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A 2015 étude par les professeurs Eric Hittinger du Rochester Institute of Technology et Inês Azevedo de l'Université Carnegie Mellon ont découvert que les batteries à l'échelle du réseau américain étaient, dans l'ensemble, plus susceptibles augmenter plutôt que diminuer émissions dans le secteur de l’énergie. C'est parce que batteries à l'échelle du réseau charger lorsque l'électricité est bon marché et décharger lorsqu'elle est chère, mais les prix de l'électricité élevés et faibles ne sont pas nécessairement corrélés à des émissions de carbone élevées et faibles. L’énergie solaire excédentaire à midi peut être bon marché, tout comme l’énergie produite au charbon au milieu de la nuit, lorsque la demande est faible.

C'est un problème pour des entreprises comme Google et Amazon, qui se sont engagées à réduire l'intensité carbone de leurs opérations. C'est également un problème pour les régulateurs chargés de mettre en œuvre des politiques gouvernementales exigeant des réductions des émissions attribuables à la production d'électricité.

Les électrons sont indépendants des émissions. Un électron provenant d’une centrale au charbon est identique et impossible à distinguer d’un électron créé par un panneau solaire ou une éolienne. Alors, comment est-il possible de savoir si les électrons actuellement stockés dans une batterie donnée à l’échelle du réseau ne produisent aucune émission ?

EnergyTag est une organisation à but non lucratif basée au Royaume-Uni qui répond au besoin de certification de l'électricité stockée. Il vient de sortir Version 2 de sa norme de système de certificat granulaire. Il convient de souligner que le mot « système » a une signification assez différente au Royaume-Uni et aux États-Unis. Du côté ouest de l’Atlantique, le mot est péjoratif. Cela implique une certaine sournoiserie ou une intention de tromper. Du côté est de l’Atlantique, il n’a pas de connotations aussi sinistres. Son synonyme le plus proche est le simple mot « plan ».

Dans l'introduction de la version 2, EnergyTag précise : « Un certificat granulaire conforme à EnergyTag est un certificat relatif aux caractéristiques de l'énergie produite pendant une période d'une heure ou moins, délivré conformément aux exigences et aux règles de fonctionnement du certificat granulaire EnergyTag. norme du schéma. Cette norme définit les exigences qui doivent être respectées afin de créer un système de certificat granulaire conforme à EnergyTag.

À quel point mon électron est-il vert ?

Puisqu’un électron est un électron et qu’un électron ne peut pas être distingué d’un autre électron, comment est-il possible de certifier que certains sont verts et d’autres non ? Le temps, semble-t-il, est la réponse. Ce que fait EnergyTag, réduit à l'essentiel, est d'enregistrer le moment où les électrons arrivent sur une batterie à l'échelle du réseau et de faire correspondre ces informations à la source prédominante d'électricité au sein du réseau desservie par la batterie à l'échelle du réseau à ce moment-là. Si l’énergie entrante est verte, alors ipso facto l'énergie qui sortira plus tard sera également verte.

Cette explication est sans aucun doute déficiente à plusieurs égards, mais elle est aussi proche que puisse le faire quelqu'un qui est un écrivain plutôt qu'un ingénieur. Médias canariens a récemment approfondi ce sujet avec James Allan, directeur principal chez Quinbrook Infrastructure Partners. Sur son site , Quinbrook affirme qu'il est « dirigé et géré par une équipe senior de professionnels du secteur de l'énergie qui ont collectivement investi plus de 8.2 milliards de dollars dans des actifs d'infrastructure énergétique depuis le début des années 1990, ce qui représente plus de 19.5 GW de capacité d'alimentation électrique. Notre équipe apporte une perspective industrielle à l’investissement dans des infrastructures à faibles émissions de carbone et renouvelables.

Quinbrook vient de terminer un programme de tests utilisant le logiciel EnergyTag version 2 sur le projet de batterie Byrd Ranch à Sweeny, au Texas, à environ 60 miles au sud de Houston. La batterie de 50 MW, propriété du développeur Glidepath, charge et décharge activement de l'énergie sur le réseau texan en réponse aux signaux de l'opérateur du marché de l'énergie ERCOT. De tels tests sont nécessaires pour "offrir de manière crédible un aperçu de l'endroit où (les consommateurs d'énergie) obtiennent leur électricité. À la base de tout cela, il faut pouvoir retracer toutes ces choses selon une norme crédible et acceptée.

