L'un des grands défis auxquels les entreprises de services publics américaines sont confrontées est que la demande d'électricité n'est pas constante. Au lieu de cela, il monte et descend, plongeant généralement pendant les heures nocturnes et augmentant pendant la journée, en particulier les jours chauds lorsque les résidents augmentent la climatisation dans leurs maisons.
Les compagnies d'électricité qui fournissent l'électricité doivent être en mesure de faire face à ces fluctuations et de répondre à la demande de pointe. Traditionnellement, cela les obligeait soit à construire un grand nombre de centrales électriques au charbon, à gaz ou nucléaires coûteuses , soit à acheter de l'énergie auprès d'autres fournisseurs lorsqu'ils en avaient besoin.
Mais de nos jours, certaines entreprises de services publics envisagent une solution moins coûteuse et potentiellement plus respectueuse de l'environnement. Nous parlons de centrales électriques virtuelles.
Qu'est-ce qu'une centrale électrique virtuelle ?
Les centrales électriques virtuelles regroupent plusieurs sources d'électricité plus petites - telles que des panneaux solaires, des éoliennes et même des batteries de stockage résidentielles - qui sont réparties à différents endroits d'une zone, afin qu'elles puissent agir comme si elles étaient une centrale électrique conventionnelle et équilibrer l'énergie charges du réseau ou déplacer l'alimentation là où elle est le plus nécessaire pour la fiabilité. Les différentes unités sont souvent connectées via un système logiciel sophistiqué qui signale quand elles doivent augmenter ou diminuer la production d'énergie et dirige où l'énergie doit aller.
En 2021, par exemple, Green Mountain Power, un service public innovant basé dans le Vermont, a annoncé un plan de création d'une centrale électrique virtuelle qui utiliserait un réseau de batteries de secours Tesla Powerwall chez les clients. Avec l'aide du logiciel de Customized Energy Solutions (CES), l'électricité stockée dans les batteries Tesla peut être réinjectée dans le système de réseau régional en cas de besoin pour assurer un flux d'électricité régulier et régulé aux clients. Comme Cnet.com l'a rapporté en mars 2022, les clients obtiennent une source d'énergie de secours en cas de panne de courant, tandis que le service public obtient une source d'électricité sur laquelle il peut puiser chaque fois que la demande atteint un pic.
"Ce projet ne serait pas possible sans les excellents partenariats que nous avons avec nos clients dans le cadre du programme Powerwall", a déclaré Mari McClure, présidente et chef de la direction de Green Mountain Power, dans un communiqué de presse . "Ce projet pilote est unique et important car il s'appuie sur notre innovation et notre collaboration existantes pour apporter des changements significatifs aux fonctions essentielles du réseau en réduisant les émissions de carbone, en augmentant les performances et en réduisant les coûts."
SunPower Corp., un fournisseur de technologie solaire, a également annoncé en novembre 2021 qu'il avait lancé sa propre centrale électrique virtuelle. Le nouveau système permet aux clients d'Eversource et de National Grid dans le Massachusetts, le Rhode Island et le Connecticut qui disposent de batteries de stockage SunVault d'être payés pour permettre aux services publics d'utiliser leur énergie stockée pendant les périodes de pointe.
Avantages des centrales électriques virtuelles
À certains égards, les centrales électriques virtuelles sont analogues aux systèmes informatiques en grille , dans lesquels des réseaux d'ordinateurs peuvent partager des ressources et même combiner leur capacité à effectuer des tâches, selon Bill Schofield . Il est vice-président de Future-Grid Services pour CES, une société basée à Philadelphie qui fournit à la fois des conseils et des services à diverses entreprises du secteur de l'énergie, y compris des producteurs d'énergie solaire et éolienne. L'un des clients de CES est Green Mountain Power.
"[Les centrales électriques virtuelles sont] distribuées... des batteries, ou de petites et minuscules centrales électriques et des générateurs de secours locaux", explique Schofield. "[C'est un] concept très similaire à l'utilisation de la connectivité Internet pour connecter de nombreuses petites ressources qui peuvent collectivement faire le même travail qu'une seule grande centrale électrique."
La nature décentralisée des centrales électriques virtuelles les rend potentiellement plus résistantes à la suite de conditions météorologiques extrêmes ou d'autres catastrophes.
