Un travailleur surveille les systèmes électriques de la centrale électrique Geysers de Santa Rosa, Californie Voir plus de photos à l'intérieur d'une centrale nucléaire. Kim Steele/La banque d'images/Getty Images Lorsque vous allumez un appareil, vous attendez des résultats immédiats :vous n'attendez pas qu'une ampoule s'allume après avoir actionné l'interrupteur. L'électricité n'est pas stockée dans un réservoir dans votre jardin, Alors quand tu en as besoin maintenant, comment livre-t-il ? C'est le réseau électrique au travail. L'électricité est produite dans une centrale électrique et transmise aux sous-stations locales où des transformateurs la transforment en une tension utilisable. Ensuite, il est distribué dans nos foyers et nos entreprises par le biais d'un réseau de lignes de transmission à haute tension - le réseau.
De jour en jour, les consommateurs d'électricité utilisent une quantité d'électricité minimale prévisible, appelé le charge de base . Tout au moins, le réseau doit gérer cette production d'énergie programmée, en plus des pics d'utilisation qui se produisent. La demande d'électricité est généralement la plus élevée dans l'après-midi et en début de soirée, ainsi qu'en été lorsque les climatiseurs fonctionnent jour et nuit. Quand beaucoup de gens veulent utiliser leurs appareils électriques en même temps, cela s'appelle temps d'utilisation de pointe .
Jusqu'à ce que ton pouvoir soit assommé, vous ne faites probablement pas très attention à la fréquence à laquelle vous allumez la lumière ou la télévision ou à quelle heure de la journée vous le faites. Lorsque vous allumez un interrupteur, l'électricité se déplace en un instant jusqu'à votre maison et l'ampoule brille - c'est ce qu'on appelle demande . Lorsque des millions de consommateurs d'électricité allument tous leurs climatiseurs après le travail, il augmente le charge de demande sur la grille. Notre demande d'électricité augmente et l'Energy Information Administration estime que la demande augmentera d'au moins 40 % d'ici 2030 [source :EEI].
Le réseau électrique ne fournit que l'électricité que nous demandons, bien que, et c'est à nous de pratiquer la conservation de l'énergie. Une façon de réduire la charge de demande est un concept appelé réponse à la demande . En termes généraux, les programmes de réponse à la demande nous donnent -- résidentiel, consommateurs commerciaux et industriels -- la capacité de réduire volontairement notre consommation d'électricité à des moments spécifiques de la journée (comme les heures de pointe) pendant les prix élevés de l'électricité, ou en cas d'urgence (comme empêcher une panne de courant).
Regardons l'impact de la réponse à la demande sur l'industrie de l'énergie, le réseau électrique et l'environnement.
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La remise à neuf des infrastructures électriques vieillissantes aidera les compagnies d'électricité à répondre à la demande. Don Farrall/Stockbyte/Getty Images Tel qu'il existe maintenant, l'industrie de l'énergie est confrontée à une myriade de problèmes d'infrastructure. Pour faire face à la demande de charge et à sa hausse attendue, l'industrie doit soulager le stress accru sur le réseau vieillissant et construire de nouvelles centrales électriques et lignes électriques de transport tout en s'efforçant de réduire les émissions de gaz à effet de serre et la flambée des coûts de l'énergie.
En 2003, les États-Unis en ont utilisé 3, 883 milliards de kWh -- avec une population de 280 millions de personnes, c'est l'équivalent de 13, 868 kWh consommés par personne [source :U.S. Department of Energy]. Bien sûr, la consommation d'énergie n'est pas répartie également d'un État à l'autre. Les grands États avec beaucoup de gens utiliseront plus d'électricité que les petits États, ou des États avec moins de personnes. Les résidents des États du sud pourraient utiliser plus d'électricité pour refroidir leurs maisons et leurs entreprises en été qu'un État du nord-ouest du Pacifique, où le climat est plus frais.
Les baisses de tension, coupures de courant et coupures de courant, comme celui qui a frappé l'Europe, l'est des États-Unis et le Canada en 2003, se produire lorsque l'alimentation est perdue, généralement causé par un dysfonctionnement du réseau électrique ou d'un composant ou par un écart entre l'offre et la demande. Les pannes ne sont pas seulement gênantes, ce sont aussi des gouffres financiers. On estime que la panne d'électricité de 2003 a coûté à la seule ville de New York jusqu'à 750 millions de dollars en pertes de revenus [source :USA Today]. Pour les entreprises à travers les États-Unis, les pannes de courant signifient au moins 50 milliards de dollars de revenus perdus chaque année [source :Samson].
