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La grille se retourne: êtes-vous prêt?

Pour beaucoup d'entre nous avec des enfants à la maison, nous avons récemment suivi un cours intensif dans un nouveau paradigme éducatif. Nos enfants reçoivent leurs cours en classe à la maison au moyen des enregistrements des enseignants, des vidéos YouTube ou de la Khan Academy, puis se connectent aux réunions Zoom pour résoudre les problèmes. C'est ce que l'on appelle le «retournement» de la classe, car il s'oppose au cadre de classe typique où les enseignants donnent des cours en classe et où les élèves font eux-mêmes des problèmes comme devoirs. Pour moi, c'est une approche qui a beaucoup de mérite.

De la même manière, je vois le réseau électrique comme un retournement et avec la prédominance d'annonces importantes de projets de stockage d'énergie solaire et d'énergie ces dernières semaines, je pense que cela se déroule assez rapidement.

Ce concept de «réseau inversé» peut être décrit de plusieurs manières: basculement de l’énergie à base de carbone vers les énergies renouvelables, du flux électrique unidirectionnel au flux électrique bidirectionnel, ou basculement de la production centralisée à la production décentralisée. Tout cela serait correct. Cependant, surtout lorsque je pense au retournement, je pense à l'orchestration en temps réel extrêmement compliquée de l'offre et de la demande.

L'évolution des énergies renouvelables pour l'industrie de l'énergie

Historiquement, notre réseau unidirectionnel «non inversé», centralisé, à base de carbone était coordonné par des générateurs hétérogènes géographiquement distribués fournissant une alimentation électrique en réponse à la demande nette de charges géographiquement réparties. Cette alimentation électrique avait divers générateurs, certains lents et d'autres rapides, qui maintenaient cet équilibre en temps réel.

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Monétiser le stockage d'énergie dans le centre de données

Maintenant que j'ai passé plus d'une décennie au sein de l'industrie des énergies renouvelables, j'ai été aux premières loges de l'évolution de diverses nouvelles alternatives énergétiques. Par exemple, en examinant les prix récents des accords d'achat d'énergie solaire (AAE), nous pouvons voir que dans de nombreuses régions du monde, l'énergie solaire représente la moitié du coût de la production centralisée à base d'hydrocarbures et cette tendance s'applique également à l'énergie éolienne. Par exemple, il n'y a pas si longtemps, la révolution du gaz de schiste a fait baisser les prix du gaz naturel. Cela a entraîné une construction assez massive de générateurs de gaz naturel. Cela est arrivé au point où beaucoup se sont demandé si quelque chose pourrait jamais rivaliser avec le gaz naturel. Aujourd'hui, en revanche, le détenteur actuel du record de production solaire est le projet Al Dhafra à Abu Dhabi. À un prix incroyablement bas de 0,0135 $ le kilowattheure, même les anciens partisans du gaz naturel se tournent vers des alternatives renouvelables. Je suppose que nous pourrions dire qu'une autre façon dont le réseau fonctionne est de passer du gaz bon marché et des énergies renouvelables chères au gaz (relativement) cher et (addictivement) bon marché aux énergies renouvelables.

Les options renouvelables dominent la grille

Le degré et la vitesse à laquelle le réseau passe aux énergies renouvelables sont devenus encore plus apparents après avoir examiné les dernières estimations EIA de nouvelle génération. La nouvelle capacité de production brute est renouvelable à 76%, et après soustraction de quelques GW de mises hors service de centrales au gaz naturel, les ajouts nets renouvelables au réseau atteignent environ 85%!

Source: EIA

Maintenant, en plus du passage des hydrocarbures aux énergies renouvelables, nous constatons également des progrès dans le passage d'unidirectionnel à bidirectionnel. Cela se présente sous la forme du plus grand joueur bidirectionnel du réseau, la batterie. Il semble qu'après avoir bricolé des projets de stockage de taille modeste au cours des dernières années, nous voyons l'ampleur des projets augmenter, non pas un peu, mais une quantité extraordinaire. En mai 2020, SCE a annoncé un projet de 770MW1 et si vous arrivez à la page 36 de la publication des résultats du T1 2020 de NextEra2, vous verrez que leur pipeline de projets de stockage est un énorme 4GWh. Non seulement la taille de leurs projets est 10 fois plus grande qu'il y a un an ou deux, mais la durée d'exécution passe également à quatre heures dans presque tous les cas. Ainsi, le basculement vers la bidirectionnalité prend de l'ampleur.

