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* S&T peut avoir recours à l'IA générative pour un meilleur contrôle sur l'exactitude des informations publiées

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Un réseau électrique hors service

/// Des opérateurs surveillent un réseau de 100 000 kilomètres de lignes électriques depuis une salle de contrôle gérée par le Southwest Power Pool. /// Crédit photo : S&T / FreePik

Un réseau électrique bientôt hors service

Pourquoi les modèles informatiques qui prévoient d’assurer l’implantation de nouvelles lignes électriques sont-ils saturées ? Comment éviter de freiner les nouveaux projets d’implatation d’énergie solaire et éolien aux États-Unis ?
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/// Le Nellis Solar Power Plant comprend 72 000 panneaux solaires PV sur 54 ha /// Crédit Photo : WikiPedia

Dans une station électrique de l’Arkansas (USA) – La salle de contrôle (qui resemble à un bunker immense) de la Southwest Power Pool semble toujours calme. Mais cela cache une bataille émergente et incessante. La Southwest Power Pool et d’autres compagnie de fourniture d’électricité pour le réseaux des États-Unis font face à une vague sans précédent de demandes pour connecter à leurs lignes des milliers de projets d’énergie éolien, solaire… ou de stockage. Ces projets sont cruciaux pour atteindre l’objectif américain d’éliminer les émissions de carbone d’ici 2035, mais beaucoup sont bloqués dans la file d’attente de connexion au réseau. Aucune des simulations mathématiques utilisées pour prédire l’impact de ces nouvelles sources peuvent assurer la stabilité du réseau.

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/// Les projets d'énergie renouvelable font souvent face à de longues attentes pour se connecter aux lignes de transmission. ///

Ces simulations ne couvrent pas les défis liés à l’intermittence de l’énergie éolienne et solaire, mais se concentrent sur la capacité des lignes à gérer de nouveaux projets d’énergie renouvelable. Cependant, ces simulations peuvent être trop conservatrices, entraînant parfois des projets abandonnés en raison de coûts de mise à niveau des infrastructures de transmission trop élevés. Certains plaident pour des modèles plus réalistes et des règles plus flexibles pour faciliter l’intégration de l’énergie verte.

Le blocage de l’interconnexion est un problème personnel pour les familles agricoles du nord-est du Nouveau-Mexique, où le vent est abondant. Apex Clean Energy avait prévu un projet éolien, Grady Martin Wind, il y a une décennie, mais les demandes d’interconnexion ont été retardées. En 2021, SPP a enfin lancé une étude pour évaluer l’impact de plusieurs projets éoliens et solaires sur le réseau électrique.

Pour faire court, le modèle informatique a été dépassé par la quantité excessive de nouvelles énergies renouvelables. Il n’a pas pu trouver de solution pour répondre à la demande d’électricité de la région avec ces nouveaux générateurs, utilisant les infrastructures existantes. Pour résoudre ce problème, des lignes électriques importantes ont dû être ajoutées à la simulation, dont une ligne de 765 kV, comparable à une autoroute à 10 voies à travers Los Angeles.

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/// les réseaux de transmission, visibles dans un centre de contrôle géré par la Hawaiian Electric Company /// Photo : Alamy
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/// La transition vers l'énergie renouvelable exigera une expansion significative de l'infrastructure électrique nationale, illustrée par cette sous-station à New York City /// Photo : Alamy

Dans le modèle, l’ajout de ces lignes électriques a permis à tous les 60 projets éoliens et solaires de se connecter au réseau, mais cela a entraîné des coûts élevés pour les projets proposés. Face à ces coûts, Apex a retiré sa demande, tout comme la moitié des autres projets. Cela a conduit à l’abandon du besoin de l’autoroute électrique et de la construction de la ligne 765 kV. La Federal Energy Regulatory Commission (FERC) travaille sur une révision de ses règles, tandis que les défenseurs de l’énergie renouvelable soutiennent que certaines hypothèses intégrées aux simulations favorisent les intérêts commerciaux des anciennes compagnies d’électricité.

