Lorsque les températures à Minneapolis sont tombées à 27 en dessous de zéro pendant le vortex polaire de janvier 2019, le service public Xcel Energy a exhorté tous les clients du Minnesota à baisser leurs thermostats pour conserver le gaz naturel nécessaire à la production d'électricité. Dans le Michigan, où il faisait aussi plus froid qu'au pôle Nord, General Motors a même fermé plusieurs usines par mesure de précaution contre les pannes.

Cela peut sembler un paradoxe. La production de gaz aux États-Unis atteint un niveau record, et la production d'électricité à partir de sources renouvelables croît à un rythme record.

En tant qu'ingénieur économiste qui étudie les marchés de l'électricité et les chaînes d'approvisionnement en carburant, Je cherche des moyens de maintenir la livraison d'énergie malgré des conditions météorologiques de plus en plus incertaines et extrêmes. J'édite également une revue académique consacrée à l'analyse des coûts, les avantages et les risques de l'investissement en capital. D'après ce que j'ai vu, rendre la production d'électricité plus flexible tout en augmentant l'accès au gaz stocké serait le meilleur moyen d'aider à garder les lumières allumées sans sacrifier la chaleur lorsque les vagues de froid frappent.

Plus de puissance grâce au gaz

La pénurie de gaz de 2019 n'était que la plus récente d'une série de situations similaires. Les précédents vortex polaires de 2013 et 2014 ont frappé particulièrement durement la Nouvelle-Angleterre. Le "cyclone à la bombe" qui a frappé la côte est à l'hiver 2018 a tendu les approvisionnements, faire grimper les prix du gaz.

Ce n'est pas seulement que les épisodes de conditions météorologiques extrêmes deviennent de plus en plus fréquents, même s'ils le sont. Le réseau électrique repose de plus en plus sur le gaz naturel.

Bon nombre des anciens générateurs au charbon mis à la retraite sont remplacés par des générateurs au gaz et des sources renouvelables comme l'énergie éolienne et solaire. La part de l'électricité alimentée au gaz naturel est passée à 32 % en 2017, contre 18 % en 1990, alors que la part du charbon est tombée à 30 pour cent contre 76 pour cent au cours de la même période.

Le gaz naturel coûte beaucoup moins cher qu'avant, et les générateurs au gaz sont plus flexibles. Il est beaucoup plus facile d'allumer et d'éteindre les centrales électriques au gaz, par exemple, que les réacteurs nucléaires. Quoi de plus, les centrales au gaz naturel peuvent augmenter ou diminuer rapidement la production pour atténuer la variabilité inévitable de la production d'électricité à partir d'éoliennes et de panneaux solaires – lorsque le soleil ne brille pas et que le vent ne souffle pas.

Étant donné que les énergies renouvelables représentent une part plus importante de la production d'électricité, la production d'électricité à partir du gaz devrait continuer de croître, trop.

Pas de substitut facile

La plupart des gaz chauffent les maisons et les propriétés commerciales et alimentent la fabrication de tout, du papier journal à l'aluminium et au thon en conserve. Après des années de croissance, la production d'électricité ne consomme encore qu'environ un tiers de toute la consommation de gaz aux États-Unis.

Et, alors que les services publics ont des choix différents qu'ils peuvent faire, il n'y a pas de moyen facile ou immédiat de trouver un substitut à ses autres utilisations – surtout s'ils veulent une source relativement propre. Les systèmes de chauffage prennent beaucoup de temps et beaucoup d'argent à convertir pour les propriétaires, et c'est encore plus difficile pour les fabricants.

Pour éviter les interruptions de service, la plupart des grands utilisateurs industriels et commerciaux, ainsi que les sociétés gazières locales, établir des contrats fermes garantissant la livraison du gaz dont ils prévoient avoir besoin.

Les contrats pour le gaz utilisé pour produire de l'électricité sont différents. De nombreuses compagnies d'électricité, surtout dans le Nord-Est et le Midwest, avoir des « contrats interruptibles » avec les fournisseurs de gaz. Ces accords leur permettent de payer des prix inférieurs qui leur permettent d'être compétitifs sur les marchés de gros de l'électricité, mais ont un inconvénient. Ils font de ces entreprises une priorité inférieure à celle des autres clients pour la livraison de gaz.

L'industrie de l'énergie électrique et ses régulateurs peuvent voir que les clients ne veulent pas avoir à régler leurs thermostats à 65 degrés ou moins par temps très froid. Et en effet, ils ont pris des mesures pour réduire la vulnérabilité du réseau aux goulots d'étranglement du gaz, par exemple en ajustant le calendrier des marchés de gros de l'électricité pour aider les centrales électriques à acheter du gaz supplémentaire lorsqu'elles en ont besoin. Et une meilleure communication améliore les prévisions concernant la demande et permet aux centrales électriques de mieux connaître les ruptures d'approvisionnement plus tôt.

Investissements à long terme

Les vagues de froid augmentent les besoins en électricité et en gaz naturel pour chauffer à la fois les maisons et les entreprises, faire grimper les prix de gros de l'électricité alors que les opérateurs du marché de l'électricité se démènent pour maintenir le bon fonctionnement du réseau.

La demande d'électricité fluctue d'heure en heure, jour et saison, amplifiés qu'occasionnellement par des phénomènes météorologiques violents, et la variabilité des composés de production d'énergie renouvelable fait varier la demande des centrales électriques au gaz. Plutôt que de construire des pipelines qui ne seront que rarement utilisés à pleine capacité, il est logique d'investir dans la flexibilité du système de production pour s'adapter plus facilement aux changements de la demande d'électricité et de l'approvisionnement en combustible.

Même s'ils n'augmenteront pas immédiatement les prix de l'électricité au détail, ces pics de prix à court terme signalent la nécessité, et fournir la justification, pour des investissements à plus long terme afin d'éviter les hausses de taux ou même les pannes.

L'une de ces stratégies consiste à moderniser les générateurs de gaz pour une capacité à double carburant. Pratiquement, cela signifie construire un réservoir de stockage pour un autre carburant, comme l'huile, ainsi que les tuyaux et autres équipements pour l'injecter dans la chambre où le carburant est brûlé. C'est un investissement important mais, de cette façon, lorsque des conditions météorologiques extrêmes font que la demande de gaz dépasse la capacité des canalisations disponibles, les centrales électriques peuvent passer temporairement à un combustible alternatif.

Comme tout type d'inventaire, que ce soit des gobelets en papier ou des enjoliveurs, aidera à éviter les perturbations de la chaîne d'approvisionnement, le gaz stocké peut également maintenir le courant. Les recherches que j'ai menées avec George Gross ont montré que les investissements visant à augmenter la capacité des installations de stockage de gaz réduisaient le risque de prix élevés de l'électricité plus efficacement que les rénovations bi-combustibles.

Stocker de grandes quantités de gaz naturel n'est pas sans risque, comme l'ont appris les résidents du sud de la Californie en 2015. Les fuites de l'installation de stockage d'Aliso Canyon à Los Angeles ont rendu les résidents voisins malades et ont provoqué des émissions de gaz à effet de serre.

Mais je crois toujours qu'une réserve d'essence pour les jours de neige peut être le meilleur moyen de garder les lumières allumées lorsque les températures chutent à des niveaux extrêmement bas.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.