Quel doit être le prix des piles pour que les énergies renouvelables puissent concurrencer les combustibles fossiles ?

Quel doit être le prix des piles pour que les énergies renouvelables puissent concurrencer les combustibles fossiles ?

Auteur : Edd Gent

Bien que l'énergie solaire et éolienne devienne rapidement compétitive par rapport aux combustibles fossiles dans les régions où lesoleil et le vent sont abondants, elle ne peuttoujours pas fournir l'énergie 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 à laquelle nous sommes habitués. À l'heure actuelle, ce n'est pas un gros problème car le réseau comporte encore de nombreuses centrales à combustibles fossiles qui peuvent fournir une charge de base constante ou augmenter leur puissance pour répondre aux pics de la demande.

Mais tout le monde s'accorde à dire que nous devons décarboniser considérablement notre approvisionnement en énergie si nous voulons éviter des dommages irréversibles au climat. Cela signifie qu'il faudra se débarrasser de la plupart des centrales électriques à forte intensité de carbone et à la demande sur lesquelles nous comptons actuellement pour gérer notre réseau.

Les solutions de rechange comprennent l'extension des infrastructures de transmission pour transporter l'électricité des zones où le vent souffle vers les zones où il ne souffle pas, ou la gestion de la demande par le biais d'incitations financières pour que les gens consomment moins d'énergie pendant les heures de pointe. Mais la solution la plus prometteuse consiste à associer lesénergies renouvelables au stockage de l'énergie afin de constituer des réserves pour les périodes où le soleil cesse de briller.

L'approche est moins compliquée que d'essayer de reconcevoir le réseau, affirment les auteurs d'un nouvelarticle paru dans <emJoule, mais elle permet également de déplacer beaucoup plus de puissance que la gestion de la demande. Une question clé qui n'a cependant pas été abordée de manière exhaustive est de savoir comment le stockage d'énergie bon marché doit être mis en place pour que cela soit possible.

Des études ont examiné les coûts de stockage pour rendre l'arbitrage des énergies renouvelables (utiliser les énergies renouvelables pour facturer le stockage lorsque les prix de l'électricité sont bas et le revendre lorsque la demande et les prix sont plus élevés) compétitif dans le réseau actuel. Mais aucune ne s'est penchée sur le coût de maintien d'un réseau alimenté principalement par des énergies renouvelables.

On savait peu de choses sur les coûts qui seraient réellement compétitifs et comment ces coûts se comparent aux technologies de stockage actuellement en cours de développement", a déclaré l'auteur principal Jessika Trancik, professeur associé d'études énergétiques au Massachusetts Institute of Technology,dans un communiqué de presse. "Nous avons donc décidé d'aborder cette question de front".

Les chercheurs ont décidé d'étudier les deux principales formes d'énergie renouvelable, le solaire et l'éolien. Ils ont examiné comment un mélange des deux, combiné à une technologie de stockage, pouvait être utilisé pour remplir divers rôles sur le réseau, y compris fournir une charge de base, répondre aux pics de demande aux heures de pointe, et faire varier progressivement la production pour répondre aux fluctuations de la demande.

Contrairement aux études précédentes qui ne portent généralement que sur des périodes de quelques années, elles ont examiné ce qui serait nécessaire pour répondre de manière fiable à la demande sur 20 ans dans 4 endroits avec des ressources éoliennes et solaires différentes : Arizona, Iowa, Massachusetts et Texas.

Ils ont constaté que pour fournir de l'énergie de base à un prix comparable à celui d'une centrale nucléaire, il faudrait que le coût de la capacité de stockage de l'énergie soit inférieur à 20 dollars par kilowattheure (kWh). Pour égaler une centrale au gaz conçue pour répondre aux pics de consommation, il faudrait que les coûts tombent à 5 $/kWh.

C'est un objectif redoutable. Il existe certaines technologies de stockage qui peuvent maintenir les coûts en dessous de la barre des 20 $/kWh, comme l'utilisation de l'énergie excédentaire pour pomper l'eau jusqu'au sommet d'un barrage hydroélectrique ou pour comprimer l'air qui peut ensuite être utilisé pour faire tourner une turbine. Mais ces deux technologies prennent beaucoup de place et nécessitent des caractéristiques géographiques spécifiques, comme des montagnes ou des cavernes souterraines, qui les rendent difficiles à appliquer à grande échelle.

Malgré une réduction rapide des coûts, la technologie de pointe actuelle en matière de batteries - lithium-ion - a à peine chuté en dessous de 200 $/kWh, ce qui laisse penser que les batteries conventionnelles sont encore loin de pouvoir répondre à cette demande. Les technologies alternatives telles que lesbatteries de flux pourraient potentiellement répondre à la demande à moyen terme, selon les auteurs, mais elles sont encore largement expérimentales.

Cependant, les chercheurs ont également étudié les implications de l'incapacité des énergies renouvelables à répondre à la demande dans seulement 5 % des cas au cours des 20 ans, d'autres technologies comblant l'écart. Dans ce scénario, les énergies renouvelables plus le stockage pourraient correspondre à la rentabilité de la charge de base nucléaire à seulement 150 $/kWh - ce qui est bien dans la portée à court terme de la technologie lithium-ion, qui devrait atteindre la barre des 100 $/kWh au milieu de la prochaine décennie.

Des questions subsistent quant à savoir si les chaînes d'approvisionnement en lithium-ion, déjà très sollicitées, pourraient répondre à la demande nécessaire pour soutenir tout un réseau national. Les auteurs admettent également que leur analyse ne tient pas compte du coût de la satisfaction des cinq pour cent restants de la demande par d'autres moyens.

Dans l'ensemble, l'analyse suggère qu'un réseau construit principalement autour des énergies renouvelables et du stockage de l'énergie pourrait approcher le coût des technologies conventionnelles à moyen terme. Mais à moins d'une évolution technologique surprenante, il est probable qu'il y ait encore un écart important de rentabilité qui pourrait ralentir l'adoption.

Cet écart pourrait toutefois être éclipsé par le prix d'un changement climatique non maîtrisé. Si l'on tient compte de cela, les énergies renouvelables combinées austockage de l'énergie pourraient constituer une voie viable vers un réseau durable.

Auteur : Edd Gent

Crédit image : Fishman64/ Shutterstock.com

Cet article est republié sous la licence Creative Commons CC BY-ND 4.0 et estparu à l'origine sur Singularity Hub, une publication de SingularityUniversity.