mai 25, 2022

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Prévenir les pannes d'électricité au Texas grâce aux énergies renouvelables

Prévenir les pannes d’électricité au Texas grâce aux énergies renouvelables

Douze mois plus tard, le réseau électrique de l’État, alors qu’il s’améliorait, Toujours vulnérable Coupures de courant en raison de la météo.

« Si nous sommes frappés par une autre tempête cette année, comme Urey en 2021, le réseau s’effondrera à nouveau », a déclaré Andrew Dessler, professeur de sciences atmosphériques à la Texas A&M University. « C’est encore trop risqué pour nous. »

À présent, étude récente Il montre que les pannes d’électricité à l’échelle nationale – peut-être même lors d’événements météorologiques extrêmes – pourraient être évitées en passant à une énergie 100 % propre et renouvelable, comme l’énergie solaire, éolienne et hydraulique.

« « Techniquement et économiquement, nous disposons de 95 % des technologies dont nous avons besoin pour tout transformer aujourd’hui », a déclaré Marc Jacobson, auteur principal de l’article et professeur de génie civil et environnemental à l’Université de Stanford. Le vent, l’eau et le solaire représentent déjà environ un cinquième de l’électricité du pays, bien que la transformation complète dans de nombreux domaines soit lente.

L’étude a montré que le passage à des sources d’énergie renouvelables réduirait également les besoins énergétiques, réduirait les coûts de consommation, créerait des millions de nouveaux emplois et améliorerait la santé des personnes.

Pendant des années, certains ont émis des doutes sur la faisabilité d’adopter les énergies renouvelables à grande échelle, en raison de leurs coûts. Mais Dessler a déclaré que même si l’énergie solaire était une source d’énergie coûteuse il y a 10 ans, il est Un des prix les moins chers aujourd’hui.

« La compréhension de beaucoup de gens sur les énergies renouvelables est devenue très obsolète », a déclaré Dessler, qui n’a pas participé à la recherche.

L’énergie éolienne peut également être très efficace et économiser la moitié de l’énergie du Texas certains jours – un fait que le podcasteur a surpris Joe Rogan Lorsqu’il est apparu en tant qu’invité dans l’épisode de jeudi de « The Joe Rogan Experience ».

« Le solaire et le vent sont les sources d’énergie les moins chères disponibles », a déclaré Dessler. « Les gens ne semblent pas comprendre cela, et ils ne comprennent pas non plus que nous savons comment créer un réseau fiable qui repose principalement sur les énergies renouvelables. »

Dans la dernière étude, Jacobson et ses collègues montrent comment répondre aux demandes d’énergie toutes les 30 secondes à travers les États-Unis sans coupures de courant dans une nation plus verte et plus peuplée en 2050 et 2051.

Dans les simulations, imaginez que tous les véhicules étaient électriques ou alimentés par des piles à hydrogène. Les pompes à chaleur électriques, les chauffe-eau, les éoliennes et les panneaux solaires ont remplacé les combustibles fossiles. L’équipe comprenait également de nouvelles sources d’énergie thermique, mais pas de nouvelles centrales hydroélectriques.

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Ils ont modélisé la stabilité du réseau à travers les États-Unis contigus, y compris les données du modèle de pollution atmosphérique, de climat et de météo, qui comprend des facteurs climatiques et des modèles météorologiques statistiquement typiques qui se produisent dans une zone donnée. À l’aide des données de consommation d’énergie de l’Energy Information Administration, l’équipe a simulé les besoins énergétiques pour 2050-2051. L’alimentation devait égaler la demande de puissance toutes les 30 secondes, sinon le modèle serait fermé.

L’équipe a constaté que la demande énergétique réelle était considérablement réduite en passant simplement aux ressources renouvelables, qui sont plus efficaces. Pour l’ensemble des États-Unis, la demande totale d’énergie d’utilisation finale a chuté d’environ 57 %. Les coûts énergétiques annuels par habitant pour les ménages étaient d’environ 63 % inférieurs au scénario « business as usual ».

« Tout ce que nous faisons actuellement avec des combustibles fossiles sera fait avec une technologie alimentée par l’électricité », a déclaré Anna Katharina von Kreland, co-auteur et doctorante au laboratoire de Jacobson. « La quantité d’énergie nécessaire pour effectuer des activités, principalement pour alimenter la lumière ou pour alimenter les processus industriels, qui serait en fait réduite si vous deviez utiliser une source d’énergie plus efficace. »

Lors d’un événement météorologique extrême, il est important de réduire la demande d’énergie pour aider à maintenir le réseau en ligne. Au Texas, une transition verte complète réduirait la demande énergétique finale annuelle moyenne de 56 %. Il réduit également les charges de pointe, ou la plus grande quantité d’énergie que l’on tire du réseau à la fois. Jacobson a déclaré que de nombreuses maisons auront également leur propre stockage et n’auront pas besoin de dépendre autant du réseau.

L’équipe a également découvert que la connexion de réseaux électriques de différentes zones géographiques pouvait rendre le système électrique plus fiable et réduire les coûts. Les vents sont plus susceptibles de souffler dans de plus grandes zones, de faire briller le soleil ou de faire fonctionner l’énergie hydroélectrique ailleurs, ce qui peut aider à combler les lacunes de l’approvisionnement.