L'industrie envisage des programmes de réponse à la demande, grand et petit, comme un élément important de la solution d'infrastructure. Les systèmes automatiques de réponse directe pourraient détecter des problèmes de charge de demande imminents et détourner ou réduire l'énergie dans des endroits stratégiques, éliminant le risque de surcharge et la panne de courant qui en résulte. Ces programmes ont également le potentiel d'aider à la fois les fournisseurs et les consommateurs à économiser de l'argent; ils pourraient éliminer le besoin de construire des centrales électriques et des systèmes de livraison supplémentaires - en particulier, ceux à utiliser uniquement pendant les heures de pointe - ainsi que la possibilité de réduire les coûts énergétiques de gros.
Le département américain de l'Énergie estime que la maison moyenne utilise environ 11 000 kilowattheures (kWh) par an. Lorsque vous achetez de l'électricité, vous achetez des kilowattheures. Un kilowattheure équivaut à 1000 watts d'électricité consommés en une heure.
En moyenne, les consommateurs dépensent 8,3 cents le kWh, ce qui fait que chaque ménage dépense environ 900 $ en électricité chaque année [source :U.S. Department of Energy].
Le tarif que vous payez par kWh consommé est déterminé par une combinaison de facteurs, y compris les règlements, frais de carburant, météo (orages, températures extrêmes), l'heure de la journée et la demande des consommateurs. Bien que la détermination du taux soit compliquée, le calcul du coût d'exploitation quotidien de votre propre maison ne l'est pas. Et sans systèmes automatiques de réponse à la demande en place, vous êtes seul pour réduire manuellement votre consommation.
Deux idées de niveau résidentiel, tarification dynamique et tarifs horaires (TOU) , fonctionnent de la même manière que l'achat de tarifs aériens hors pointe. Si vous voulez voler pendant les heures de pointe, vous payez plus. Si vous souhaitez utiliser votre lave-vaisselle pendant les heures de pointe, vous payez plus. Avec une tarification dynamique, les consommateurs se voient offrir des remises tarifaires pendant les périodes d'utilisation normales et des tarifs plus élevés sont facturés pendant les heures de pointe. Alternativement, La TOU permet aux consommateurs de faire passer leurs habitudes d'utilisation des heures de pointe à prix élevé à des heures creuses moins chères en partageant des informations pour effectuer des ajustements intelligents :un compteur TOU à domicile suit la consommation totale d'énergie en kWh sur une période année). Vous économisez de l'argent, et le réseau économise de l'énergie.
Qu'en est-il des systèmes de réponse à la demande à plus grande échelle, quelque chose qui ne laisse pas le consommateur couper manuellement les charges ? En plus des efforts résidentiels, il y a des entreprises qui émergent dans le seul but de répondre à la demande. Des entreprises appelées agrégateurs interviennent pour réduire les charges du réseau en collectant négawatts . Un négawatt est une unité de puissance qui n'est plus nécessaire, et les agrégateurs les vendent à des opérateurs de réseau indépendants (ISO) régionaux qui les utilisent pour réduire la charge sur une partie spécifique du réseau.
Si vous viviez dans une maison intelligente, vous n'auriez pas à baisser le thermostat pour économiser de l'énergie - la maison le ferait pour vous. Jeffrey Hamilton/Stockbyte/Getty Images L'un des modèles de réponse à la demande les plus intéressants est le grille intelligente et son lien avec bâtiments intelligents .
Un réseau intelligent est la version du 21e siècle du réseau actuel. La grille d'aujourd'hui est à sens unique :vous allumez la télévision, et il apporte la puissance. Un réseau intelligent serait un système de communication bidirectionnel entre le fournisseur et le consommateur. La structure de la grille est souvent décrite comme similaire à Internet. De la même manière, chaque ordinateur qui accède à Internet possède une adresse Internet, le réseau intelligent aurait un réseau de points d'accès qui pourraient être identifiés et contactés. Grâce à ces points de contact, le réseau automatiserait le flux d'électricité selon les besoins, identifier et isoler les problèmes de charge ; il serait également capable de gérer des approvisionnements inégaux en énergie provenant de sources renouvelables telles que l'énergie éolienne et solaire.
Un réseau intelligent qui communique avec des terminaux et des appareils stupides dans une maison ne peut pas accomplir beaucoup de choses. Le réseau peut identifier un problème de charge mais sans partenaire smart building, il ne peut rien faire d'autre que lever un drapeau rouge. Les consommateurs sont alors invités à réduire ou à désactiver leur consommation d'énergie.
