La flambée des températures teste le réseau électrique en transition
Alors que la chaleur estivale continue de brûler le pays, une question clé devient urgente : le réseau tiendra-t-il le coup ?
Jusqu’à présent, le système électrique – y compris au Texas, le principal producteur d’énergie avec un réseau notoirement stressé – a maintenu le courant alors même que l’éolien et le solaire jouent des rôles de plus en plus importants.
Mais avec des températures mortelles qui frappent les grandes villes cette semaine et certaines des semaines les plus chaudes de l’année à venir, le réseau électrique pourrait être testé de nouvelles façons. Les conditions météorologiques brutales ont contribué à établir des sommets mondiaux pour la chaleur enregistrée et ajouté un nouveau point de pression pour le réseau américain dans le cadre de sa transition vers des sources plus propres telles que les énergies renouvelables intermittentes. Le déroulement de cet été influencera les décisions en matière de politique énergétique aux niveaux étatique et fédéral.
« Alors que nous examinons le futur système électrique, les choses deviennent beaucoup plus complexes », a déclaré Jeff Dagle, ingénieur électricien en chef au Pacific Northwest National Laboratory. « Si nous retirons des installations qui peuvent être démarrées et accélérées en fonction des besoins du système avec des ressources de production qui ne sont pas dispatchables comme l’éolien et le solaire, cela devient plus compliqué. »
Le réseau est surveillé de près après que la North American Electric Reliability Corp. (NERC), le chien de garde du réseau national, a averti avant cet été que les deux tiers de l’Amérique du Nord pourraient faire face à des pénuries d’électricité en cas de conditions météorologiques extrêmes. Bien que le moniteur du réseau ait déclaré qu’il ne s’attendait à aucun problème par temps normal, il a également déclaré qu’un « dôme de chaleur » qui se trouve dans certaines parties du pays pourrait entraîner des urgences dans le nord-ouest du Pacifique, la Sun Belt, le sud-est et le Texas.
Le NERC n’a pas fourni de commentaire vendredi lorsqu’il a été interrogé sur les conditions cet été.
Et bien que certaines régions – y compris certaines parties de l’Oklahoma et de l’est du Texas – aient connu des pannes de courant en raison de violentes tempêtes, aucune panne de courant généralisée aux États-Unis n’a été signalée cet été en raison de conditions chaudes ou d’une demande accrue des clients qui augmentent leur climatisation.
ISO New England Inc., un opérateur de réseau dont le territoire s’étend sur six États du nord-est, a signalé mercredi dernier une insuffisance de capacité pendant les heures de pointe du soir en raison d’une panne d’équipement de transmission. Mais le gestionnaire de réseau n’a pas eu à mettre en place des pannes continues.
Les représentants de Midcontinent Independent System Operator Inc. et de PJM Interconnection LLC – les opérateurs de réseau qui supervisent le Midwest et certaines parties de la côte Est – ont déclaré que les conditions étaient conformes à leurs projections et qu’ils n’avaient pas rencontré de problèmes cet été.
Alimentée en partie par un modèle climatique El Niño qui provoque un réchauffement temporaire dans certaines parties de l’océan Pacifique, la Terre a connu un été record. La semaine dernière, la planète a enregistré la journée la plus chaude jamais enregistrée pendant quatre jours consécutifs. La température mondiale moyenne a atteint 63,01 degrés Fahrenheit jeudi, selon l’Université du Maine et les données des National Centers for Environmental Prediction.
Pour cette semaine seulement, le National Weather Service a émis des avis de chaleur pour certaines parties du Texas, du Nouveau-Mexique, de la Californie, de l’Oregon et de la Floride. Certaines parties de l’Arizona, du Nevada et du sud de la Californie sont soumises à un avertissement de chaleur excessive, ce qui indique que la température maximale de l’indice de chaleur sera d’au moins 105 degrés pendant au moins deux jours et que les températures nocturnes de l’air ne descendront pas en dessous de 75 degrés.
Au Texas – où les responsables ont averti que des coupures de courant étaient possibles si la demande dépassait ce qui pouvait être fourni par les combustibles fossiles et les centrales nucléaires – les lumières sont restées allumées en partie grâce aux énergies renouvelables.
Selon les données de l’Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) analysées par l’American Clean Power Association, les ressources renouvelables ont fourni en moyenne 30 % de l’électricité pendant le pic de 10 % des heures de demande entre le 19 juin et le 30 juin. C’est une période qui comprenait le record de demande de tous les temps pour ERCOT, le principal opérateur de réseau de l’État.
