L’avenir carboneutre est électrique
Dans cette perspective, Gerhard Salge, directeur de la technologie chez Hitachi ABB Power Grids, explique pourquoi l’électricité sera au cœur d’un système énergétique neutre en carbone. Il soutient que l’électrification du globe ne peut fonctionner qu’avec un système électrique beaucoup plus flexible et interconnecté, rendu possible par les bonnes conditions.
L’électricité sera l’épine dorsale de tout le système énergétique
L’électricité a amélioré notre niveau de vie depuis son invention il y a plus de deux cents ans. Mais l’intensification de l’électrification au nom de la durabilité au cours des 30 prochaines années dépassera tout ce que nous avons vu jusqu’à présent. Une analyse comparant plusieurs études récentes sur l’évolution du système énergétique mondial total montre que la consommation mondiale d’électricité va plus que doubler, passant de 20% (aujourd’hui) à plus de 40% de la demande totale d’énergie d’ici 2050. Et certaines régions du monde surpasseront ce niveau d’électrification.
Les prévisions aboutissent toutes à la même conclusion: le monde neutre en carbone sera électrique.
Trois éléments de base s’imbriquent pour offrir cet avenir électrique neutre en carbone: raccorder de plus grands volumes d’énergie éolienne, solaire et hydraulique aux réseaux; électrifier les secteurs mondiaux des transports, du bâtiment et de l’industrie; et, là où l’électrification directe n’est pas efficace ou impossible, introduire des vecteurs énergétiques complémentaires et durables, tels que l’hydrogène vert.
Ensemble, ces éléments nous fourniront la base sur laquelle l’électricité deviendra l’épine dorsale de tout le système énergétique et sur laquelle des sociétés durables pourront progresser.
Le moyen le plus efficace, le plus propre et le plus rentable d’électrifier le monde est de développer une capacité d’énergie renouvelable et d’exploiter l’énergie du vent, du soleil et de l’eau que la nature fournit dans des réserves illimitées. En conséquence, nous estimons que la capacité mondiale d’énergie renouvelable augmentera d’au moins un facteur dix jusqu’en 2050.
Défis: étendre les réseaux mondiaux et maîtriser leur complexité
L’électrification, alimentée par cette énorme croissance de la production d’énergie renouvelable variable, apporte une foule de nouveaux défis – mais deux retiennent mon attention: s’attaquer à la complexité découlant d’un plus grand nombre de sites de production d’électricité largement distribués et moins prévisibles; et la nécessité de moderniser et d’étendre considérablement la capacité du réseau pour répondre à la croissance rapide de la demande.
Afin de gérer les fluctuations de la production d’électricité et les nouveaux modes de consommation, notre système énergétique doit devenir plus flexible et de nouveaux outils sont nécessaires pour y parvenir. Des composants de réseau innovants utilisant l’électronique de puissance fourniront la flexibilité opérationnelle nécessaire pour permettre aux réseaux de devenir plus efficaces. Des capteurs fourniront les informations nécessaires et les solutions numériques traiteront l’énorme quantité d’informations dans des centres de contrôle de réseau intelligents. Cela permettra une prise de décision plus rapide dans un environnement beaucoup plus dynamique que nous n’en avons jamais vu dans le passé.
On peut relever le deuxième défi, l’expansion de la capacité du réseau, de deux manières: en optimisant l’utilisation des réseaux actuels et en améliorant et en étendant les systèmes électriques. Ici, nous pouvons compter sur des combinaisons intelligentes d’électronique de puissance et de technologies numériques pour optimiser l’efficacité du cuivre et du fer sur les réseaux électriques existants. On peut voir un exemple récent de ceci en Ecosse, où on a ajouté une nouvelle liaison en courant continu haute tension pour relier les îles Shetland au réseau électrique britannique. Cette liaison renforcera la sécurité de l’approvisionnement électrique et contribuera à transmettre l’énergie éolienne produite sur les îles, contribuant à l’objectif de décarbonisation du Royaume-Uni consistant à ramener toutes les émissions de gaz à effet de serre à zéro d’ici 2050.
La capacité du réseau devra faire face à plus du double de l’énergie électrique d’aujourd’hui. Cela comprend l’expansion des réseaux à haute tension et des interconnexions entre les régions, reliant au réseau l’énergie renouvelable produite dans des endroits éloignés, tels que les parcs éoliens situés à des kilomètres au large. À l’avenir, on pourrait même imaginer la capacité d’exploiter les vents arctiques.
Tous les secteurs du marché de l’électrification connaîtront une croissance significative. La mobilité électrique, la conversion des procédés industriels et le chauffage en seront les principaux moteurs.
Du point de vue de la demande, cette énorme expansion permettra à l’électrification de progresser considérablement dans des zones qui ont jusqu’à présent été des régions à faible charge – loin des villes densément peuplées où la demande est élevée. Par exemple, grâce à l’électrification, il deviendra plus facile d’implanter un nombre croissant de centres de données dans des zones isolées. Et nous pouvons nous attendre à voir davantage de sites industriels, tels que les aciéries et les exploitations minières, se tourner vers l’électrification afin de s’éloigner des processus à forte intensité de carbone tout en augmentant simultanément leur efficacité.
