Les énergies solaire et éolienne sont peut-être des carburants renouvelables et gratuits, mais elles dépendent également de processus naturels que les humains ne peuvent pas contrôler. C’est une selected de reconnaître les risques liés aux énergies renouvelables : le soleil ne brille pas toujours et le vent ne souffle pas toujours, mais que se passe-t-il lorsque le réseau perd ces deux resources d’énergie en même temps ?
Ce phénomène est connu sous le nom de sécheresse énergétique composée. Dans un nouvel report, des chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) ont découvert que dans certaines régions du pays, ces sécheresses énergétiques peuvent durer près d’une semaine.
« Lorsque nous disposons d’un réseau complètement décarboné et que nous dépendons fortement de l’énergie solaire et éolienne, les sécheresses énergétiques pourraient avoir un influence énorme sur le réseau », a déclaré Cameron Bracken, spécialiste de la Terre au PNNL et auteur principal de l’article. Les opérateurs de réseau doivent savoir quand se produiront des sécheresses énergétiques afin de pouvoir se préparer à tirer de l’énergie de différentes resources. En outre, comprendre où, quand et pendant combien de temps les sécheresses énergétiques se produisent aidera les gurus à gérer des systèmes de batteries au niveau du réseau, capables de stocker suffisamment d’électricité pour être déployée pendant les périodes où l’énergie est la plus nécessaire.
L’équipe a publié ses résultats le 31 octobre dans la revue Renewable Power et les présentera cette semaine à la réunion annuelle de l’American Geophysical Union.
À la recherche de journées nuageuses et sans vent
Dans le passé, les chercheurs étudiaient les sécheresses énergétiques composées à l’échelle d’un État ou d’une région. Mais peu de choses ont été étudiées à l’échelle nationale. Pour en savoir furthermore sur le risque de sécheresse énergétique sur l’ensemble de la zone continentale des États-Unis, les chercheurs ont fouillé les données météorologiques, puis ont utilisé les données historiques sur la demande d’énergie pour comprendre à quelle fréquence une sécheresse énergétique se produit lorsque cette énergie est le as well as nécessaire.
L’équipe a examiné 4 décennies de données météorologiques horaires pour la zone continentale des États-Unis et s’est concentrée sur les zones géographiques où fonctionnent aujourd’hui de véritables centrales solaires et éoliennes. Les données météorologiques incluaient la vitesse du vent à la hauteur des éoliennes ainsi que l’intensité de l’énergie solaire tombant sur les panneaux solaires. Les périodes où les données météorologiques montraient de l’air stagnant et un ciel nuageux se traduisaient par une output d’énergie furthermore faible provenant des centrales éoliennes et solaires – une sécheresse énergétique aggravée.
« Nous avons essentiellement pris un instantané de l’infrastructure à partir de 2020 et l’avons analysé sur 40 ans de données météorologiques, à partir de 1980 », a déclaré Bracken. « Nous disons essentiellement ‘voici remark l’infrastructure actuelle aurait fonctionné dans des conditions météorologiques historiques’. »
Les chercheurs ont découvert que des sécheresses énergétiques peuvent survenir à n’importe quelle saison sur la zone continentale des États-Unis, même si leur fréquence et leur durée varient considérablement. En Californie, par exemple, des ailments nuageuses et sans vent peuvent durer plusieurs jours, alors qu’au Texas, les mêmes problems peuvent ne durer que quelques heures. L’Utah, le Colorado et le Kansas connaissent de fréquentes sécheresses énergétiques, à la fois sur plusieurs heures et sur plusieurs jours. Le nord-ouest et le nord-est du Pacifique, quant à eux, semblent connaître des sécheresses énergétiques qui durent plusieurs heures moreover fréquemment que plusieurs jours. Les différentes échelles de temps (horaires ou quotidiennes) aideront à déterminer l’impact de la sécheresse énergétique sur le réseau : durera-t-elle seulement quelques heures ou plusieurs jours ?
Dans l’ensemble, les chercheurs ont découvert que la furthermore longue sécheresse énergétique potentielle sur une échelle horaire était de 37 heures (au Texas), tandis que la plus longue sécheresse énergétique sur une échelle quotidienne était de six jours (en Californie).
Sécheresse énergétique au as well as fort de la demande
Le very simple fait de savoir où et comment se produisent les sécheresses énergétiques n’est qu’une pièce du puzzle, a déclaré Bracken. Il a également souligné qu’une pénurie d’énergie solaire et éolienne n’entraînerait pas nécessairement une pénurie d’énergie. Les opérateurs de réseau peuvent se tourner vers d’autres sources d’énergie comme l’hydroélectricité, les combustibles fossiles ou l’énergie transmise depuis d’autres régions des États-Unis.
Mais alors que le pays cherche à s’éloigner des combustibles fossiles et à s’appuyer davantage sur l’énergie solaire et éolienne, les opérateurs de réseau doivent comprendre si des sécheresses énergétiques se produiront à des times où la demande d’électricité pourrait dépasser l’offre. Le changement climatique entraîne des étés additionally chauds et des tempêtes hivernales moreover intenses, et ce sont des périodes où non seulement les gens utilisent as well as d’énergie pour rester en sécurité (pour se rafraîchir ou se chauffer), mais où l’accès à l’électricité peut signifier la vie ou la mort.
Pour comprendre le lien feasible entre les sécheresses énergétiques et la demande énergétique, l’équipe a cartographié ses données de creation historiques et hypothétiques sur 40 ans de données historiques sur la demande énergétique qui couvraient également de véritables centrales électriques à travers le continent.
Les données ont montré que « les sécheresses éoliennes et solaires se produisent pendant les périodes de pointe de demande as well as que ce à quoi on pourrait s’attendre en raison du hasard », a déclaré Bracken, ce qui signifie que le additionally souvent, des périodes sans vent et sans nuages se sont produites lorsque la demande d’électricité était élevée. Pour l’instant, Bracken n’est pas sure que la corrélation signifie un lien de causalité.
« Cela pourrait être dû à des phénomènes météorologiques bien compris tels que des inversions supprimant le vent et une augmentation des températures, mais des études in addition approfondies sont nécessaires », a déclaré Bracken.
Stockage d’énergie pour les sécheresses énergétiques
L’étude des modèles de fréquence et de durée des sécheresses énergétiques contribuera également à éclairer le déploiement de projets de stockage d’énergie de longue durée, a déclaré Nathalie Voisin, spécialiste des sciences de la Terre au PNNL et co-auteur de l’article. Ce doc est le premier à fournir une norme uniforme sur ce qu’est une sécheresse énergétique composée et sur sa durée et sa durée dans différentes régions du pays.
« Nous fournissons des informations sur la manière de concevoir et de gérer correctement le stockage sur plusieurs jours. Ainsi, lorsque vous savez qu’une sécheresse énergétique va durer cinq heures ou cinq jours, vous pouvez inciter le stockage à être géré en conséquence », a déclaré Voisin.
Ensuite, Bracken et son équipe extrapoleront les données météorologiques et de demande dans le futur pour voir remark le changement climatique affectera la fréquence et la durée des sécheresses énergétiques. L’équipe prévoit de modéliser les sécheresses énergétiques jusqu’à la fin du siècle, combinées à l’évolution des infrastructures.
Cette recherche a été financée par le PNNL à travers son initiative interne GODEEEP.
