L'administration Biden s'est engagée à créer un secteur énergétique sans carbone d'ici 2035, mais comme les ressources renouvelables ne génèrent qu'environ 19 % de l'électricité américaine à partir de 2020, les experts du climat avertissent que notre transition vers un futur de réseau vert doit s'accélérer. P>
Un groupe de chercheurs de Stanford dirigé par Mark Jacobson, professeur de génie civil et environnemental, a entrepris de prouver qu'un réseau d'énergie renouvelable à 100 % d'ici 2050 est non seulement faisable, mais peut être réalisé sans aucune panne d'électricité et à un coût inférieur à celui du grille existante.
"L'une des plus grandes préoccupations concernant les énergies renouvelables est qu'elles sont intermittentes, que le vent ne souffle pas toujours ou que le soleil ne brille pas toujours", déclare Jacobson, qui note que les gens ont affirmé que ce manque de fiabilité a causé des pannes d'électricité en Californie, qui dépend fortement sur les énergies renouvelables - et au Texas, qui ne fonctionne pas. "Nous avons donc voulu tester cette affirmation."
Jacobson est l'auteur principal d'un nouvel article, publié dans Renewable Energy, qui soutient qu'une transition complète vers les énergies renouvelables - définies comme l'énergie éolienne, hydraulique et solaire - profiterait aux États-Unis dans leur ensemble et aux individus en réduisant les coûts et en créant des emplois. , et réduire la pollution de l'air et les émissions de carbone.
Ils ont modélisé comment les éoliennes, les hydroliennes, les centrales géothermiques et hydroélectriques, les panneaux photovoltaïques sur les toits et les services publics et d'autres sources pourraient générer de l'énergie en 2050.
Une foule de sources différentes ont alimenté ces projections :Jacobson a utilisé les données d'un modèle météo-climat-pollution de l'air qu'il a construit pour la première fois en 1990, qui a été utilisé dans de nombreuses simulations depuis. La consommation d'énergie individuelle de l'État et du secteur provient de l'Energy Information Administration. Les sources d'énergie fossiles actuelles ont été converties en appareils électriques alimentés par le vent, l'eau et le soleil. Cela a ensuite été utilisé pour créer des projections de consommation d'énergie en 2050.
L'approvisionnement énergétique dépendant du temps a été mis en correspondance avec la demande et le stockage dans un modèle d'intégration au réseau pour chaque intervalle de 30 secondes en 2050 et 2051. Les auteurs de l'étude ont analysé les régions américaines et la demande à l'échelle nationale jusqu'à ce que le modèle produise une solution avec ce que les auteurs ont appelé perte de charge nulle. – ce qui signifie, essentiellement, pas de coupures de courant avec 100 % d'énergie renouvelable et de stockage.
Selon Jacobson, aucune autre étude ne mène ce type de modélisation, qui est unique en partie parce qu'elle vérifie les conditions de toute simulation toutes les 30 secondes.
"Il n'y a personne qui utilise un modèle de prévision météorologique couplé pour prédire les champs de vent en continu ou les champs de rayonnement solaire de manière cohérente", dit-il. « Ou la demande constante de chaleur et de refroidissement du bâtiment. Et il n'y en a pas non plus qui traite tous les processus ou tous les types de stockage."
Wesley Cole, analyste principal de l'énergie au National Renewable Energy Laboratory, affirme que les modèles d'intervalle horaire sont plus courants, mais cette nouvelle étude donne aux chercheurs comme lui un regain de confiance qu'ils ne manquent de rien en modélisant à une résolution temporelle plus élevée. "Cela aide certainement, mais on ne sait pas si c'est nécessaire pour chaque étude", déclare Cole.
En établissant leurs prévisions, les auteurs ont examiné les régions de réseau existantes au sein de la North American Reliability Corporation pour comprendre comment la demande et l'offre actuelles sont satisfaites dans chaque région. Pour tester les différences entre les réseaux isolés et interconnectés, ils ont également examiné six États qui avaient une population importante et une consommation d'énergie élevée :New York, la Floride, le Texas, la Californie, l'Alaska et Hawaï. Les modélisateurs ont également analysé tous les États contigus et le district de Columbia.
Et, enfin, les chercheurs ont imaginé une nouvelle région qui se replierait au Texas avec la région de fiabilité multi-états existante du Midwest. Le Texas est sa propre région de réseau, et l'un des problèmes qui a exacerbé les pannes d'électricité de l'État au début de cette année était que l'isolement du réseau signifiait qu'il n'y avait pas de source d'énergie alternative.
