Des chercheurs ont mis au point une méthode pour déterminer l'impact du changement climatique sur l'offre et la variabilité des énergies renouvelables locales.

Une augmentation des conditions météorologiques inhabituelles liées au changement climatique signifie que la demande d'électricité et la disponibilité de l'énergie solaire, hydraulique et éolienne peuvent toutes devenir plus variables.

La méthode mise au point par des chercheurs de l'Institut géophysique Fairbanks de l'Université d'Alaska et en Espagne aidera les planificateurs énergétiques locaux à déterminer la combinaison optimale de sources d'énergie renouvelables et de besoins de stockage d'énergie.

La recherche a été publiée en août dans la revue Land . Uma Bhatt, professeur de sciences atmosphériques à l'Institut géophysique, en est l'auteur principal.

"Il est important pour la société de comprendre l'impact du changement et de la variabilité climatiques sur les ressources énergétiques renouvelables afin de concevoir un système électrique résilient et de se préparer pour l'avenir", a déclaré Bhatt.

Les chercheurs ont étudié l'intermittence, la production d'électricité et le stockage d'énergie dans le contexte de données climatiques historiques à deux endroits :la ville de Cordoue en Alaska dans le Prince William Sound, qui a un climat océanique subpolaire, et Palma de Majorque, une ville située sur une île espagnole subtropicale. . Les chercheurs ont obtenu 60 ans de données climatiques pour chaque emplacement.

L'éolien, le solaire et l'hydroélectricité sont tous sensibles à un climat qui devient moins prévisible et qui produit davantage d'événements météorologiques extrêmes. L'augmentation de la couverture nuageuse pourrait réduire la disponibilité de l'énergie solaire. La diminution des précipitations pourrait réduire la disponibilité de l'hydroélectricité. L'augmentation des vents pourrait accroître la disponibilité de l'énergie éolienne.

Sans une planification adéquate, les réseaux électriques risquent de devenir moins fiables, car les énergies renouvelables représentent une part de plus en plus importante de l'approvisionnement.

"Si vous avez un pourcentage trop élevé d'énergie renouvelable à haute variabilité sans alimentation de secours appropriée dans votre système, cela dégrade en fait beaucoup la fiabilité du système", a déclaré David Newman, co-auteur de l'étude et professeur de physique à l'UAF Geophysical Institute.

Pour compliquer davantage la situation, la demande d'énergie change de manière imprévisible à mesure que le temps devient de plus en plus variable. Même lorsque la demande est normale, une baisse soudaine de la disponibilité d'une source renouvelable - le vent cessant de faire tourner les turbines, par exemple - peut provoquer des pannes si une source de secours n'est pas en place pour une utilisation immédiate.

"Comment y remédier ? Vous devez trouver un moyen de supprimer la variabilité ou de la compenser rapidement", a déclaré Newman.

Le moyen le plus simple et le plus évident est d'avoir des générateurs à base de combustibles fossiles en veille. Parmi ceux-ci, les générateurs alimentés au gaz naturel peuvent être démarrés assez rapidement en cas de besoin. Mais c'est toujours un produit de combustible fossile, bien que plus propre que les autres sources de combustible fossile.

Une autre méthode plus propre consiste à stocker l'énergie excédentaire produite par des sources renouvelables pendant les périodes de demande normale.

Les progrès technologiques ont amélioré les batteries à l'échelle du réseau, qui peuvent stocker l'énergie excédentaire qui peut être distribuée pour une utilisation à court terme lors d'une panne généralisée.

D'autres méthodes de stockage comprennent l'hydroélectricité à accumulation par pompage, le stockage d'énergie par gravité, le stockage d'énergie par volant d'inertie et le stockage d'énergie par air comprimé. Toutes sont des méthodes fondamentalement simples et expliquées par le Laboratoire national des énergies renouvelables.

"C'est l'un des domaines d'étude les plus passionnants en ce moment", a déclaré Newman.

L'hydroélectricité de stockage par pompage représente 95% de toute la capacité de stockage d'énergie à l'échelle des services publics aux États-Unis. L'eau est pompée d'un réservoir hydroélectrique à un autre à une altitude plus élevée pendant les périodes de puissance excédentaire, ce qui élève le niveau du réservoir supérieur. Cette eau est libérée dans les générateurs du réservoir inférieur en cas de besoin.

Le stockage d'énergie par gravité consiste à utiliser l'excès d'énergie pour soulever des poids massifs constitués de sable, de gravier ou de roche et à laisser les poids suspendus. Lorsque l'alimentation est nécessaire, les poids peuvent tomber, leurs câbles attachés faisant tourner un générateur.

Le stockage d'énergie par volant d'inertie est généralement utilisé dans de petites applications et pour des besoins énergétiques beaucoup plus courts que d'autres méthodes de stockage. Un moteur alimente un volant d'inertie, une roue lourde qui tourne librement lorsque le moteur perd de la puissance. La roue qui tourne librement fait tourner un générateur, qui produit de l'électricité pendant plusieurs minutes.

Le stockage d'énergie à air comprimé peut fournir de l'électricité à l'échelle du réseau pendant plusieurs jours. L'électricité est utilisée pour comprimer et stocker l'air sous terre, souvent dans des cavernes de sel. En cas de besoin, l'air est libéré et chauffé jusqu'à détente pour alimenter un générateur.

Les auteurs des documents de recherche offrent une mise en garde notable à leur travail :le changement climatique est compliqué et varie selon le lieu, tout comme les sources d'énergie renouvelable disponibles.

"Le climat et l'énergie sont des systèmes complexes interconnectés, et il est important que nous éduquions la prochaine génération à penser à travers les disciplines afin qu'elle soit prête à résoudre les problèmes complexes qui se profilent", a déclaré Bhatt. + Explorer plus loin

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