Au cours des trente prochaines années, il est probable que les systèmes électriques se développent également dans des zones géographiques qui, jusqu’à présent, ont rarement été prises en compte dans la planification de l’expansion du réseau.
Flexibilité, stockage et rôle des vecteurs énergétiques complémentaires
Flexibilité, stockage et rôle des vecteurs énergétiques complémentaires Le voyage vers un système énergétique neutre en carbone dépend de futurs systèmes électriques extrêmement flexibles. Ils devront faire face à une complexité accrue, induite par la nécessité d’intégrer l’énergie variable distribuée produite à partir de sources renouvelables.
Chaque fois que la flexibilité d’un réseau est requise, la première solution technique et la plus éprouvée est l’expansion et l’interconnexion du réseau. Une fois que cela atteint sa limite, le stockage d’énergie commence à jouer un rôle important sur la voie vers un système énergétique neutre en carbone. Le stockage par batterie pour l’électricité a déjà fait des progrès impressionnants au cours des dernières années. L’augmentation de la production d’énergie renouvelable variable s’accompagne d’un besoin accru de stockage d’électricité à court terme pour assurer la fiabilité du système électrique. La technologie des batteries est en passe de devenir la solution dominante pour répondre aux besoins à court terme. Il offre la flexibilité la plus élevée et le rapport coût / bénéfice le plus attractif.
Les tampons utilisés dans le système énergétique d’aujourd’hui pour faire face aux variations de la production d’électricité sont, à côté de l’énergie hydroélectrique renouvelable, principalement des vecteurs exploitant des énergies fossiles tels que le pétrole, le gaz et le charbon. Ces types d’éléments du système énergétique à forte intensité d’émissions devront être progressivement éliminés dans un monde neutre en carbone souhaité à l’avenir.
Là où l’électrification directe n’est pas possible ou ne peut pas être réalisée, un approvisionnement énergétique complémentaire est nécessaire. Les études mettent en évidence le rôle de l’hydrogène en tant que technologie qui en progression. Lors de la planification des besoins de stockage saisonnier, l’exploitation du potentiel de l’hydrogène est susceptible de jouer un rôle important. Cependant, pour que cela soit durable, nous parlons d’hydrogène vert – produit à partir de sources d’énergie renouvelables.
L’hydrogène vert pourrait également contribuer à réduire l’intensité en carbone de secteurs qu’on ne peut facilement électrifier directement, par exemple, certains éléments du secteur des transports (les avions et les grands navires). Cela nous ramène à mon point principal, l’électricité sera l’épine dorsale de notre futur système énergétique, car on produira l’hydrogène vert à partir de l’électricité.
Lors de la planification et de la conception du futur marché de l’énergie, un aspect important à considérer par les décideurs sera de ne pas trop se fier à une seule solution. L’expansion et l’interconnexion du système électrique offrent des possibilités de relier instantanément les fuseaux horaires et même des zones climatiques différentes. Néanmoins, le futur système énergétique a besoin à la fois d’interconnexions et de stockage d’énergie. Il ne doit jamais s’agir de construire l’un ou l’autre – car ils sont complémentaires.
Créer le climat optimal pour la confiance, la collaboration et le bon investissement
Le temps presse dans l’évolution vers un système énergétique carboneutre. Récemment, plusieurs annonces et initiatives politiques bienvenues ont été faites, fixant des objectifs ambitieux pour un avenir neutre en carbone.
Cela comprend les initiatives de relance et les objectifs visant à accélérer le Pacte Vert de l’Union européenne ainsi que des objectifs énoncés par plusieurs pays dont le Royaume-Uni, le Japon, la Chine et la Corée du Sud.
Bien que cela soit louable, il est impératif d’accélérer les cycles de planification et d’exécution pour débloquer les investissements nécessaires dans notre infrastructure énergétique. Pour y arriver, les décideurs doivent définir un programme clair comprenant la mise en place d’un cadre réglementaire approprié et la garantie d’un degré de collaboration dans des domaines clés tels que les normes pour les réseaux et les mécanismes de marché. Le domaine des réseaux électriques interconnectés devient également de plus en plus important afin de maximiser la pénétration des énergies renouvelables. La collaboration sera clairement un facteur clé de succès.
Nous réglons un problème de société fondamental: apporter une énergie abordable, fiable et durable à tous.
Qu’il s’agisse des vents de l’Arctique propulsant des véhicules électriques ou de l’énergie solaire récoltée dans le désert et alimentant des systèmes de climatisation, un système énergétique neutre en carbone refaçonnera le monde. Le défi est si grand qu’il n’est pas question de choisir les gagnants – nous avons besoin de toutes les solutions durables, actuelles et futures. Nous ne devons pas gaspiller notre énergie et notre temps à discuter de la meilleure option, mais plutôt nous concentrer sur la construction de partenariats durables, car ce n’est qu’alors que nous avancerons et aurons un impact.
Construire un système énergétique mondial, interconnecté et véritablement durable pour les générations d’aujourd’hui et à venir à l’aide de technologies fascinantes apportera une valeur incroyable aux sociétés viables. C’est ce qui m’enthousiasme et me rend fier de participer à la concrétisation d’une telle vision.
