Les mini-réseaux « solaire + stockage » minimisent les coupures de courant pendant les incendies de forêt

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D’après pv magazine USA

De récentes études américaines proposent de recourir aux mini-réseaux d’énergie solaire associée au stockage de l’énergie pour minimiser les coupures de courant liées à des raisons de sécurité publique pendant la saison des incendies de forêt dans les communautés situées en zones périurbaines, ce qui concerne notamment la Californie et la majeure partie de la côte ouest des États-Unis.

Aucune analyse complète n’avait jusqu’à présent évalué le potentiel des mini-réseaux pour améliorer la résilience des réseaux d’électricité qui alimentent environ 46 millions d’Américains résidant en bordure de forêt ou en zone périurbaine, où le risque d’incendie est élevé. Pour combler cette lacune, une étude du Lawrence Berkeley National Laboratory s’est penchée sur un cadre de modélisation novateur et a analysé le potentiel du « solaire + batterie » pour les régions où le courant est parfois coupé en cas d’alerte incendie.

Le cadre de modélisation du LBNL consiste en :

  • des algorithmes de regroupement qui recensent les communautés en fonction des données d’empreinte au sol des bâtiments, de la gravité du risque d’incendie et du potentiel d’énergie renouvelable ;
  • un modèle de simulation des bâtiments permettant de quantifier la demande énergétique ;
  • un modèle d’optimisation du système énergétique pour assister le mini-réseau.

Le LBNL définit un mini-réseau comme un réseau électrique contrôlable et localisé qui peut être déconnecté du réseau régional pour fonctionner de manière indépendante.

Un outil d’optimisation a été intégré pour modéliser les mini-réseaux dans les régions en lisière de forêt, puis une analyse a été réalisée en se focalisant sur sept municipalités de Californie présentant des conditions climatiques différentes.

L’étude a conclu que les mini-réseaux équipés de systèmes de « solaire + stockage » pouvaient maintenir le coût moyen actualisé de l’énergie (LCOE) en dessous de 0,28 €/kWh et réduire les coupures de courant pour des raisons de sécurité publique à moins de 2 à 3 % de la demande énergétique annuelle. Les Californiens payent environ 0,23 €/kWh en moyenne pour l’électricité résidentielle.

« Il s’agit de la première étude détaillée menée au niveau de l’État à se pencher sur la manière dont les mini-réseaux fonctionnant aux énergies renouvelables peuvent minimiser les impacts des coupures de courant dans les communautés vulnérables, et sur leur coût », déclare Tianzhen Hong, co-auteur de l’étude et scientifique confirmé au LBNL.

Parmi les autres conclusions, l’étude indique que le taux de pénétration des énergies renouvelables peut être maintenu à 60 % ou plus de la demande énergétique annuelle si l’on prend en compte les mini-réseaux, ce qui brosse un tableau plus complet du rôle des systèmes de « solaire + batterie » dans la réduction des impacts négatifs des feux de forêt et l’augmentation de la résilience du réseau pendant la saison où les risques d’incendie sont plus élevés.

L’étude indique en outre que les mini-réseaux ne peuvent entièrement éliminer le risque de coupures de courant pour des raisons de sécurité publique, car le LCOE augmente et la production de renouvelables baisse lorsque l’on tente d’éliminer totalement ces coupures.

Pour arrive à zéro coupure de courant pour des raisons de sécurité publique, il est essentiel de réduire le coût du déploiement des systèmes de stockage de l’énergie. Or, de nouvelles baisses de coûts des technologies de stockage sont prévues pour les années à venir.

L’étude du LBNL recommande les mini-réseaux équipés de « solaire + stockage » aux communautés de Californie installées le long de zones à risque de feux de forêts afin de renforcer la résilience des infrastructures énergétiques et de protéger les habitants vulnérables.

D’après cette étude, plus de 46 millions d’Américains vivent dans 70 000 communautés de zones périurbaines présentant un risque d’incendie. C’est la croissance de la population qui pousse le développement des habitations dans les régions exposées au risque d’incendie.

Si les compagnies d’électricité mettent en place des coupures d’électricité d’urgence les jours où le risque d’incendie est élevé, il est indispensable de moderniser les infrastructures de réseau afin de ne pas se laisser déborder par les phénomènes découlant du réchauffement climatique et les feux de forêt, qui gagnent en intensité. En Californie, au moins cinq et des 20 feux de forêt les plus destructeurs ont été attribués à des problèmes de lignes électriques défectueuses, notamment celui de « Camp Fire », en 2018.

Toutefois, les coupures de courant immédiates pendant la saison des incendies entraînent des difficultés disproportionnées pour les communautés défavorisées, avec notamment un accès limité à Internet et aux systèmes de mobilité et de soins médicaux.

« C’est un vrai problème d’équité, affirme Tianzhen Hong. Si la technologie est à la pointe, mais qu’au bout du compte, les gens ne peuvent pas y accéder, alors ça ne sert à rien. » Avec la Loi bipartisane sur les infrastructures et la Loi sur la réduction de l’inflation, le gouvernement fédéral accorde son soutien au type d’installations énergétiques communautaires décrites dans l’étude.

PG&E, une compagnie d’électricité californienne qui avait été responsable de la propagation des incendies de Camp Fire en 2018, a récemment mis en place des mini-réseaux pour soutenir les zones à risque d’incendie du territoire qu’elle dessert. Ces mini-réseaux fonctionnent de manière indépendante pendant toute la saison des feux de forêt, fournissant de l’électricité aux consommateurs sans dépendre du réseau. Les mini-réseaux permettent en outre l’intégration de sources d’énergie renouvelables plus décentralisées avec un impact minimal sur le réseau.

Cette étude, publiée pour la première fois dans l’édition d’avril de Applied Energy, a été réalisée par Dasun Perera de l’Université de Princeton, Bingyu Zhao de l’Université technique de Vienne, et Zhe Wang et Kenichi Soga de l’Université des sciences et technologies de Hong Kong.

Traduction assurée par Christelle Taureau.

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