C'est une période critique pour les énergies renouvelables britanniques et les opportunités abondent car la décarbonisation, la décentralisation et la numérisation entraînent des changements significatifs dans le réseau électrique. La commission sur le changement climatique envisage que le Royaume-Uni puisse décarboniser jusqu'à 95 % de la production d'électricité grâce au déploiement continu de la production à faible teneur en carbone, en utilisant les instruments politiques et les principes établis dans le cadre du programme de réforme du marché de l'électricité du Royaume-Uni. Toutefois, une grande question reste en suspens à mesure que nous progressons vers l'objectif "zéro énergie nette" : quelle quantité de stockage d'énergie sera nécessaire pour garantir un secteur énergétique sûr, stable, flexible et décarboné ?
Le rapport "Net-Zero" produit par la commission sur le changement climatique suggère que pour atteindre plus de 80 % d'énergie éolienne et solaire, il faudra probablement multiplier par dix la capacité de stockage, qui passera de 3 GW aujourd'hui à plus de 30 GW dans les décennies à venir. Le rapport Future Energy Scenarios de National Grid prévoit que le Royaume-Uni installera jusqu'à 13 GW de nouvelles capacités de stockage au cours des quinze prochaines années, dans l'hypothèse d'une évolution significative vers davantage d'énergies renouvelables.
Pour ce faire, National Grid devra réaliser son ambition déclarée de transformer le fonctionnement du système électrique britannique en mettant en place des systèmes, des produits et des services innovants afin de s'assurer que le réseau est prêt à gérer une énergie sans carbone.
Le rôle du stockage
Il existe différents moyens d'introduire la flexibilité nécessaire à l'intégration des sources d'énergie à faible teneur en carbone - les interconnexions avec les pays voisins, la réponse à la demande et les systèmes de stockage de l'énergie jouent tous un rôle.
Afin d'équilibrer l'offre et la demande d'électricité en temps réel, National Grid a conclu des contrats avec des producteurs et de grands consommateurs d'énergie pour fournir une puissance supplémentaire temporaire ou une réduction de la demande. Ces services de réserve sont nécessaires en cas de défaillance d'une centrale électrique, par exemple, ou si la demande prévue diffère de la demande réelle, ainsi que pour le stockage.
La fréquence du système de 50 Hz varie lorsqu'il y a un décalage entre l'énergie ajoutée au système par les générateurs et l'énergie retirée du système par les consommateurs. Ce décalage a pour effet d'accélérer ou de ralentir la fréquence du réseau, et la réponse en fréquence est le service d'équilibrage utilisé pour contrer ce changement. Il s'agit d'un marché important ; en effet, le maintien de la stabilité du système électrique représente un dixième du coût total de la production d'électricité.
La décarbonisation a produit des niveaux élevés de production d'énergie renouvelable dont les caractéristiques d'exploitation, la dynamique des centrales, la qualité des données, la flexibilité et la contribution à l'inertie du réseau électrique sont différentes. Cela a augmenté les besoins de réserve et de réponse du réseau national.
Les chiffres montrent que les énergies renouvelables ont fourni plus d'électricité que les combustibles fossiles au troisième trimestre 2019 et cette tendance s'accentue. En outre, le besoin de stockage augmente plus rapidement à des niveaux plus élevés de pénétration éolienne et solaire. C'est un changement passionnant, mais la nature de la production renouvelable intermittente signifie que les besoins sont plus volatils et moins prévisibles. L'inertie du système diminuera encore au fur et à mesure que nous nous rapprocherons de notre ambition zéro carbone.
En outre, la réduction de la demande, en particulier aux heures de demande minimale, lorsque la proportion d'énergies renouvelables et de production nucléaire augmente, signifie qu'il y a peu de flexibilité dans la production à partir de la position du marché. Dans ces scénarios, National Grid doit prendre des mesures pour répondre à ses exigences en matière de contrôle de la fréquence, ce qui signifie qu'il a besoin de plus en plus de services de réponse à la fréquence à action rapide pour répondre aux besoins opérationnels.
