Énergies renouvelables : de la pénétration du marché à l'intégration parfaite au réseau

Le paysage énergétique connaît une transformation sans précédent à l'échelle mondiale, sous l'impulsion des tendances à la décarbonisation, à la décentralisation et à la numérisation.

Afin d'éliminer complètement les combustibles fossiles et de lutter contre le réchauffement climatique, un changement de comportement important est nécessaire. Plusieurs pays ont leurs propres objectifs avec des calendriers différents, sous l'impulsion de l'Union européenne avec sa stratégie pour une Europe climatiquement neutre d'ici 2050 et de diverses législations et politiques nationales et internationales. Par exemple, l'Allemagne devrait faire passer la consommation d'énergie primaire de plus de 80 % à moins de 10 % et la remplacer par des énergies renouvelables. Le Royaume-Uni a récemment adopté une loi historique par laquelle il s'engage à ne pas émettre de carbone d'ici 2050. Toutefois, pour y parvenir de manière durable, il faudrait remplacer complètement les sources de combustibles fossiles par des énergies renouvelables. Nous avons vu le photovoltaïque solaire entrer dans une nouvelle ère, en devenant le leader incontesté de l'énergie renouvelable et en assurant une croissance de la capacité. Parallèlement, les énergies renouvelables devraient continuer à croître et pourraient représenter 63 % de la production totale d'électricité dans le monde d'ici 2040 selon le scénario de développement durable. Dans le même temps, les pays asiatiques font un bond en avant, la Chine et l'Inde devant représenter plus de 40 % des ajouts nets d'énergie renouvelable d'ici 2040.

Mais que se passe-t-il lorsque la production d'énergie éolienne et solaire est excédentaire par rapport à la demande ou que l'électricité produite ne suffit pas à répondre à la demande de pointe ?

L'instabilité du réseau peut entraîner des pertes financières importantes pour les entreprises industrielles, surtout en cas de panne. Comment intégrer les énergies renouvelables dans le réseau électrique existant et historiquement établi tout en évitant ces problèmes ? Pour parvenir à un avenir véritablement décarbonisé, il sera essentiel d'intégrer de manière transparente les énergies renouvelables et les autres technologies émergentes dans le réseau. Surmonter les anciens paradigmes est une étape fondamentale pour conduire le changement et assurer une transition rapide et efficace vers les énergies renouvelables.

Lors du 4e défi des experts de la Fondation Solar Impulse à Munich, des experts industriels de différents pays ont convergé pour discuter de cette question et 3 thèmes principaux ont émergé :

• Tendance vers un système décentralisé composé d'énergies renouvelables, de réseaux intelligents et de VE, rendu possible grâce aux données et aux technologies intelligentes.

L'augmentation des technologies renouvelables décentralisées et distribuées (solaire, éolienne, stockage, etc.) s'accompagne des défis que sont la lutte contre l'intermittence, la stabilisation du réseau et l'optimisation des nombreux actifs distribués. Les réseaux intelligents peuvent permettre une gestion de l'offre et de la demande plus efficace et plus fiable, et optimiser l'utilisation de l'énergie grâce à l'application des données et à la numérisation.

"Les véhicules électriques (VE) auront une influence majeure sur la stabilisation du réseau électrique et les transports à faible consommation d'énergie"
Schekeb Fateh - Développement commercial chez Miromico.

Avec la croissance exponentielle des VE et les tendances en matière d'électrification de la chaleur, les technologies intelligentes peuvent également jouer un rôle crucial dans la gestion de la demande supplémentaire sur les réseaux électriques due aux VE et aux pompes à chaleur. Toutefois, les VE sont essentiellement des batteries sur roues et peuvent apporter une flexibilité supplémentaire au réseau et créer de nouvelles opportunités de revenus. Les experts ont débattu de la question de savoir si les performances et les coûts des batteries s'amélioreront suffisamment au fil du temps pour qu'elles puissent être intégrées de manière rentable dans les réseaux électriques. Il a également été souligné que les batteries pourraient suivre une tendance similaire à celle observée dans l'industrie photovoltaïque, avec une baisse significative des prix au fil des ans.

Néanmoins, il a été convenu que (les batteries des) VE pourraient contribuer à maintenir la stabilité du réseau et à atténuer la nécessité de construire des batteries statiques à grande échelle. À titre d'exemple pratique, les batteries permettront aux clients de stocker l'énergie des panneaux solaires et de l'utiliser pendant les périodes de demande de pointe pour réduire les coûts énergétiques tout en la monétisant potentiellement grâce à la réponse à la demande (DSR) et à la connexion des véhicules au réseau (V2G).

• Nécessité de solutions fondées sur les mécanismes du marché et sur l'augmentation des investissements.

Afin de permettre la mise en place de marchés de l'énergie décarbonisés et décentralisés à long terme, des solutions basées sur les mécanismes du marché doivent être développées tout en minimisant le risque d'actifs bloqués. Toutefois, pour atteindre ces objectifs, des investissements sont aujourd'hui nécessaires pour réduire les coûts, intégrer de nouvelles innovations et stimuler la croissance économique. Mais qui va payer pour la perturbation du marché de l'énergie ? Recevoir des investissements substantiels a parfois été un défi et des modèles de financement innovants sont nécessaires, ainsi qu'une action gouvernementale ou réglementaire (par exemple, par le biais d'une taxe sur le carbone ou d'un échange exhaustif de certificats de CO2) pour réduire le risque des investisseurs.

• Émergence de nouveaux modèles commerciaux et de nouvelles innovations.

Nous assistons aujourd'hui à l'abandon des systèmes communautaires et basés sur les actifs au profit de marchés de l'énergie centrés sur le client et basés sur des plateformes. À mesure que le monde devient plus connecté et numérisé, les données et les systèmes intelligents joueront également un rôle plus important dans les systèmes énergétiques. Les start-ups et les nouveaux acteurs développent des modèles commerciaux innovants/nouveaux, des plateformes de services exploitant l'IdO et les données, ainsi que de nouvelles technologies. Néanmoins, les experts n'ont pas pu se mettre d'accord sur le rôle spécifique que les données joueront dans l'industrie de l'énergie. Les entreprises en place et les nouveaux acteurs de l'industrie énergétique réévaluent également leur rôle sur les futurs marchés de l'énergie afin de déterminer les rôles qu'ils peuvent jouer. Par exemple, l'industrie de l'énergie et des transports se chevauchent davantage avec l'essor des VE, ce qui peut permettre une pléthore de nouvelles opportunités et de cas d'utilisation qui n'existent peut-être pas encore.

En conclusion, le paysage énergétique est en transition partout dans le monde. Afin de créer un système énergétique à faible émission de carbone intégré de manière transparente, il est nécessaire de mettre davantage l'accent sur la flexibilité afin de gérer et d'optimiser avec succès les différents actifs énergétiques distribués. Cela nécessite une approche collaborative entre les différentes industries car il y a une convergence croissante entre les secteurs de l'énergie, des transports, de la chaleur et du numérique. Grâce à une collaboration intersectorielle, nous pouvons collectivement débloquer de nouvelles opportunités et accélérer notre évolution vers un avenir à faible émission de carbone.

Les auteurs suivants ont contribué à cet article :

• Schekeb Fateh - Développement commercial chez Miromico et expert conseil à la Fondation Solar Impulse.
• Dr Thomas Walter - Directeur général de Easy Smart Grid GmbH
• Jakob Kretzinger - Ingénierie énergétique et administration des affaires à l'EPFL.
• Sabrina Cipullo - Coordinateur de l'évaluation des experts à la Fondation Solar Impulse.