Les modèles énergétiques actuels sont-ils à la hauteur des défis du futur ?

Les décideurs politiques et les entreprises de services publics ont besoin de modèles solides de systèmes énergétiques pour déterminer les meilleures stratégies de décarbonation des réseaux électriques mondiaux. Cependant, la plupart des modèles existants ont été conçus pour des réseaux fonctionnant il y a plus d’une décennie.

Les réseaux d’aujourd’hui sont bien différents, avec l’intégration rapide de nouvelles technologies telles que l’énergie solaire et le stockage d’énergie sur le réseau. Pour s’adapter à ces technologies et à d’autres, les entreprises de services publics doivent gérer les réseaux de manière totalement nouvelle. Des améliorations sont nécessaires dans les modèles de systèmes énergétiques pour qu’ils tiennent compte de ces changements significatifs.

Le besoin urgent de meilleurs modèles de systèmes énergétiques

Des experts en modélisation du Laboratoire national d’Argonne du Département américain de l’énergie (DOE) et de plusieurs autres institutions ont souligné, dans un récent article de Nature Energy, le besoin urgent de meilleurs modèles de systèmes énergétiques. Leur objectif était d’informer les chercheurs, les régulateurs, les décideurs politiques, l’industrie et les organismes de financement sur les opportunités d’amélioration des modèles.

Jesse Jenkins, professeur adjoint de génie mécanique et aérospatial à l’Université de Princeton, a indiqué : « Comprendre comment modéliser le stockage d’énergie n’est plus seulement une question académique. Les batteries jouent déjà un rôle essentiel pour maintenir les lumières allumées. Les services publics, les entreprises de stockage, les décideurs politiques et les autres parties prenantes ont besoin d’outils de pointe qui capturent toute la gamme de services et de capacités que le stockage a à offrir. »

Le stockage d’énergie : un élément clé de la décarbonation du réseau

Pour lutter contre le changement climatique, les gouvernements et les entreprises du monde entier se sont engagés à atteindre la neutralité en matière d’émissions de gaz à effet de serre d’ici le milieu du siècle. Ces engagements ont facilité le déploiement rapide de l’énergie solaire et éolienne.

Cependant, la production d’énergie solaire et éolienne est variable, ce qui signifie que des ressources énergétiques plus flexibles sont nécessaires pour équilibrer l’offre et la demande d’énergie et maintenir la fiabilité du réseau. Les batteries et les autres technologies de stockage d’énergie sont considérées comme des fournisseurs clés de cette flexibilité.

Les défis et les besoins en recherche

L’un des nombreux défis identifiés par l’article est que les modèles ne tiennent pas suffisamment compte de l’état de charge, c’est-à-dire la quantité d’énergie stockée dans une batterie à un moment donné. Les systèmes de stockage se chargent et se déchargent pour fournir divers services au réseau. Les modèles doivent être améliorés pour suivre les changements d’état de charge dus à l’évolution des conditions du réseau.

De plus, les modèles actuels ne tiennent pas compte de l’électrochimie des batteries. Les différentes chimies des batteries peuvent avoir des caractéristiques de fonctionnement différentes et des performances variables en fonction de leur utilisation. Les modèles doivent également tenir compte des défis liés à la chaîne d’approvisionnement dans la fabrication des technologies de stockage d’énergie.

Le chemin à suivre

Les recommandations de l’article peuvent orienter des recherches cruciales à court terme. Les chercheurs des laboratoires nationaux et des universités développeront et démontreront des idées pour améliorer les modèles.

Les concepts prometteurs conduiront ensuite à des recherches financées par l’industrie et à l’adoption dans les outils de modélisation commerciaux.

Argonne développe des modèles avancés et les met à disposition sous forme de logiciels open source, ce qui peut accélérer l’adoption par l’industrie et, en fin de compte, la transition énergétique propre.

En synthèse

Les modèles de systèmes énergétiques doivent être améliorés pour tenir compte des changements significatifs dans les réseaux électriques d’aujourd’hui. Sans ces mises à jour cruciales, les modèles pourraient conduire à des stratégies de décarbonation et des investissements dans les infrastructures qui compromettent la fiabilité du réseau et rendent l’énergie moins abordable pour les consommateurs.

Légende illustration principale : Un document récent rédigé par les meilleurs experts en modélisation souligne que les modèles de systèmes énergétiques existants ne sont pas conçus pour les réseaux qui s’appuient sur le stockage de l’énergie pour intégrer de grandes quantités de ressources d’énergie renouvelable variables.

D’éminents experts en modélisation du laboratoire national Argonne du ministère américain de l’énergie (DOE) et de plusieurs autres institutions attirent l’attention sur la nécessité urgente d’améliorer les modèles de systèmes énergétiques dans un récent article de Nature Energy.