"Disons qu'une tornade traverse une zone et renverse la ligne de transmission vers une grande centrale électrique. Vous perdez toute cette puissance. N'est-ce pas?" dit Schofield. "Mais si vous avez une centrale électrique virtuelle, où il y a beaucoup de petites ressources réparties partout, une tornade peut détruire 10% de la centrale électrique virtuelle, mais les 90% restants sont toujours là et disponibles."
Les centrales électriques virtuelles sont également avantageuses pour les réseaux à d'autres égards, y compris le support de tension. Un facteur crucial dans un réseau électrique fiable est de maintenir la tension à des niveaux acceptables ; sinon, l'équipement peut être endommagé, il peut y avoir des coupures de courant, etc. Mais la tension varie sur le réseau et à chaque interface (sous-stations, transformateurs, etc.), la tension correcte doit être maintenue.
Avec une centrale électrique virtuelle, il y en a moins. "Vous avez beaucoup de petites ressources situées à proximité ou au même endroit où l'électricité est utilisée", explique Schofield. "Vous n'avez pas besoin de construire des lignes de distribution ou de transmission aussi grandes pour maintenir la tension correcte."
L'énergie renouvelable est la clé
Un autre avantage des centrales électriques virtuelles est qu'elles facilitent la réglementation des sources d'énergie renouvelables et le contrôle de la quantité d'électricité entrant dans le réseau qu'aurait une centrale électrique conventionnelle à combustible fossile.
"Une centrale électrique virtuelle peut inclure, encore une fois, de petites batteries pour un générateur de secours, mais elle peut également, sous le terme général, inclure ce qu'on appelle la" réponse à la demande "", explique Schofield.
Un service public doté d'une centrale électrique virtuelle peut envoyer des messages aux clients pour qu'ils refusent leur utilisation à certains moments, en offrant éventuellement un chèque-cadeau pour un restaurant local comme incitation. Dans les régions du pays où les services publics achètent de l'électricité auprès de divers fournisseurs, les centrales électriques virtuelles pourraient aider les entreprises de services publics à s'adapter au prix du marché de l'électricité.
Indirectement, ces incitations peuvent aider à faciliter les sources d'énergie renouvelables comme l'éolien et le solaire, dit Schofield. Parce qu'ils sont variables - ce qui signifie que le soleil cesse de briller et que le vent cesse de souffler - la quantité d'électricité qu'ils fournissent doit être ajustée à la capacité qu'ils peuvent supporter. Traditionnellement, le solde est compensé par les fournisseurs de combustibles fossiles .
"Une centrale électrique virtuelle est destinée à fonctionner de la même manière, ou à fournir le même type de services qu'une grande centrale électrique", explique Schofield, "et à être dispatchable, ce qui signifie que je peux lui communiquer et lui dire de faire quelque chose de différent . La rampe montante ou descendante fait partie de la valeur."
En interagissant avec les consommateurs et en les recrutant pour aider à gérer la consommation d'énergie, les centrales électriques virtuelles pourraient jouer un rôle dans la résolution de l'un des problèmes de longue date de l'industrie des services publics : la consommation de pointe.
"Une grande partie du coût de la fourniture d'électricité est simplement destinée à gérer ces jours de pointe", a déclaré Schofield. "Si vous pouvez amener les consommateurs de tous types à utiliser leur consommation de cette manière, peut-être se brosser les dents avec une brosse à dents ordinaire au lieu de leur électrique … alors vous pouvez retirer beaucoup de coûts du système. Et vous pouvez également prendre besoin de brûler des combustibles fossiles. Mais c'est historiquement très difficile, parce que... la personne moyenne ne va pas trop se gêner.
Mais il dit aussi que cela change. Les jeunes générations sont plus soucieuses du développement durable et tout le monde a un smartphone. Peut-être qu'un jour vous recevrez une alerte sur votre téléphone indiquant "Alerte d'utilisation électrique. Veuillez baisser votre thermostat". Et vous gagnerez des points d'incitation si vous le faites. Voudriez-vous?
Schofield dit que vous pourriez. "La plupart des gens veulent faire une bonne chose parce qu'en fait ils paient un prix fixe, et le coût réel pour eux de la consommation de cette électricité est assez faible", dit-il. "Mais si vous obtenez des milliers de personnes qui répondent toutes, alors ce petit peu s'ajoute à quelque chose de significatif."
Maintenant c'est intéressant
L' Agence internationale de l'énergie prévoit que la demande mondiale d'électricité augmentera de 2,5 fois d'ici 2050 et qu'il faudra 14 billions de dollars en mises à niveau des réseaux électriques mondiaux pour y faire face.
