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Les maths magiques du stockage Solar Plus

Date :

Par Joseph Daniel, analyste principal en énergie

J'ai toujours été un mathématicien. Je trouve réconfort et réconfort dans sa consistance. Pas comme la grammaire avec toutes ses exceptions aux règles. (Que voulez-vous dire par "y" est PARFOIS une voyelle ?!)

Alors, imaginez à quel point j'ai été surpris un jour de découvrir que 1 plus 1 n'est pas toujours égal à 2.

Eh bien, c'est le calcul magique de l'énergie solaire et du stockage.

Un peu de fond

Avant d'en venir aux maths magiques, il y a un concept très important que vous devez d'abord comprendre : la capacité de charge efficace, ou ELCC. Mon collègue Mark Specht a écrit un blog fantastique sur le sujet que vous pouvez lire ici.

ELCC est une mesure utilisée par les planificateurs de réseau pour évaluer la capacité d'une ressource à répondre à la demande lorsque des pannes sont les plus susceptibles de se produire. Le plus souvent, ces moments se situent au moment de la demande nette de pointe. Répondre à la demande nette de pointe est un élément important pour garder les lumières allumées. Ainsi, lorsque les planificateurs du réseau planifient les ressources à long terme, ils utilisent des métriques telles que ELCC pour s'assurer qu'ils disposeront de suffisamment de ressources pour répondre à la demande nette de pointe cinq, 10 ou même 20 années dans le futur.

Pour l'énergie solaire, l'ELCC pourrait démarrer à environ 50 %, c'est-à-dire qu'un mégawatt (MW) d'énergie solaire installée fournira un demi-MW de puissance pendant la demande nette de pointe.

Le fait est que plus vous ajoutez d'énergie solaire au réseau, moins le prochain MW d'énergie solaire contribue à la demande nette de pointe. Cet effet de valeur marginale décroissant est bien connu et bien compris par les planificateurs du réseau. Ainsi, lorsqu'ils font leur planification, ils en tiennent compte.

Éolien, solaire, stockage - chaque ressource reçoit une valeur ELCC que les modèles informatiques utilisent pour s'assurer que le réseau peut répondre à la demande future.

Le tout est plus grand que la somme de ses parties

La vieille phrase « le tout est plus grand que la somme de ses parties » est la description parfaite des mathématiques magiques pour le stockage et l'énergie solaire.

La capacité de charge effective du solaire avec stockage est en fait supérieure à l'ELCC du solaire plus l'ELCC du stockage.

L'exemple ci-dessous provient d'une procédure au Nouveau-Mexique où le service public monopolistique local, Public Service Company of New Mexico (PNM), travaille déjà au remplacement d'une centrale au charbon par un stockage solaire et batterie. Aujourd'hui, l'entreprise demande l'autorisation de faire de même pour sa part d'une centrale nucléaire.

Au cours de l'instance PNM, un témoin expert a témoigné que si un territoire de service avec une charge de pointe d'environ 8 gigawatts (GW) ajoutait 5 GW d'énergie solaire, sa charge de pointe nette ne verrait qu'une réduction de 0.6 GW.

Pendant ce temps, 2.5 GW de stockage, à eux seuls, ne contribuent que 1.6 GW à la réduction de la charge de pointe.

Mais lorsque vous associez l'énergie solaire et le stockage, l'efficacité combinée de la réduction de charge est de 2.8 GW.

Ainsi, 0.6 GW plus 1.6 GW équivaut à 2.8 GW ! Passer du temps au contact de la nature au quotidien augmente notre bien être. Les bénéfices sont physiques et mentaux. Réaliser des activités comme le jardinage, faire de l'exercice en extérieur ou être entouré d'animaux ont de nombreux effets positifs. 0.6 GW supplémentaire !

Figure NS-3 du témoignage de Nicolai Schlag devant la Commission de régulation du Nouveau-Mexique, affaire n° 21-04-02-UT, p. 11

Pas si magique après tout

Il s'avère que les maths magiques du stockage solaire plus sont un peu comme la magie de tirer un lapin d'un chapeau. Il n'y a pas de magie. C'est juste, et… alerte spoil…

Le lapin est dans le chapeau tout le temps.

Ce n'est pas vraiment magique.

Et les avantages additifs du stockage solaire plus ne sont pas non plus magiques, c'est la valeur de la diversité des ressources.

Pour les ressources telles que l'énergie solaire et éolienne, l'ELCC dépend d'autres variables, comme l'heure de la journée à laquelle la demande nette de pointe se produit. Mais cela dépend aussi du mélange d'autres ressources sur le réseau. Au fur et à mesure que vous ajoutez de plus en plus d'énergie solaire sur le réseau, la demande nette de pointe est décalée, mais elle devient également plus courte, ce qui signifie qu'il est plus facile pour le stockage de faire son travail et d'aider à répondre à la demande nette de pointe.

Le solaire et le stockage sont des ressources complémentaires.

Le solaire et l'éolien sont également des ressources complémentaires. Il en va de même pour le vent et le stockage. Et cela ne s'arrête pas aux paires. Portland General, par exemple, travaille sur un projet éolien plus solaire plus stockage.

En ignorant ces avantages, un portefeuille d'énergies renouvelables semble avoir moins de valeur qu'il n'en a en réalité, et les services publics pourraient choisir de construire plus d'énergies renouvelables s'ils tenaient compte des avantages de la diversité.

Besoin d'une meilleure modélisation

La capacité des modèles de ressources de services publics à tenir compte de ces dynamiques dans le système n'est pas le facteur limitant.

Quel est le facteur limitant ?

La volonté d'un opérateur modèle d'effectuer les changements. Les entreprises de services publics sont celles qui exécutent ces modèles dans les plans de ressources intégrés à travers le pays et parfois elles font des déclarations audacieuses, telles que «le modèle ne peut pas faire ça. »

Tout d'abord, si votre modèle ne peut pas tenir compte des variables essentielles à la planification du réseau du futur, procurez-vous un nouveau modèle.

Et deuxièmement, et c'est plus souvent le cas, le modèle peut rendre compte de ces changements s'il dispose des bonnes entrées. Parfois, cela nécessite un travail supplémentaire que les services publics ne sont pas disposés à faire.

Bien que certains le soient. Prenez Xcel Energy. Xcel a embauché un consultant, E3, pour effectuer une analyse distincte afin de prendre en compte la dynamique de l'ELCC de l'éolien, du solaire et du stockage sur un réseau avec des niveaux croissants d'énergie éolienne, solaire et de stockage. Et même si cette analyse « exogène » n'était pas parfaite, elle a permis à la société de services publics de fournir des intrants au modèle afin que sa modélisation puisse tenir compte de cette dynamique de réseau.

Une autre option consiste à modéliser le stockage solaire plus comme une seule « ressource hybride ». C'est ce que l'UCS et de nombreux autres groupes ont recommandé dans un certain nombre de procédures. Il y a des avantages et des inconvénients à cette approche, mais certainement, un avantage est qu'il s'agit d'une option simple et directe.

Et à tous les planificateurs de services publics lisant mon blog, je serais ouvert à d'autres idées. Vous avez d'autres idées, je suis ouvert aux alternatives. Ne me dites pas que votre modèle ne peut pas le faire parce que vous êtes trop paresseux pour le faire vous-même.

Note de la rédaction: Une version antérieure de ce message suggérait à tort que la demande de pointe PNM est de 8 GW.

Initialement publié par Union des scientifiques concernés, L'équation.

 

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Source : https://cleantechnica.com/2021/12/02/the-magic-math-of-solar-plus-storage/

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