La technologie utilisée pour mettre en œuvre la norme EnergyTag provient de Quintrace, une plateforme interne lancée par Quinbrook l'année dernière pour donner aux clients "une visibilité en temps réel sur leur empreinte carbone horaire. » Quintrace est l'une des nombreuses plates-formes technologiques qui suivent désormais activement les émissions de carbone de l'énergie provenant des générateurs jusqu'aux utilisateurs finaux sur les réseaux aux États-Unis et en Europe, à mesure que la demande de suivi granulaire des émissions augmente. "Nous avons démontré que vous pouvez retracer l'énergie d'une batterie toutes les heures", a déclaré Allan, ce qui "a prouvé que cela est possible maintenant."

Logiciel de suivi des émissions pour les batteries à l'échelle du réseau

Pour être clair, Byrd Ranch n’a pas toujours utilisé de l’énergie propre lors de ses tests. Au lieu de cela, le logiciel a suivi une certaine partie de son énergie provenant du réseau comme si elle était envoyée directement à la batterie depuis un parc solaire hypothétique avec le modèle de production typique d'un projet solaire tout au long de la journée pour "simuler des tranches d'énergie renouvelable dans le batterie », explique Quinbrook.

Cette énergie était mélangée à l’électricité quotidienne du réseau contenant des mesures d’intensité des émissions de carbone heure par heure fournies par ERCOT. Quinbrook a supposé que la batterie utilisait l'énergie solaire pour se charger chaque fois qu'elle était disponible de jour en jour et d'heure en heure, et utilisait "tranches" d'énergie du réseau pour le reste de sa charge.

Garder une trace de l’énergie propre entrant et sortant d’une batterie est compliqué. La première astuce consiste à déterminer une manière communément acceptable de différencier les « tranches » d’énergie propre et sale. Le moment où les batteries se chargent et se déchargent complique également les choses.

Certaines batteries peuvent se charger plusieurs jours avant de devoir se décharger. D'autres batteries peuvent se charger et se décharger plusieurs fois par heure. Ce dernier mode de fonctionnement s'applique à la batterie de Byrd Ranch, qui fournit principalement à ERCOT des services à réponse rapide qui peuvent être appelés toutes les 4 secondes et mesurés pour le paiement par incréments de 15 minutes.

Dans ces cas, "les batteries sautent beaucoup en une heure", a déclaré Allan. Prouver à quel point chacun de ces incréments de décharges de puissance est propre, sur la base des enregistrements de charge qui peuvent avoir eu lieu quelques minutes auparavant, est "un problème non trivial". « Non trivial » est probablement un euphémisme.

Les batteries sont également confrontées à un autre défi : "les pertes d'efficacité aller-retour". Même les batteries lithium-ion les plus efficaces perdent environ 10 % de la puissance qu’elles reçoivent par rapport à la puissance qu’elles peuvent décharger. Ces pertes proviennent principalement de l’énergie dispersée lors du processus de conversion du courant alternatif du réseau en courant continu et inversement lorsque la batterie est déchargée pour renvoyer l’énergie au réseau. De plus, une certaine quantité d’énergie est utilisée pour faire fonctionner les systèmes de conversion d’énergie et de contrôle de la batterie elle-même. Les batteries se déchargent également lentement au repos, une forme de perte appelée "auto-décharge". Tout système qui suit l’énergie propre et sale entrant dans une batterie doit prendre en compte ces pertes, comme l’illustre ce graphique.

Estimations et précision

Mais les pertes en particulier système de batterie "sont des estimations dans la plupart des cas. Ce ne sont pas des chiffres précis », a déclaré Allan. Aujourd'hui, ces chiffres sont calculés sur la base de la mesure de la quantité d'énergie entrant et sortant d'une batterie et en combinant cela avec une mesure de « l'état de charge ». Mais ces mesures de l'état de charge sont notoirement imprécises et peuvent être sujettes à "des erreurs dues aux fluctuations de température, aux plateaux de tension à travers l'état de charge, à l'étalonnage des capteurs et à d'autres problèmes de mesure des données", explique Quinbrook.