La réponse et la réserve de fréquence sont des services d'équilibrage essentiels que National Grid achète aux fournisseurs du secteur pour soutenir le fonctionnement sécurisé du réseau national de transport d'électricité. Les services de réponse en fréquence permettent d'atténuer les écarts de fréquence du système en quelques secondes, tandis que les services de réserve fournissent des sources d'énergie supplémentaires sur des périodes plus longues, sous la forme d'une augmentation de la production ou d'une réduction de la demande.
Avec la poursuite de la décarbonisation du secteur de l'électricité, le Royaume-Uni pourrait tirer 70 à 80 % de son électricité de l'énergie éolienne et solaire d'ici à 2050, de sorte que le stockage sera essentiel pour équilibrer les pics et les creux créés par la production d'électricité à faible teneur en carbone.
Regarder vers l'avant
Je travaille sur le marché du stockage de l'énergie depuis un certain nombre d'années et je suis réellement enthousiasmé par les défis et les opportunités qui s'offrent à toutes les parties prenantes.
Il existe aujourd'hui plusieurs technologies de stockage de l'énergie commercialisées, notamment l'hydroélectricité par pompage, les volants d'inertie, l'air comprimé et les batteries. L'engouement pour le stockage s'explique en partie par la baisse rapide des coûts de nombreuses technologies de stockage, mais c'est le stockage de l'énergie par batterie qui continue d'être déployé le plus rapidement.
Les batteries au lithium-ion coûtent aujourd'hui environ 85 % de moins qu'au début de la décennie. Surtout, elles ne nécessitent aucun mouvement mécanique et permettent des temps de contrôle et de démarrage extrêmement courts, de l'ordre de quelques dizaines de millisecondes à pleine charge, ce qui les rend parfaitement adaptées aux services de réponse et de réserve dont il a été question plus haut.
Dans cet esprit, je suggérerais que la seule chose qui faciliterait le plus le déploiement continu du stockage de l'énergie est la progression rapide de SNAPS.
La stratégie des besoins du système et des produits (SNAPS) de National Grid a été lancée en 2017. Il fournit une vue d'ensemble des besoins du système au cours des cinq prochaines années et sert de consultation sur la stratégie des produits afin de simplifier et de faire évoluer les services d'équilibrage et les produits que nous utilisons pour répondre à ces besoins du système. Il faut reconnaître que la consultation a atteint son objectif, à savoir comprendre les points de vue du marché des services d'équilibrage, mais il reste du travail à faire. En particulier, si nous voulons utiliser efficacement l'outil de la flexibilité pour relever les défis du zéro net.
Les choses évoluent dans le bon sens, comme le montre la consultation du BEIS sur la refonte des règles de planification du stockage de l'énergie, qui permet aux projets de stockage de l'énergie de plus de 50 MW d'être évalués par les autorités locales de planification plutôt que par le régime national (NSIP), qui est coûteux et long. Il est important que le gouvernement et l'Ofgem travaillent ensemble pour mettre en œuvre le plan pour les systèmes intelligents et la flexibilité, qui fournit une feuille de route pour le stockage de l'énergie au Royaume-Uni et pour de nouveaux marchés de la flexibilité qui émergeront des réseaux de distribution.
Avec tout cela, en tant que nation, nous devrions être en mesure d'utiliser le stockage de l'énergie pour libérer le véritable potentiel des énergies renouvelables en offrant aux utilisateurs finaux une alimentation électrique décarbonée, flexible, stable et néanmoins économique.
Vijay Shinde est directeur technique chez Harmony Energy. Il préside actuellement les groupes UK Energy Storage et Large Scale Power & Markets de la REA et est membre de son groupe Distributed Energy Resources. Il est également membre fondateur du groupe de travail sur le stockage en fonction de la puissance.
Cet article a été publié dans le numéro de février 2020 du magazine Network.