« Je pense que ce que nous avons appris, c’est que l’énergie solaire peut être une ressource particulièrement fiable pendant ces vagues de chaleur estivales, lorsque vous vous attendez à ce que le soleil brille », a déclaré Lauren Shwisberg, responsable du programme d’électricité sans carbone pour le groupe de réflexion sur l’énergie RMI. Le fait que le vent ait également bien fonctionné au cours de cette période, a ajouté Shwisberg, montre qu ‘«un réseau diversifié et propre peut être essentiel dans des périodes comme celle-ci».
Cependant, certains experts ont averti qu’un réseau qui s’appuie trop sur l’éolien et le solaire sans autres mesures pourrait s’avérer risqué. Alors que le soleil peut être simultané avec les vagues de chaleur, les panneaux solaires ne produisent pas d’électricité la nuit. Il n’est pas garanti que le vent souffle à ces moments-là. Les batteries capables de stocker l’énergie de ces sources et de la distribuer des heures ou des jours plus tard ne sont pas suffisamment répandues dans la plupart des endroits pour jouer un rôle majeur pour les opérateurs de réseau.
En fait, de nombreux opérateurs de réseau disent que leurs heures les plus inquiétantes sont passées du début de soirée – lorsque les gens commencent traditionnellement à rentrer chez eux et à allumer les appareils – à plus tard dans la nuit, lorsque la production solaire s’est arrêtée pour la journée.
La « roue de la roulette » du Texas
Le Texas a été au point zéro pour les questions sur la fiabilité d’un réseau à forte intensité d’énergie renouvelable. Le marché concurrentiel de l’État et l’accent passé sur les réglementations en ont fait un marché chaud pour la production éolienne et solaire, dont le prix a baissé par rapport à d’autres sources d’énergie. L’US Energy Information Administration a déclaré en février que le Texas devait ajouter 7 700 mégawatts de capacité solaire – la plus importante du pays – ainsi que 2 000 MW d’énergie éolienne en 2023.
L’éolien et le solaire représentent près d’un quart de la capacité de production d’ERCOT, selon les données de l’opérateur de réseau texan, représentant plus de 22 000 MW. Un MW peut alimenter environ 200 foyers pendant les périodes de pointe.
Les experts ont déclaré que le volume d’énergies renouvelables a fait ses preuves pendant la vague de chaleur, en particulier avec les pannes des centrales traditionnelles au charbon, au gaz et nucléaires étant plus élevées que d’habitude.
À certains moments de la vague de chaleur de juin, ERCOT a signalé des pannes de toutes les sources d’énergie allant de 8 000 MW à 10 000 MW, y compris dans une grande centrale nucléaire et deux grandes installations au charbon. L’opérateur de réseau a déclaré que 11 000 MW de pannes seraient un « scénario extrême » dans le cadre de son scénario de planification estivale.
Michael Webber, professeur de ressources énergétiques à l’Université du Texas à Austin, a averti qu’un «risque clé» pour le réseau est de savoir si le stress lié au fonctionnement à des températures élevées pourrait entraîner encore plus de pannes d’équipement.
« Tout comme votre corps peut surchauffer si vous vous exercez trop longtemps sans vous donner la possibilité de vous rafraîchir, il en va de même pour les équipements mécaniques et électriques, y compris les centrales électriques elles-mêmes, les sous-stations et les transformateurs », a déclaré Webber dans un e-mail.
Selon Ed Hirs, économiste de l’énergie et maître de conférences à l’Université de Houston, bien que les énergies renouvelables aient bien fonctionné au Texas, elles présentent également un danger si des vents violents s’estompent ou si des nuages arrivent.
« Nous sommes de plus en plus exposés à ce que j’appelle la roulette météo ERCOT », a déclaré Hirs. « Sur cette roue de roulette, le coin pour les pannes ne cesse de s’agrandir. »
C’est un danger dont les régulateurs du Texas ont mis en garde au début de l’été.
Peter Lake – qui a dirigé la Commission des services publics de l’État (PUC) pendant plus de deux ans – a déclaré lors d’une conférence de presse en mai que les Texans devraient compter sur la disponibilité de l’énergie solaire et éolienne pendant les jours les plus chauds.
« Notre risque augmente à mesure que le soleil se couche », a-t-il déclaré. Les législateurs ont adopté cette année une série de projets de loi visant à maintenir les centrales électriques alimentées au gaz naturel et au charbon sur le réseau, y compris une nouvelle conception du marché qui récompense les ressources de démarrage rapide et un programme de prêt soutenu par l’État pour un pool d’urgence de centrales à gaz.
Lake a démissionné de la présidence de la PUC début juin et a depuis quitté la commission.
Dans une déclaration à E&E News vendredi, ERCOT a déclaré qu’il « s’attend à une production suffisante pour répondre à la demande » cet été et ne prévoit aucun problème de maintenance qui limiterait davantage l’offre.
