La vague de chaleur en Californie est un grand moment pour les batteries

Au cours d’une fin vague de chaleur estivale en Californie, l’heure dorée devient l’heure du danger. Dans les bureaux du California Independent System Operator, qui gère le réseau de l’État, les choses se tendent. Leur mission est de maintenir les électrons là où ils sont censés aller – sinon, cela entraîne des coupures de courant pour des millions de personnes.

Ce risque découle d’une brève mais importante inadéquation entre l’offre et la demande. Une part croissante de l’énergie de l’État provient des panneaux solaires, qui représentaient environ un cinquième de son approvisionnement l’année dernière. Mais à mesure que le soleil se couche et que ces panneaux cessent de recevoir des photons, la demande d’électricité ne cesse de monter en flèche. Les gens rentrent du travail et branchent leur véhicule électrique, puis allument la climatisation pour éliminer la congestion de l’après-midi. Peut-être qu’ils préparent le dîner et font fonctionner le lave-vaisselle. Pendant ce temps, de retour au travail, les lumières du bureau bourdonnent probablement encore.

Telles étaient les préoccupations lors de l’urgence thermique de cette semaine, lorsque des dizaines de villes ont battu des records de température sans précédent et que la demande d’énergie a grimpé en flèche. Mais cette fois-ci, l’ISO de Californie avait du jus supplémentaire pour travailler : une flotte relativement nouvelle de batteries à l’échelle du réseau. Ils sont conçus pour conserver leur puissance pendant environ quatre heures, juste assez longtemps pour couvrir l’écart de la soirée. Au pic de production, environ 6% de l’approvisionnement énergétique provient de ces batteries en décharge, contre 0,1% en 2017, selon une analyse de BloombergNEF. La capacité a presque doublé au cours de la dernière année. Juste après 18 heures mardi, les batteries ont dépassé la production de la dernière centrale nucléaire restante de l’État, culminant à un peu moins de 3 000 mégawatts.

Il y a également eu une deuxième poussée, celle-ci du côté de la demande. Vers 17 h 45, les téléphones de millions de Californiens ont sonné à l’arrivée d’un bloc de texte solide, les implorant de retarder tous ces rituels du soir pour économiser de l’énergie. Apparemment, ils l’ont fait. Au cours des 20 minutes suivantes, plus de 2 000 mégawatts de demande ont disparu du réseau, selon Anne Gonzales, porte-parole de l’ISO en Californie. Cela s’est produit si rapidement que de nombreux experts en énergie ont été stupéfaits. « J’ai été agréablement surpris de voir comment tout le monde s’est réuni », déclare Ryan Hanna, chercheur en énergie à l’Université de Californie à San Diego.

Au total, dit Hanna, l’utilisation de la batterie et les alertes textuelles sont des intrants relativement «marginaux» pour maintenir l’équilibre entre l’offre et la demande, compte tenu de la demande de pointe record de cette semaine: 52 000 mégawatts. Le soir, l’État compte toujours sur le gaz naturel pour compléter l’approvisionnement en électricité, ainsi que sur les importations en provenance d’autres États. (À titre de comparaison, le gaz a culminé à près de 27 000 mégawatts.) Mais dans une crise comme celle-ci, « les marges sont primordiales », ajoute-t-il. Alors que les services publics de quelques communautés de la région de la baie ont procédé à des pannes rotatives mardi, affectant environ 50 000 clients – le résultat de ce que l’ISO californien a appelé plus tard une mauvaise communication – c’était beaucoup moins que prévu. Mercredi et jeudi, bien qu’ils se soient rapprochés du record de demande de mardi, les coupures de courant ont de nouveau été évitées.

Cela a été une montée en puissance relativement lente pour le déploiement de batteries à grande échelle. Les efforts pour réviser le réseau et créer plus de stockage ont commencé il y a dix ans, mais ont suivi la production d’énergie renouvelable, comme les parcs éoliens et solaires, en termes d’installations réelles. C’est en partie parce que les batteries sont un casse-tête réglementaire. Des calculs délicats permettent de déterminer les bonnes incitations pour une source d’énergie qui stocke, plutôt que produit, de l’énergie. De plus, alors que les panneaux solaires et les éoliennes sont désormais omniprésents, les opérateurs de réseau ont moins d’expérience dans le déploiement de batteries à grande échelle, de sorte que des incertitudes techniques subsistent. La plus grande batterie de l’État, une installation de 1 600 MW-heure hébergée dans une usine de gaz naturel à Moss Landing, a passé près d’un an en grande partie hors ligne en raison de problèmes de gestion des températures des vastes piles de batteries lithium-ion.

Il y a d’autres problèmes à résoudre. Plus tôt cette semaine, certaines batteries ont commencé à se décharger plus tôt que prévu lorsque le prix payé aux opérateurs de batteries pour leur énergie a dépassé un plafond imposé par l’État. (Ces opérateurs peuvent inclure des services publics locaux ou des entreprises indépendantes.) Sans avantage à conserver leurs électrons plus longtemps, les batteries ont commencé à décharger leurs charges bien avant que le réseau ne soit en alerte maximale. L’analyse pour savoir si c’était la bonne décision « reste à venir », déclare Dan Kammen, expert en énergie à l’Université de Californie à Berkeley. Mais cela est susceptible de susciter des discussions sur la bonne façon d’encourager les opérations de la batterie et éventuellement de reconcevoir le logiciel qui contrôle leurs opérations pour être plus flexible dans des situations extrêmes.

Au cours des deux dernières années, la différence d’utilisation de la batterie en début de soirée a été frappante : une augmentation de plus de 10 fois au pic d’utilisation en 2022 par rapport à 2020. Les plans de l’État prévoient une augmentation à 41 gigawatts de stockage d’énergie d’ici 2045, contre environ 3 gigawatts aujourd’hui.

Et c’est une bonne chose, souligne Kammen, car à certains égards, la Californie a eu de la chance pendant la majeure partie de cette vague de chaleur. Bien qu’il ait été brutalement chaud, il n’a pas été venteux. Les vents violents risquent de provoquer des problèmes de ligne électrique qui déclenchent des incendies, de sorte que les services publics peuvent couper l’alimentation de manière préventive pour éviter les problèmes. Pire encore, si des incendies se déclenchent, ils peuvent forcer d’autres parties du système à s’arrêter ou créer de la fumée qui obscurcit le soleil et réduit la production solaire. (Cela s’est produit à la fin de la canicule jeudi soir en raison d’incendies dans le sud de la Californie, obligeant les responsables à lancer des appels à la réduction de la demande plus tôt dans la journée.) Les conditions généralement calmes de cette semaine ont permis aux opérateurs de réseau d’avoir le luxe d’utiliser la plupart des les outils à leur disposition. Et cela signifiait que des centaines de milliers de foyers et d’entreprises fournissaient leur propre électricité, grâce à l’énergie solaire sur le toit, réduisant ainsi la pression sur le réseau. L’énergie solaire sur le toit a fourni jusqu’à 8 000 mégawatts pendant le pic de mardi.