NREL estime que les mesures d’efficacité énergétique sont la clé d’une transition vers les énergies renouvelables abordables

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Le champ photovoltaïque de 1 MW du Flatirons Campus (FC) du National Renewable Energy Laboratory (NREL) a pour toile de fond les contreforts des montagnes Rocheuses. (Photo de Werner Slocum / NREL)

L’intégration de mesures d’efficacité énergétique peut réduire la quantité de stockage nécessaire pour alimenter les bâtiments du pays entièrement en énergie renouvelable, selon une analyse menée par des chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL) du département américain de l’Énergie (DOE).

Alors que de plus en plus de communautés envisagent de s’appuyer à terme sur une énergie 100% renouvelable, les chercheurs proposent une stratégie qui pourrait guider leurs chemins – une stratégie qui s’éloigne du stockage de longue durée.

« La réduction du stockage de longue durée est un élément clé pour essayer d’atteindre l’objectif de manière rentable », a déclaré Sammy Houssainy, co-auteur avec William Livingood d’un nouvel article qui décrit une approche à 100 % d’énergies renouvelables. Le document de recherche, « Stratégies optimales pour un réseau électrique 100 % renouvelable rentable et fiable », paraît dans le Journal of Renewable and Sustainable Energy.

Les chercheurs ont considéré l’énergie solaire et éolienne comme source d’énergie renouvelable, étant donné que la plupart des plans pour atteindre l’objectif de 100 % en tiennent compte. Ils ont également utilisé les outils de modélisation énergétique des bâtiments EnergyPlus et OpenStudio du ministère de l’Énergie pour simuler la demande d’énergie, en tenant compte de facteurs tels que la taille, l’âge et le type d’occupation du bâtiment. Les données de l’Energy Information Administration des États-Unis ont informé les scientifiques sur les caractéristiques du parc immobilier existant et la charge énergétique utilisée par les bâtiments.

De plus, les chercheurs ont séparé le pays en cinq zones climatiques, allant du chaud et humide (Tampa, Floride) au très froid (International Falls, Minnesota). Les autres zones englobaient les villes de New York, El Paso et Denver. Connaître les extrêmes des demandes de chauffage et de refroidissement dans chaque zone a permis aux chercheurs de sélectionner le mélange approprié de sources d’énergie renouvelables pour minimiser tout stockage nécessaire.

Bien que différentes définitions existent dans la littérature, aux fins de cette étude, les chercheurs définissent le stockage de longue durée comme des systèmes de stockage d’énergie qui répondent aux demandes d’électricité pendant plus de 48 heures. Par conséquent, le stockage d’énergie de longue durée fournit de l’énergie des jours ou des mois après la production d’électricité. Cependant, la plupart des technologies de stockage longue durée sont soit immatures, soit indisponibles partout. Les deux chercheurs du NREL ont calculé qu’atteindre les derniers 75 % à 100 % d’énergie renouvelable entraînerait une augmentation significative des coûts associés au stockage d’énergie de longue durée. Au lieu de se concentrer sur le stockage, les chercheurs ont mis l’accent sur la combinaison optimale de ressources renouvelables, des capacités de production surdimensionnées et des investissements dans l’efficacité énergétique. Les chercheurs notent qu’il existe plusieurs voies pour atteindre 100 % d’énergie renouvelable et, à mesure que les coûts et les performances des technologies changent, de nouvelles voies émergeront, mais ils ont identifié une voie clé qui est réalisable aujourd’hui.

Ils ont également déterminé que surdimensionner les capacités renouvelables par un facteur de 1,4 à 3,2 et viser 52 à 68 % d’économies d’énergie grâce à des mesures d’efficacité énergétique des bâtiments conduisent à des trajectoires optimales en fonction des régions du pays. Houssainy a déclaré que rendre les maisons et les bureaux plus économes en énergie réduit les quantités de ressources renouvelables nécessaires, diminue la quantité de stockage et réduit les coûts de transmission, soutenant finalement la mise en œuvre d’un système énergétique sans carbone.

« Ce qui est inclus dans le document est vraiment un processus en plusieurs étapes à suivre », a déclaré Livingood. « Ce processus est applicable aux grandes villes, ainsi qu’aux petites villes. Désormais, le résultat final changera, de ville en ville, car ce processus en plusieurs étapes est suivi pour atteindre l’objectif de manière optimale en termes de coûts. »

Par exemple, Tampa produirait toute son électricité à partir de panneaux solaires, tandis qu’International Falls recevrait 100 % d’éoliennes, ont calculé les chercheurs, afin de dépendre le moins possible du stockage.

« Il n’est pas destiné à remplacer le besoin de processus de conception et de planification techniques détaillés et spécifiques au site pour les bâtiments, le réseau électrique et les infrastructures énergétiques », a déclaré Livingood, « mais nous pensons que notre nouvelle méthodologie de calcul produit des concepts et des conclusions généraux qui sont largement pertinents et applicables. Pour atteindre de manière rentable des scénarios 100 % renouvelables, notre nouvelle méthodologie de calcul fournit des principes généraux qui aident à guider ces processus de conception technique et de planification détaillés. »

Le Building Technologies Office du DOE a financé la recherche, sous la direction d’Andrew Burr (anciennement DOE).

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