Le gestionnaire de réseau a également indiqué qu’il s’était appuyé sur un nouvel outil de service auxiliaire pour gérer l’incertitude du réseau. Le nouvel outil permet à ERCOT d’acheter des sources d’énergie de réserve sur le marché journalier et de les acheminer pendant une courte période, y compris pendant les heures du soir lorsque la demande est à son maximum.
Pourtant, les perspectives du système électrique du Texas restent une question ouverte car le temps chaud persiste.
« Le réseau texan est conçu pour la chaleur, et nous devrions pouvoir la maintenir tout l’été », a déclaré Thomas Overbye, directeur du Smart Grid Center de la Texas A&M University. « Pour aller de l’avant, pas seulement au Texas mais dans l’ensemble du pays, nous avons des défis à relever alors que nous nous éloignons de la génération traditionnelle basée sur les combustibles fossiles du passé et que nous passons à une génération où nous obtenons beaucoup plus d’énergie à partir de ressources renouvelables. Le Texas est un chef de file dans ce domaine, mais ce sera toujours difficile à l’avenir.
Modification des données
Les températures torrides de cet été ne sont peut-être qu’un aperçu. L’Organisation météorologique mondiale a déclaré en mai que les températures mondiales « sont susceptibles d’atteindre des niveaux record au cours des cinq prochaines années » en raison du changement climatique et de l’événement naturel El Niño.
Ces températures pourraient mettre encore plus de pression sur le réseau électrique sans plus d’innovation, a déclaré Dagle du Pacific Northwest National Laboratory. Une plus grande pénétration des outils d’efficacité énergétique réduira la demande, a-t-il déclaré, tandis que les investissements dans le stockage d’énergie de longue durée peuvent aider le réseau à éviter les pannes dues aux perturbations météorologiques.
« Je suis également un grand partisan de plus de données, de meilleurs modèles et d’outils plus sophistiqués pour la planification à long terme », a déclaré Dagle.
À l’avenir, un opérateur de réseau devra peut-être prendre en compte non seulement de simples mesures de l’offre et de la demande, a-t-il déclaré. Les conditions pourraient également nécessiter un équilibre entre le type de production qui sera disponible et à quel moment avec d’autres outils susceptibles d’affecter la demande d’électricité. De meilleures données, a déclaré Dagle, peuvent « améliorer considérablement » les modèles à court et à long terme sur lesquels les planificateurs s’appuient pour mieux refléter l’évolution du réseau.
À court terme, cependant, de nombreux responsables et régulateurs se sont tournés vers leur infrastructure existante de combustibles fossiles comme un filet de sécurité. Le gouverneur de Californie, Gavin Newsom (D), par exemple, a promulgué un plan controversé visant à maintenir ouvertes les usines de gaz naturel pour éviter les pannes.
Cependant, ces plantes peuvent subir un stress pendant les périodes de chaleur extrême et peuvent faire face à des problèmes d’approvisionnement.
Un rapport publié le mois dernier par Regenerate California, une coalition de groupes environnementaux, a révélé que les centrales à gaz n’avaient pas répondu aux attentes de performance lors d’une vague de chaleur l’été dernier, avec environ 5 000 MW perdus en raison de pannes. Le rapport appelle à davantage d’investissements dans l’énergie éolienne et géothermique pour remplacer les combustibles fossiles.
Dans une déclaration à E&E News, la California Energy Commission a déclaré qu’elle n’était pas d’accord avec l’hypothèse selon laquelle la flotte de gaz n’a pas fonctionné. « Les centrales au gaz naturel étaient essentielles pour répondre à la demande et maintenir la fiabilité pendant la vague de chaleur de septembre dernier, lorsque le réseau en avait le plus besoin », a déclaré le porte-parole Lindsay Buckley.
« Malgré les défis auxquels nous sommes confrontés, l’État reste déterminé à mener la lutte contre le changement climatique en accélérant le développement de projets d’énergie propre tout en prenant les mesures nécessaires pour assurer la fiabilité énergétique », a déclaré Buckley, ajoutant que les ressources de réserve « ne seront pas utilisées pour répondre à la charge quotidienne ».
Shwisberg de RMI a déclaré que cet été sert également de rappel que « les données historiques ne sont plus suffisantes pour saisir les événements extrêmes auxquels nous assistons ». Les opérateurs de réseau devront intégrer la science du climat et prévoir des situations plus anormales.
Et, a-t-elle ajouté, à mesure que les étés se réchauffent, les services publics devront également aider leurs clients à s’adapter, tout en tenant compte du potentiel de pannes dans le processus.
« La climatisation devient de plus en plus critique, il est donc également important de s’assurer que les gens ont des rénovations domiciliaires pour la rendre plus efficace », a déclaré Shwisberg.