À mesure que la pénétration des énergies renouvelables variables augmente, la réduction de la production solaire photovoltaïque ne fera qu’augmenter. Étant donné que la réduction sera presque toujours moins coûteuse que l’investissement dans une nouvelle capacité de transport ou dans un nouveau stockage à l’échelle du réseau, la réduction de l’énergie devrait être récompensée, afin que les décisions d’investissement photovoltaïque puissent inclure la réduction comme l’une des options de flexibilité pour les opérateurs de réseau.
6 janvier 2025 magazine pv
Le solaire photovoltaïque connaît une croissance sans précédent à l’échelle mondiale. Selon des enquêtes de l’IRENA, de l’AIE, du GEM, de la WNA et du GWEC, la capacité totale installée d’énergie solaire dans le monde a dépassé la capacité nucléaire en 2017, l’énergie éolienne en 2022 et l’hydroélectricité l’année dernière. Il devrait dépasser le gaz naturel avant la fin de cette année et, en maintenant les taux de croissance actuels de 20 % par an, il dépassera le charbon en 2025, devenant ainsi la source d’énergie dotée de la plus grande capacité installée de production d’électricité au monde. À ce rythme, d’ici la fin de la décennie, il y aura plus de capacité solaire photovoltaïque installée sur Terre que toutes les autres technologies de production d’électricité réunies.
Cette croissance exponentielle entraîne des défis importants pour l’intégration de l’énergie solaire dans le réseau électrique. L’un de ces défis est le phénomène connu sous le nom de « courbe du canard » ou des variantes telles que la « courbe du canyon », qui représente l’impact de la production solaire sur la courbe de charge du réseau électrique. À mesure que la pénétration du soleil augmente, il devient de plus en plus important et nécessaire de contrôler la production solaire pour maintenir la stabilité et la fiabilité du système électrique. Dans ce contexte, émerge le concept de contrainte, souvent utilisé de manière interchangeable avec le terme de réduction dans la littérature internationale (et dans l’actualité nationale), et ils peuvent être considérés comme des synonymes.
La réduction implique de réduire la production d’une ressource renouvelable par rapport à ce qu’elle aurait autrement pu produire. Elle peut s’appliquer aux centrales photovoltaïques centralisées à grande échelle et aux systèmes solaires photovoltaïques résidentiels sur toit à génération distribuée et dispersée, où l’opérateur du système électrique peut arrêter à distance les panneaux solaires photovoltaïques à grande échelle ou sur les toits en cas de risque de surcharge du réseau. La réduction de la production photovoltaïque en période de fort rayonnement solaire et de demande d’électricité modérée à faible augmentera à mesure que la pénétration du solaire photovoltaïque se développera.
Pour des volumes plus importants, la réduction peut potentiellement nuire à la rentabilité des nouveaux projets solaires photovoltaïques en réduisant la certitude des revenus des centrales photovoltaïques qui vendent de l’électricité sur le marché de gros. Cependant, une modélisation préalable au développement du projet permettrait de prédire ce résultat et est probablement prise en compte. Quoi qu’il en soit, les prix sont bas pendant ces périodes dans un réseau dominé par l’énergie solaire et la perte de revenus est donc relativement faible.
Les réductions persistantes et les prix négatifs stimulent de nouveaux marchés, notamment celui de la recharge des batteries des services publics, du stockage hydroélectrique par pompage et du stockage thermique en usine. Les prix négatifs fréquents pendant la journée encouragent également fortement les centrales électriques au charbon à atteindre fréquemment des niveaux de production faibles ou nuls pendant la journée dans des endroits comme l’Australie. Pour les systèmes domestiques, l’utilisation de l’électricité solaire sur les toits pour recharger les voitures électriques, les batteries domestiques et les systèmes de stockage d’eau chaude peut absorber l’excès d’électricité solaire.
Les pays avec une plus grande pénétration de la production photovoltaïque dans le réseau électrique se sont efforcés de redéfinir la perception de la réduction et d’apprendre à faire face à cette nouvelle réalité. En regardant le verre « à moitié plein », la réduction devient un outil précieux pour intégrer davantage d’énergies renouvelables dans le réseau. Ce changement de perspective est essentiel pour comprendre le rôle de la réduction dans l’évolution des systèmes électriques avec une forte pénétration de sources intermittentes telles que l’éolien et le solaire.