Mais relier le Texas à une autre région n'est peut-être pas qu'une hypothèse envisagée par les chercheurs. Pattern Energy, une société d'énergie renouvelable, a proposé la ligne de transmission Southern Cross qui relierait le Texas au Southeast Electric Reliability Council.
Plus tôt cette année, Cole a également réalisé une feuille de route pour voir dans quelle mesure un réseau entièrement renouvelable serait réalisable et combien cela coûterait. L'étude de Cole, comme celle de Jacobson, a prouvé que l'utilisation de sources renouvelables pouvait générer suffisamment d'énergie pour maintenir l'équilibre du réseau sans aucune perte de charge.
"La question est beaucoup plus une question économique, pas tellement une question technique", explique Cole. Selon ses recherches, la voie vers un réseau renouvelable n'est pas aussi coûteuse que prévu en raison de la réduction des coûts de l'énergie solaire et éolienne. Le problème, dit-il, réside dans le renforcement des capacités.
« Nous n'examinons pas les chaînes d'approvisionnement dans ce type de modèles, mais les chaînes d'approvisionnement peuvent-elles évoluer pour obtenir ce genre de choses ? Ou pouvez-vous construire la transmission qui serait nécessaire ? » dit-il.
Christian Breyer, professeur d'économie solaire à l'Université de technologie de Lappeenranta en Finlande, affirme que l'étude de Jacobson comprend plus d'options de stockage de batterie que les recherches précédentes dans le domaine. Le véritable argument de vente, selon Breyer, est que Jacobson est le seul chercheur aux États-Unis à faire cette modélisation à ce niveau.
"Les chercheurs en systèmes énergétiques sont inondés d'énergie fossile et d'argent pour l'énergie nucléaire, de sorte qu'ils sont pratiquement empêchés de rechercher les vraies solutions :des systèmes énergétiques entièrement basés sur les énergies renouvelables", écrit Breyer dans un e-mail. "C'est maintenant un obstacle majeur au développement économique réussi des États-Unis, car les énergies renouvelables coûtent le moins cher."
À mesure que le coût des énergies renouvelables baisse, les chercheurs prédisent que les compagnies d'électricité et les consommateurs migreront vers l'utilisation des énergies renouvelables. Le solaire et l'éolien coûtent déjà la moitié du coût du gaz naturel. La politique peut également motiver l'adoption ou l'entraver. Alors que l'administration actuelle a fixé des objectifs pour un réseau d'énergie renouvelable, de nouveaux permis pour le gaz et le forage dans le golfe du Mexique contrecarrent ces mêmes efforts.
« Lorsque vous avez une continuation des combustibles fossiles et que vous avez une poursuite de leur croissance, cela va ralentir toute transition. Nous avons besoin d'une transition à 100 %, chaque année, toutes les nouvelles énergies doivent être renouvelables", déclare Jacobson. "Il y a beaucoup de personnes ayant des intérêts particuliers qui ont pour objectif de ne pas faire la transition, ou de ne pas faire la transition rapidement, car elles gagnent beaucoup d'argent sur l'industrie actuelle."
Anna-Katharina von Krauland, candidate au doctorat dans le programme Atmosphere/Energy de Stanford et co-auteur de l'article, souligne qu'il est important que les gens reconnaissent qu'un réseau d'énergie entièrement renouvelable est possible - et qu'il aurait d'autres avantages comme la création d'emplois.
Les chercheurs ont quantifié ces avantages en examinant les coûts privés, tels que ceux pour les particuliers ou les entreprises, et les coûts sociaux, qui incluent également les coûts sanitaires et climatiques. Le zéro émission entraîne peu de décès et de maladies liés à la pollution de l'air et un impact réduit sur le système de santé.
Le modèle ne peut pas traiter les émissions provenant de choses comme le transport maritime longue distance ou l'aviation, bien que les auteurs soutiennent que l'hydrogène vert pourrait être une alternative possible à explorer. Ils n'incluaient pas l'énergie nucléaire ou la capture du carbone, que von Krauland considère comme des "distractions d'atteindre 100 % d'énergie renouvelable le plus rapidement possible", car les technologies sont coûteuses, non éprouvées ou ne tiennent pas leurs promesses.
"La meilleure voie à suivre serait d'investir dans ce que nous savons qui fonctionne aussi vite que possible", déclare-t-elle, comme l'énergie éolienne, hydraulique et solaire.
