Étant donné que les bâtiments consomment 75 % de l'électricité aux États-Unis, ils offrent un grand potentiel d'économie d'énergie et de réduction des demandes sur notre réseau électrique en évolution rapide. Mais dans quelle mesure, où et par quelles stratégies une meilleure gestion de la consommation d'énergie des bâtiments pourrait-elle avoir un impact réel sur le système électrique ?

Une nouvelle étude complète menée par des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) du ministère de l'Énergie répond à ces questions, quantifiant ce qui peut être fait pour rendre les bâtiments plus économes en énergie et plus flexibles dans les détails granulaires à la fois (y compris l'heure de la journée et de l'année ) et l'espace (en regardant les régions à travers les États-Unis). L'équipe de recherche, qui comprenait également des scientifiques du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL), a découvert que la maximisation du déploiement des technologies de gestion de la demande des bâtiments pourrait éviter d'avoir besoin d'un tiers de la production d'électricité au charbon ou au gaz et signifierait qu'au moins la moitié de toutes les centrales électriques qui devraient être mises en service d'ici 2050 n'auraient pas besoin d'être construites.

Leurs découvertes ont été publiées récemment dans la revue Joule .

"L'une des principales raisons pour lesquelles nous n'entendons pas davantage parler du rôle de nos bâtiments en tant que ressource importante pour la transition énergétique propre est qu'il a été difficile de quantifier cette ressource à grande échelle - et sans chiffres précis à grande échelle, il est difficile pour les décideurs politiques ou les opérateurs de réseau de planifier en fonction de cela », a déclaré Jared Langevin, chercheur au Berkeley Lab, auteur principal de l'étude. "Notre conviction générale ici était que la production de ce type d'estimations qui rendent plus concret le rôle de ces technologies de construction du côté de la demande nous aidera à faire plus pour encourager le déploiement de ces technologies parallèlement au déploiement de la production d'énergie renouvelable et des batteries."

"Nous sommes ravis de collaborer avec Berkeley Lab sur ces résultats de recherche, qui mettent l'accent sur l'impact des bâtiments de notre pays pour parvenir à un système énergétique décarboné", a déclaré Achilles Karagiozis, directeur du Building Technologies and Science Center de NREL.

Le soi-disant côté demande de l'électricité est l'électricité qui est utilisée dans les maisons et les lieux de travail, comme pour la climatisation, le chauffage de l'eau et l'alimentation des lumières et des appareils. Les chercheurs ont abordé cette consommation d'électricité des bâtiments comme une ressource de réseau ; en augmentant l'efficacité et la flexibilité de l'utilisation de l'électricité des bâtiments, par exemple en faisant fonctionner des équipements plus performants et en décalant le moment où son utilisation a lieu, ils ont trouvé que cette ressource était substantielle, évitant jusqu'à 742 térawattheures (TWh) de consommation annuelle consommation d'électricité et 181 gigawatts (GW) de charge de pointe nette quotidienne en 2030, passant à 800 TWh et 208 GW d'ici 2050. (La consommation totale d'électricité aux États-Unis en 2020 était d'environ 3 800 TWh.)

Les chercheurs ont découvert que les mesures les plus efficaces pour les bâtiments résidentiels étaient le préconditionnement (où les maisons sont prérefroidies afin de réduire l'utilisation de la climatisation aux heures de pointe) et l'utilisation de chauffe-eau à pompe à chaleur ; pour les bâtiments commerciaux, la gestion de la charge des prises, où un logiciel est utilisé pour gérer la consommation d'électricité des ordinateurs et d'autres appareils électroniques dans un bâtiment, a eu le plus d'impact.

"Nos estimations initiales suggèrent des dizaines de milliards de dollars d'économies potentielles annuelles pour les opérateurs de réseau, sans parler des économies d'énergie potentielles pour les familles et les entreprises", a déclaré Karagiozis. "Les bâtiments sont également une source importante de flexibilité pour les opérateurs de réseau, principalement pour réduire la demande d'électricité pendant les périodes où elle serait normalement à son maximum, comme pendant les journées d'été très chaudes lorsque la plupart des climatiseurs fonctionnent."

En réduisant cette demande de pointe, Langevin a déclaré que les services publics pourraient avoir moins besoin de technologies de batterie car ils déploient davantage d'énergie renouvelable. "En effet, la ressource flexible que nous avons trouvée est comparable aux projections haut de gamme des besoins de déploiement de batteries dans le cadre d'un déploiement plus élevé d'énergies renouvelables", a-t-il déclaré.

Les régions où les bâtiments se sont avérés offrir la plus grande ressource de réseau se trouvaient au Texas et dans le sud-est des États-Unis, ainsi que dans les régions des Grands Lacs et du centre de l'Atlantique. "Ce sont des zones à forte population, de forts besoins en conditionnement d'espace et de nombreux équipements électriques déjà installés", a déclaré Langevin. "Cette information à l'échelle régionale est vraiment importante pour développer des politiques tangibles pour réaliser la ressource que nous rapportons."

Des stratégies pour capturer la ressource potentielle du réseau de construction identifiée par l'étude sont déjà en cours de développement. Récemment, par exemple, le DOE a publié une feuille de route nationale pour des bâtiments efficaces en réseau interactif, qui s'inspire des résultats de l'étude et fournit des recommandations concrètes sur la manière de tripler l'efficacité et la flexibilité du secteur des bâtiments d'ici 2030.

"Des efforts continus dans ce sens seront essentiels pour établir un rôle clé pour le secteur des bâtiments dans l'évolution future du système électrique américain", a déclaré Langevin. "Nos résultats sont encourageants, mais nous devons maintenant trouver des moyens de mettre rapidement cette ressource en pratique."