Augmentation de la production solaire
Au niveau local, un seul nuage peut traverser des milliers de systèmes solaires sur les toits en quelques minutes, ce qui peut entraîner des problèmes d’approvisionnement. Les solutions sont nombreuses et progressivement mises en œuvre dans les pays leaders. Il s’agit notamment des charges interruptibles contrôlées par les services publics telles que la climatisation et la recharge des batteries domestiques, des batteries de véhicules électriques et du stockage d’eau chaude. La réduction temporaire de l’énergie solaire sur les toits peut également être utilisée pour réduire les taux de rampe en tirant parti des prévisions solaires à haute résolution dans les villes. Une interconnexion de transport plus forte au sein et entre les villes réduit également considérablement les problèmes. Très souvent, ces mesures sont en retard par rapport aux taux de déploiement de l’énergie solaire, provoquant des problèmes temporaires.
La pénétration croissante du photovoltaïque à grande échelle et sur les toits entraîne une augmentation des événements de réduction. Dans la récente conférence « Global Patterns of Solar Resource Short-Term Variability Based on Solargis Time Series Data » de Solargis lors de l’EU PVSEC à Vienne, la figure ci-dessous a été présentée, montrant le nombre moyen de rampes solaires d’une magnitude de 400 W. Comme le montre la figure, les rampes les plus abruptes se produisent dans la ceinture solaire, et là-bas, les pays à forte pénétration du photovoltaïque réduisent rapidement la production solaire. Bien que la répartition des centrales photovoltaïques sur de vastes zones puisse potentiellement réduire la variabilité de la production d’énergie en raison d’un effet de lissage spatial, les centrales photovoltaïques ont naturellement tendance à être concentrées dans les régions présentant la meilleure disponibilité de ressources solaires. Alors que les coûts du photovoltaïque continuent de baisser, les centrales solaires et les systèmes photovoltaïques sur les toits deviendront de plus en plus répandus, et ce problème sera naturellement minimisé.
Parce que le photovoltaïque est devenu très bon marché, la surconstruction est une option. Le concept de surconstruction dans les systèmes solaires est similaire à la puissance des voitures que nous utilisons quotidiennement. Nous achetons des véhicules dotés de moteurs capables d’atteindre des vitesses bien supérieures aux limites légales, même sans disposer d’une autoroute – une autoroute allemande sans limitation de vitesse – où nous pouvons exploiter tout ce potentiel. Cette capacité de puissance supplémentaire offre flexibilité, performances constantes et fiabilité dans les situations qui nécessitent plus de puissance, comme les pentes raides ou les dépassements. De même, la surconstruction des centrales solaires permet une production d’électricité plus constante et plus fiable, même si toute la capacité n’est pas constamment utilisée. Cette capacité photovoltaïque excédentaire agit comme une forme virtuelle de stockage, ce qui entraîne une production plus prévisible et contrôlable, et permet de dimensionner les systèmes de stockage de manière optimisée. De plus, le stockage implicite offre une flexibilité opérationnelle supplémentaire, permettant aux opérateurs de système d’ajuster la production solaire en temps réel pour répondre aux demandes du réseau, améliorant ainsi la stabilité et la fiabilité du système électrique.
La réduction, combinée au concept de stockage implicite, représente un changement de paradigme dans l’intégration de l’énergie solaire à grande échelle. Alors que le monde évolue vers un mix énergétique de plus en plus dominé par l’énergie solaire photovoltaïque et éolienne, ces stratégies deviennent des outils essentiels pour garantir la stabilité, la fiabilité et l’abordabilité du système électrique. La mise en œuvre réussie de ces approches nécessite une combinaison d’innovation technologique, d’adaptation réglementaire et de nouveaux modèles commerciaux. Avec la baisse continue des coûts de l’énergie solaire et sa part croissante dans le mix énergétique, la réduction (et le stockage implicite) ne sont pas seulement des options, mais aussi des nécessités. Actuellement, les réductions ne garantissent pas une compensation aux producteurs, qui ne sont pas en mesure de remplir leurs contrats en utilisant leur propre production, même lorsque la panne est due aux limitations du réseau de transport. Cette situation doit être résolue par une compensation appropriée à la réduction de l’énergie, afin qu’investir dans le photovoltaïque reste une option attractive.
ISESle Société internationale de l’énergie solaire est une ONG accréditée par l’ONU, fondée en 1954, qui œuvre pour un monde où l’énergie est 100 % renouvelable pour tous, utilisée efficacement et judicieusement.
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