“Il y a définitivement un aspect politique et un aspect d’intérêt personnel dans tout cela”

Les entreprises cherchant à développer les énergies renouvelables ont remporté des succès. En 2021, elles ont convaincu SPP de revoir son approche des simulations, ce qui a permis de réduire la congestion des lignes de transmission et les coûts de mise à niveau pour les projets éoliens et solaires. Cependant, certains critiques demandent des révisions plus poussées pour envisager d’autres solutions à la congestion des lignes.

Une liste d’attente qui s’allonge

Un nombre croissant et rapide de projets solaires, éoliens et de stockage d’énergie attendent de se connecter au réseau électrique américain. La capacité de production de ces projets proposés dépasse celle des centrales électriques existantes du pays. Beaucoup de ces projets seraient construits dans les zones rurales de l’Ouest et du Midwest.

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Le Southwest Power Pool n’est pas favorable à l’approche adoptée par le Texas. L’objectif principal est de garantir que les centrales électriques puissent fournir leur énergie au réseau avec le moins de contraintes possible. Certaines entreprises d’énergie renouvelable plaident en faveur de l’incorporation de nouvelles technologies améliorant le réseau dans les simulations d’interconnexion, mais l’industrie de l’énergie reste sceptique quant à cette approche.

 

“ Généralement, on a  besoin de plus grands tuyaux pour transporter plus d’électricité. “

“Certains de ces éléments sont des technologies non prouvées et non commerciales”. Il n’est pas concevable de simplement intégrer quelque chose de théorique dans le modèle et dire : ‘Oh, cela résout le problème’.” Les évaluations dynamiques des lignes peuvent aider temporairement, mais ne remplacent pas les nouvelles lignes électriques. “Vous avez généralement besoin de tuyaux plus grands pour transporter plus d’énergie”, dit-il. Certains experts appellent à une meilleure compréhension des risques potentiels liés aux générateurs éoliens et solaires. Une perturbation récente au Texas montre que ces anomalies pourraient poser une menace plus grande que la congestion pour le réseau électrique.

Cela n’aurait pas dû causer de graves problèmes, mais une douzaine de grandes fermes solaires dans l’ouest du Texas sont également tombées en panne presque instantanément, menaçant brièvement de mettre hors service des parties du réseau. Une enquête a révélé que les onduleurs des centrales solaires étaient mal configurés, ce qui a exacerbé la situation. Cela soulève une préoccupation plus large quant au comportement des générateurs solaires et éoliens par rapport aux centrales traditionnelles.

Les anciennes centrales disposent d’une capacité physique à résister aux perturbations, tandis que les éoliennes et les panneaux solaires dépendent de systèmes électroniques pilotés par logiciel. Ces derniers peuvent être hypersensibles aux perturbations du réseau électrique, ce qui peut entraîner des problèmes, notamment dans les régions éloignées des centrales traditionnelles. Les autorités, comme en Australie, surveillent de près les oscillations de tension dans ces zones. À l’avenir, certains générateurs éoliens et solaires pourraient être équipés d’onduleurs “formateurs de réseau” pour mieux gérer ces fluctuations.

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/// Le NREL aux États-Unis, situé dans le Colorado, étudie des moyens de connecter en toute sécurité les sources d'électricité renouvelable aux réseaux de transmission régionaux. /// Photo : FreePik

En attendant, NERC souhaite que les opérateurs de réseau intègrent un nouveau type de modèle à leurs études d’interconnexion, appelé modèle “transitoire électromécanique” (EMT). Ces modèles permettent de simuler en détail le comportement des systèmes de contrôle des onduleurs face aux perturbations. Cependant, leur utilisation présente des défis en termes de puissance de calcul et de disponibilité des données précises sur l’équipement futur.

La FERC travaille sur de nouvelles règles pour accélérer l’examen des demandes d’interconnexion et décourager les projets spéculatifs. Cependant, avec la Loi de réduction de l’inflation, une augmentation des demandes est prévue à court terme. À long terme, les services publics doivent identifier les besoins en nouvelles lignes électriques et les construire. Une règle en développement par la FERC pourrait alléger le fardeau financier pour les nouveaux projets d’énergie renouvelable. En fin de compte, la transition énergétique des États-Unis exigera une expansion majeure de l’infrastructure électrique.

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