Trouver des moyens de quantifier et de suivre ces changements incertains dans les données mesurées d’heure en heure est vital pour tout système censé mesurer avec précision l’intensité des émissions d’une batterie. Sans une méthode permettant de détecter les mesures erronées, "selon la manière dont vous effectuez cela tout au long du processus comptable, vous pouvez avoir des erreurs cumulatives et vous pouvez obtenir un résultat de plus en plus stupide", a déclaré Allan.

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EnergyTag vérifie les émissions des batteries à l'échelle du réseau

L'objectif principal des normes d'EnergyTag est de donner aux producteurs d'électricité, aux acheteurs et aux exploitants de batteries une compréhension claire de la manière dont ils prennent en compte les variables impliquées dans le traitement des batteries en tant que "réservoir" d'énergie "décalée dans le temps", Katrien Verwimp , président du comité d'audit d'EnergyTag, a déclaré lors de la présentation des dernières normes du groupe.

Tout système qui demande aux acheteurs d'électricité de certifier l'intensité des émissions de leur électricité doit "avoir des informations claires sur l'enregistrement de tous ces attributs, et également sur le suivi des pertes" au niveau des batteries, a-t-elle déclaré. La norme version 2 récemment publiée par EnergyTag offre "beaucoup plus de détails que ce qui figurait dans la première version, mais des tests supplémentaires dans des conditions réelles sont en cours." Ces tests sont exactement ce que fait Quinbrook Infrastructure Partners.

La Californie a été l'une des premières juridictions à émettre des réglementations visant à garantir que les batteries à l'échelle du réseau financées par un programme d'incitation de l'État de plusieurs milliards de dollars seraient exploitées de manière à conduire à une réduction globale des émissions du réseau. Mais ce programme n'incluait pas de normes pour suivre la charge et la décharge aussi étroitement que le propose la norme EnergyTag.

Google et Microsoft ont ajouté à la demande d'un moyen d'inclure les batteries dans leurs objectifs d'approvisionnement en énergie sans carbone afin d'alimenter leurs centres de données avec une énergie sans carbone 2030 heures sur XNUMX d'ici XNUMX. Cela a à son tour conduit Quinbrook à commencer à travailler sur sa technologie Quintrace. « dans le cadre de notre stratégie de centre de données écologique », a déclaré Allan.

Ces dernières années, des mandats gouvernementaux se sont ajoutés à ces pressions des entreprises, a-t-il ajouté – notamment les conditions strictes d’éligibilité aux subventions américaines et européennes pour l’hydrogène vert. Les batteries auront besoin de normes telles qu'EnergyTag pour jouer un rôle dans la fourniture d'une partie de l'énergie propre dont les électrolyseurs auront besoin pour répondre aux règles strictes de correspondance horaire dans le cadre du régime de crédit d'impôt pour l'hydrogène 45 V proposé par l'administration Biden et des règles similaires en matière d'énergie propre pour les producteurs d'hydrogène en Europe. Syndicat.

Allan s'attend à ce que de plus en plus d'industries et de gouvernements adoptent des régimes horaires d'adaptation des énergies propres aux énergies renouvelables soutenues par batteries à l'échelle du réseau représentent la majorité de l’électricité présente sur les réseaux aux États-Unis, en Europe et dans d’autres pays. C’est à ce moment-là qu’il deviendra plus nécessaire et plus précieux de disposer de normes et de mesures permettant aux opérateurs de batteries à l’échelle du réseau de signer des contrats et de respecter les mandats de fourniture d’énergie sans carbone à la demande.

« Nous résolvons des problèmes difficiles pour les centres de données verts et cela s'applique également aux produits verts », a déclaré Allan. "Si vous fabriquez de l'hydrogène vert - ou de l'acier vert ou des produits chimiques verts - vous devez être en mesure de justifier de vos références écologiques. "

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• La source: https://cleantechnica.com/2024/03/19/energytag-quinbrook-track-carbon-intensity-of-electricity-stored-in-grid-scale-batteries/