneaux photovoltaïques de la centrale.

Le système de 7 millions de dollars de SAFT peut fournir six mégawatts de puissance en continu et jusqu'à 12 mégawatts en courtes rafales, soit l'équivalent de la puissance de pointe du réseau Anahola. Et SAFT prétend qu'il peut absorber jusqu'à 4,5 mégawatts en continu.

La recharge doit être suffisamment rapide pour que la batterie continue de fonctionner toute la journée avec des fluctuations de puissance ne dépassant pas 1,2 mégawatts par minute, selon Jim McDowall, responsable du développement commercial pour SAFT America, filiale de SAFT basée dans le Connecticut.

McDowall est particulièrement confiant quant à l'installation d'Anahola, qui dispose d'une capacité de stockage d'énergie supplémentaire sur l'insistance de KIUC. Il est peu probable que cette capacité supplémentaire soit gaspillée, selon lui et Rockwell. Cela permettra à la batterie d'Anahola d'arrêter une partie de la chute de fréquence causée par les autres fermes solaires de Kauai, allégeant ainsi la pression sur les générateurs conventionnels de KIUC. Une capacité de stockage supplémentaire à Anahola pourrait également aider Rockwell à gérer un nouveau problème auquel il s'attend à être confronté avant la fin de cette année : la production d'énergie solaire excédentaire.

Après la mise en ligne d'Anahola, Rockwell s'attend à ce que Kauai voie des jours où un ciel clair entraînera une production solaire au-delà de ce que le réseau de KIUC peut transporter. Au lieu de jeter l'excédent, dit McDowall, KIUC pourrait utiliser le système de stockage de batterie Anahola pour l'absorber, puis libérer cette puissance après le coucher du soleil.

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