« L’intermittence des énergies renouvelables diminue à mesure que vous regardez des zones de plus en plus grandes », a déclaré Dessler. « S’il n’y a pas de vent au Texas, il pourrait y en avoir dans l’Iowa. Dans ce cas, ils pourraient surproduire de l’énergie et nous facturer une partie de leur électricité supplémentaire. »

L’étude a rapporté que les coûts par unité d’énergie au Texas sont inférieurs de 27 % lorsqu’ils sont connectés au réseau du Midwest que lorsqu’ils sont isolés, comme ils le sont actuellement.

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« Dans l’ensemble, nous avons constaté que ce serait moins coûteux, plus fiable et que l’utilisation de l’énergie serait meilleure si nous devions étendre l’interconnexion », a déclaré von Kruland. ajouter cependant « Même si chaque État était des îles en soi, il serait toujours possible de mettre en œuvre 100 % d’eau éolienne et solaire dans chaque État individuel.

Pendant l’hiver texan, Jacobson a déclaré que des éoliennes correctement entretenues contribueront également à maintenir l’alimentation électrique. Lors de la vague de froid de février 2021, certaines éoliennes gelées ont été arrêtées en raison d’un manque d’équipement de dégivrage. (Charbon, gaz et ressources nucléaires proche aussi du gel direct de l’équipement et a contribué à une réduction encore plus importante de la puissance.)

« Les jours où il fait froid, vous avez des vents violents, ce qui est une très bonne nouvelle car quand il fait froid, vous avez une demande de chauffage », a déclaré Jacobson. « Vous obtenez en fait plus de production d’énergie les jours les plus froids. »

En hiver, un faible ensoleillement peut rendre les panneaux solaires inutiles. Dans ce cas, les éoliennes et les panneaux solaires sont des sources d’énergie complémentaires. Si les deux échouent à un moment donné, une autre source d’énergie peut démarrer, comme l’énergie géothermique ou l’hydroélectricité.

Les batteries sont également utilisées pour fournir de l’énergie lorsque l’énergie solaire ou éolienne est faible, mais l’équipe a montré que les batteries durables ne sont pas nécessaires ou bénéfiques pour la stabilité du réseau. De nombreuses batteries de 4 heures actuellement sur le marché peuvent être connectées pour fournir un stockage à long terme, comme lors d’une panne de courant. Cette découverte est particulièrement utile car la technologie des batteries longue durée est peut-être encore relativement loin d’avoir atteint le marché.

« C’est une erreur de penser que les énergies renouvelables ne sont pas fiables parce que vous ne pensez pas aux énergies renouvelables en soi », a déclaré Dessler. « Vous les considérez comme faisant partie d’un système. Un réseau stable qui contient beaucoup d’énergies renouvelables aura également une capacité constante déployable qui rebondira lorsque les énergies renouvelables s’épuiseront. »

La simulation de l’équipe a également suggéré une panne de courant en Californie, comme Ceux d’août 2020, à moindre frais. L’installation d’un plus grand nombre d’éoliennes offshore pendant l’été peut permettre d’économiser de l’énergie, notamment en refroidissant les bâtiments. Le passage à toutes sortes d’énergies propres et renouvelables pourrait réduire la demande énergétique de la Californie de 60 %.

En plus d’améliorer la stabilité du réseau, l’étude a révélé que l’exploitation d’un réseau propre et renouvelable pourrait créer près de 5 millions d’emplois à temps plein à long terme, de la construction à la fabrication en passant par l’emploi indirect dans les entreprises. Les systèmes produiraient également un air plus pur, ce qui pourrait réduire les décès liés à la pollution de 53 000 personnes par an et réduire les maladies liées à la pollution pour des millions de personnes en 2050.

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« Il s’agit d’une étude très importante », a déclaré Robert Howarth, professeur à l’Université Cornell qui n’a pas participé à la recherche. « Les industries des combustibles fossiles continuent de faire valoir que les énergies renouvelables sont une expérience dangereuse, et que la stabilité et la fiabilité du réseau continueront de dépendre en partie des combustibles fossiles. Ici, Jacobson et ses collègues montrent clairement que ce n’est pas du tout le cas. »

Dessler convient qu’il ne pense pas que les résultats de cette étude soient « du tout controversés ».

« De toute évidence, cela ne fonctionnera que parce qu’il y a beaucoup d’énergie renouvelable disponible sur la planète. Juste d’un point de vue physique, il n’y a pas de limites fondamentales ici », a-t-il déclaré. « La limitation est politique. Vous devez amener les gens à se rassembler et à décider de le faire, et c’est vraiment difficile. »

Lors de la vague de froid de février 2021, l’ancien gouverneur du Texas, Rick Perry, a déclaré que les Texans passeraient plus de temps dans le froid et sans électricité pour « éloigner le gouvernement fédéral de leurs affaires » et les démocrates contrecarrés qui veulent proposer de nouvelles réglementations.

Environ 15 États, territoires et plus de 180 villes ont mis en place des politiques qui augmentent la quantité d’électricité renouvelable, mais Jacobson espère que de telles découvertes donneront aux décideurs la confiance nécessaire pour adopter des lois et des politiques pour une transition plus rapide. Les études et le travail antérieurs de Jacobson par le biais de son organisation à but non lucratif solution de projet Aidez à faire des plans éclairés comme Nouvelle donne verte et la législature de l’État.

« Nous avons besoin d’une transition très rapide à 80 % [of clean energy] d’ici 2030 et à 100% dès que possible après cela, a déclaré Jacobson. « Il faut vraiment un effort à grande échelle de la part d’un grand nombre de personnes pour résoudre ce problème. Ce n’est pas une seule étude scientifique qui résoudra le problème. »