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Les éoliennes, batterie incluse, peuvent garder les alimentations stables
GE a récemment vendu la première d'une nouvelle gamme d'éoliennes hybrides livrées avec une batterie attachée. La batterie de la turbine peut stocker l'équivalent de moins d'une minute de fonctionnement de la turbine à pleine puissance. Mais, en associant la batterie à des algorithmes avancés de prévision du vent, les exploitants de parcs éoliens pourraient garantir une certaine puissance de sortie jusqu'à une heure.
Vent hybride : GE teste une nouvelle éolienne équipée d'une batterie pour régulariser les fluctuations.
Cela pourrait faciliter l'intégration des énergies renouvelables intermittentes et réduire le coût de l'énergie éolienne. En effet, même des batteries relativement petites pourraient doubler la quantité d'énergie renouvelable que le réseau électrique peut gérer.
Le coût réel des énergies renouvelables dépendra, dans une certaine mesure, de la quantité de stockage d'énergie nécessaire (voir Better Computer Models Needed for Mega Wind Farms ). Une grande attention a été portée sur la façon de développer des batteries extrêmement bon marché pour permettre, par exemple, de stocker l'énergie éolienne la nuit pour l'utiliser quand elle est nécessaire pendant la journée. Mais en fonction de la vitesse à laquelle les énergies renouvelables sont déployées et de la nature des ressources éoliennes et solaires dans différentes régions, de telles batteries ne seront souvent pas nécessaires pendant des décennies. Des batteries plus petites et plus abordables peuvent permettre d'utiliser des énergies renouvelables pour une grande partie de la puissance du réseau.
GE n'est pas le seul à reconnaître que même de petites quantités de stockage d'énergie peuvent avoir un impact important. L'un des plus gros problèmes avec les énergies renouvelables est que la vitesse à laquelle elles peuvent augmenter et diminuer, à mesure que les nuages masquent le soleil ou le vent, peut être beaucoup plus rapide que les centrales électriques conventionnelles peuvent modifier leur production pour compenser. Mais même les petites batteries peuvent réagir à ces changements presque instantanément.
Lorsqu'il y a relativement peu d'énergie renouvelable sur un réseau électrique, les fluctuations de l'approvisionnement peuvent facilement être absorbées sans aucun stockage de batterie. Cependant, à mesure que la part des énergies renouvelables augmente, les méthodes existantes pour faire face à la variabilité auront de plus en plus de mal à suivre, ce qui pourrait entraîner des problèmes de tension sur le réseau ou même des pannes d'électricité. Le moment exact où les énergies renouvelables deviennent un problème dépend d'une multitude de facteurs. Mais dans de nombreux cas, les énergies renouvelables peuvent représenter environ 20 % de la capacité du réseau sans causer de problèmes.
Dans certains cas, augmenter cette limite à 30 à 40 pour cent pourrait être aussi simple que d'ajouter 15 minutes de stockage de batterie aux parcs éoliens, dit Richard Fioravanti , vice-président des applications de stockage chez DNV KEMA , un cabinet de conseil en énergie. Si les batteries peuvent compenser les niveaux de puissance changeants d'un parc éolien pendant 15 minutes, elles peuvent donner aux opérateurs du réseau le temps d'augmenter (ou de réduire) la puissance des centrales électriques conventionnelles. C'est un excellent moyen de catalyser de plus grandes quantités d'énergies renouvelables, dit-il.
Sauvegarde brise : Une batterie de stockage d'énergie éolienne est logée dans cette structure, qui est située à la base d'une éolienne.
Selon GE, vous n'avez pas besoin de stocker 15 minutes d'alimentation pour garantir la puissance de sortie pendant 15 minutes. Pour une turbine de 2,5 mégawatts, cela nécessiterait une batterie de 625 kilowattheures. Si vous disposez de bons algorithmes de prévision du vent, seulement 25 kilowattheures de stockage, comparables à une batterie dans un véhicule électrique, suffisent pour garantir la puissance de sortie pendant 15 à 60 minutes, explique Keith Longtin, directeur général de la gamme de produits éoliens de GE.
GE utilise des algorithmes exclusifs pour prédire la puissance de sortie de ses éoliennes avec un degré de précision élevé. Ensuite, il utilise la batterie pour compenser les différences entre sa prédiction et la puissance de sortie réelle. Si l'éolienne génère trop peu d'énergie, une augmentation rapide de 50 kilowatts pourrait suffire pour correspondre aux prévisions.
GE n'a pas donné de chiffre précis, mais dit qu'il s'agit d'une petite fraction des millions de dollars que coûte chaque turbine. Les batteries de taille similaire pour les véhicules électriques coûtent bien moins de 20 000 $.
La batterie pourrait s'amortir de plusieurs manières, par exemple en réduisant les frais que certains services publics facturent aux propriétaires de parcs éoliens et en générant des revenus même lorsque le vent ne souffle pas. Il pourrait également fournir des services générateurs de revenus au réseau, comme fournir des rafales de puissance en cas de besoin.
Le coût réel des énergies renouvelables devrait également prendre en compte le coût d'avoir des centrales électriques conventionnelles prêtes à monter en puissance. Cela peut représenter environ un cent par kilowattheure, selon une estimation . (C'est une augmentation substantielle - pour référence, les nouvelles centrales au gaz naturel aux États-Unis devraient produire de l'électricité à 6,5 cents le kilowatt, en moyenne, au cours de leur durée de vie.)
Haresh Kamath , responsable du programme de stockage d'énergie au Institut de recherche sur l'énergie électrique , affirme que dans certaines régions, 15 minutes de stockage d'énergie ne suffiront pas, par exemple, lorsque l'inadéquation entre la demande et la production d'énergie renouvelable ou la quantité de variation dans l'énergie renouvelable est trop importante.
Atteindre 100 % d'énergie renouvelable nécessiterait des heures de stockage sur batterie et des batteries beaucoup moins chères et meilleures que celles que nous pouvons construire actuellement. De plus, il peut y avoir d'énormes variations saisonnières dans la production d'énergie renouvelable. Les hivers sombres et le marasme estival ne nécessiteraient pas des heures, mais des jours, des semaines, voire des mois de stockage. (D'autres formes de stockage d'énergie et de lignes de transmission longue distance pour connecter des parcs éoliens très dispersés seront également utiles - voir Une solution à l'intermittence de l'énergie solaire et aux superréseaux.)
Mais il sera possible d'atteindre des niveaux relativement élevés d'énergie renouvelable avec une petite quantité de batterie de secours, laissant le temps au développement de nouvelles technologies de batterie. Cependant, même à des rythmes de développement rapides, il faudra des décennies avant que les énergies renouvelables dépassent 40 pour cent de la capacité de production dans la plupart des endroits.