Lorsque les bâtiments intelligents sont connectés à un réseau intelligent, les bâtiments répondent aux informations reçues du réseau. Les prix de l'électricité augmentent-ils ? La maison d'autosurveillance réagit automatiquement en réduisant la consommation d'énergie - peut-être en baissant le thermostat ou en éteignant le lave-vaisselle. Les consommateurs ont finalement le pouvoir de remonter le chauffage de quelques degrés s'ils préfèrent une maison plus chaude.
En un an, étude à petite échelle dans des foyers de la péninsule olympique à Washington, le ministère de l'Énergie (DOE) a constaté que lorsque les consommateurs étaient équipés de compteurs électriques intelligents, thermostats, chauffe-eau et séchoirs, ils ont réduit leur consommation d'énergie et les coûts associés - en moyenne, les participants ont économisé 10 % sur leurs factures d'électricité, et il y a eu une réduction de 15 pour cent de l'utilisation de la charge de pointe [source :Grist].
Les villes Smart Grid d'aujourd'huiXcel Energy veut transformer Boulder, Colo., dans la première ville à réseau intelligent aux États-Unis. La ville recevrait des améliorations à son infrastructure électrique existante d'un aveugle, réseau de comptage à un système électrique capable de fournir en temps réel, communications bidirectionnelles dans tout son nouveau réseau intelligent.
Une turbine de la centrale électrique de Geysers en Californie produit de l'électricité à partir de sources géothermiques. Kim Steele/La banque d'images/Getty Images L'avantage de la réponse à la demande ne réside pas seulement dans les économies de coûts économiques, mais aussi en coûts environnementaux. Bien qu'il n'y ait pas encore de recherche définitive sur la façon dont les systèmes de réponse à la demande auront ou non un impact sur l'environnement, il y a des effets positifs qui peuvent être attendus.
D'abord, de nombreux experts de terrain supposent que si les gens ont le choix entre conserver ou non, ils choisiront de conserver parce que c'est un bien-être, contribution verte.
Au-delà des effets psychologiques possibles, La réponse à la demande entraîne des résultats environnementaux très réels. Alors que la technologie de réponse à la demande déplace la puissance d'une source à une autre, il fonctionne également pour réduire la quantité d'énergie consommée. Moins d'énergie consommée à son tour abaisse les niveaux de polluants générés. Sans réponse à la demande, les systèmes utilisés pour chauffer et refroidir les maisons aux États-Unis libèrent 150 millions de tonnes de dioxyde de carbone (CO
Avec la réponse à la demande, le réseau intelligent du 21e siècle pourrait être un réseau vert. Les centrales qui génèrent des pics de puissance génèrent souvent aussi des niveaux élevés de polluants. Un réseau intelligent est plus facilement capable de gérer des sources d'énergie qui peuvent être intermittentes en intensité et qui ne sont pas toujours disponibles. Lorsque la demande de puissance atteint un pic, un réseau intelligent serait capable de changer le type de carburant qu'il utilise, équilibrer les combustibles fossiles et les sources d'énergie renouvelables.
La prochaine fois que vous regarderez la télévision, préparer le dîner et faire la lessive, regarde l'horloge. C'est l'heure de pointe ?
La grille verte de GoogleGoogle, qui a déjà investi dans des systèmes d'énergie géothermique, a récemment annoncé son partenariat avec General Electric pour investir dans la technologie des réseaux intelligents. Pourquoi? Les centres de données de Google consomment beaucoup d'électricité :en mettant en œuvre une technologie de réponse à la demande via un réseau intelligent, Google s'apprête à économiser de l'argent.
Écrire sur la réponse à la demande signifiait plus que se renseigner sur les demandes énergétiques des consommateurs - cela signifiait en savoir plus sur le réseau électrique, comment le réseau répond à la consommation des consommateurs et comment il pourrait réagir s'il était un peu plus intelligent. Le réseau électrique actuel, il s'avère, n'est pas intelligent, il n'est pas non plus important dans la communication. La réponse à la demande est un moyen pour les consommateurs de prendre des décisions plus judicieuses en matière de consommation d'énergie, ainsi que pour que la grille fasse de même. Un réseau intelligent pourrait vous dire que vous utilisez votre lave-vaisselle à une heure de pointe de consommation d'énergie et que si vous attendez quelques heures, la demande sera moindre. Un réseau intelligent pourrait également être en mesure de transférer l'énergie d'une source à une autre pour éviter les épuisements énergétiques qui provoquent des baisses de tension et des pannes d'électricité. Un réseau intelligent peut aussi être un réseau vert, équilibrer la production d'énergie des générateurs d'électricité alimentés par des combustibles fossiles et des sources d'énergie renouvelables. Pourquoi n'avons-nous pas implémenté cela?