Établir une disponibilité équilibrée avec le stockage d'énergie

Le dernier flip que connaît le réseau réside dans l'équilibre contrôlé de l'offre et de la demande. Historiquement, le côté de l'offre de l'équation pouvait être facilement contrôlé parce que la puissance des générateurs à combustion est facilement régulée. Cependant, le soleil ne brille pas toujours et le vent ne souffle pas toujours, donc avec ces énergies renouvelables intermittentes indisciplinées, le contrôle est une autre histoire. Bien que nous puissions être devenus assez bons pour la prévision météorologique, un contrôle total n'est certainement pas facilement viable. Alors, comment ce nouvel équilibre est-il établi? Il existe deux façons principales.

Le premier provient des systèmes de stockage sur batterie et le second de la commande directe ou indirecte des charges. La deuxième approche prend souvent la forme de signaux de tarification adressés aux clients. Bien que la tarification au temps d'utilisation (ToU) ne soit pas nouvelle, nous constatons de plus en plus de déploiements de ces systèmes de tarification avec des «super pics» (ou «super crêtes») où l'écart de prix est encore exagéré par rapport à la tarification historique des ToU. Par exemple, la dernière offre de SDG & E présente un écart de 300% le jour même entre la tarification de pointe et la tarification hors pointe. Mais, la tarification ToU n'est qu'un outil utilisé pour contrôler les charges. Partout au pays, nous voyons des frais de demande, des rasages de pointe et diverses autres incitations offertes qui offrent des incitations intéressantes aux utilisateurs pour adapter leurs modèles d'utilisation.

Aujourd'hui, une industrie où le concept de gestion de la charge a connu une pénétration minimale est dans l'industrie des centres de données. En effet, les charges du centre de données sont relativement cohérentes tout au long de la journée, tous les jours. Pour de nombreux types de charges, le modèle d'utilisation peut être ajusté, mais lorsque la charge est constante, il est essentiellement impossible de déplacer la charge à un meilleur moment. Les charges des centres de données étant si importantes, il existe également des inquiétudes quant à l'impact environnemental potentiel de leurs besoins énergétiques. Au crédit des nombreux participants de cette industrie, il y a eu des achats agressifs d'électricité renouvelable pour faire fonctionner ces centres de données. Cependant, les charges continues de ces centres de données ne s'alignent pas bien avec la brillance non continue du soleil. Cette disparité crée un dilemme complexe… entrez dans Google.

Ce concept de renverser les rôles de celui où le générateur répond aux charges à celui où les charges répondent au générateur, s'est manifesté d'une nouvelle manière intéressante le mois dernier. Google, qui est déjà la plus grande entreprise acheteuse d'énergies renouvelables dans le monde 3, a annoncé un nouveau programme appelé « Carbon Aware » computing4. L'idée de base ici est que les charges de calcul, dans une certaine mesure, peuvent être déplacées dans le monde afin qu'elles puissent être exécuté de la manière la plus avantageuse pour l'environnement. Jusqu'à présent, nous n'avons vraiment vu que les charges répondre chronologiquement aux signaux de génération, mais dans ce cas, elles peuvent répondre à la fois chronologiquement et géographiquement. Fondamentalement, placez la charge au bon endroit au bon moment.

En savoir plus sur la gestion de l'électricité renouvelable pour les centres de données

Alors que le réseau continue de «basculer» de plusieurs façons au cours de la prochaine décennie, nous verrons des rôles évoluer rapidement et des relations et interactions beaucoup plus compliquées entre l'offre et la demande sur le réseau. En tant que charge importante et croissante sur le réseau, les centres de données en particulier ont un rôle important à jouer. Ce rôle comprend non seulement les sources d'électricité qu'ils utilisent, mais aussi où et quand ils l'utilisent. De plus, les centres de données disposent d'une infrastructure électrique importante et d'un stockage de batterie intégré. Grâce à une utilisation coordonnée de cette infrastructure, les centres de données peuvent optimiser leur utilisation de l'électricité renouvelable, ainsi que fournir des services auxiliaires au réseau et générer des revenus. Pour plus d'informations, lisez notre livre blanc 274: Monétiser le stockage d'énergie dans le centre de données. Existe-t-il d'autres façons de voir la grille basculer? Veuillez partager dans les commentaires ci-dessous!

1https: //www.energy-storage.news/news/california-utility-sce-awards-770mw-of-battery-contracts-to-help-replace-ag

2http: //www.investor.nexteraenergy.com/~/media/Files/N/NEE-IR/reports-and-fillings/quarterly-earnings/2020/Q1/1Q%202020%20Slides_vF.pdf

3https: //www.theguardian.com/technology/2019/sep/20/google-says-its-energy-deals-will-lead-to-2bn-wind-and-solar-investment

4https: //www.blog.google/inside-google/infrastructure/data-centers-work-harder-sun-shines-wind-blows/

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