Une Période sombre désigne l'apparition simultanée de Obscurité et Calme platLa production d'électricité à partir de l'énergie éolienne et solaire diminue alors considérablement. Cette situation météorologique se produit généralement en hiver et peut durer plusieurs jours. Des périodes encore plus longues sans vent ni ensoleillement significatifs se produisent en moyenne tous les deux ans. En Allemagne, la production d'électricité à partir de l'énergie éolienne et solaire peut alors s'élever à moins de deux pour cent le puissance totale installée s'abaisse.
Pas de définition commune d'une période d'obscurité
Malgré la large diffusion de ce terme dans le débat sur l'énergie, il existe des pas de définition uniforme en ce qui concerne la durée et l'ampleur d'une accalmie. Si l'on compte déjà deux jours de brouillard avec absence de vent, la probabilité d'une panne sèche est de deux fois par an selon le service météorologique allemand. Si l'on utilise d'autres valeurs, on s'attend en Allemagne à une période de huit jours en moyenne tous les dix ans, pendant laquelle moins de 10 % de la puissance installée est disponible.
Une période froide et sombre pendant les mois d'hiver
Le défi est particulièrement difficile à relever dans le cas de ce que l'on appelle une "maladie". froid de l'obscuritéLes températures basses s'ajoutent à l'obscurité et à l'absence de vent pour augmenter la demande en électricité. Selon l'Agence fédérale de l'environnement, ces phases sont particulièrement fréquentes fin janvier ou début février. Les périodes d'obscurité prolongées constituent des phases de stress importantes pour les systèmes d'électricité renouvelable, car elles ont un impact direct sur la sécurité de l'approvisionnement en électricité.
Risques liés à la période d'obscurité
Le creux de la nuit représente une charge considérable pour le réseau électrique, en particulier dans un système qui dépend fortement des énergies renouvelables ou volatiles. Lorsque les installations éoliennes et solaires ne fournissent qu'un minimum d'énergie, les centrales conventionnelles doivent prendre le relais afin de Stabilité du réseau d'assurer la continuité de l'approvisionnement. Ce déséquilibre entre l'offre et la demande d'énergie rend la régulation de la fréquence plus difficile et peut menacer la stabilité de l'ensemble du réseau électrique. La charge réduite du réseau de transport pendant une période de black-out nécessite en outre des investissements dans des capacités redondantes provenant de sources d'énergie conventionnelles, ce qui augmente globalement les coûts d'exploitation.
Éviter les émissions de CO₂
Le creux de la vague pose donc des défis non seulement techniques, mais aussi économiques et environnementaux considérables. Comme les sources d'énergie renouvelables ne peuvent pas exploiter pleinement leur potentiel pendant ces phases, la dépendance vis-à-vis des les combustibles fossilesce qui, à son tour, augmente les émissions de CO₂ du secteur de l'énergie. Cela va à l'encontre des objectifs de la transition énergétique et de l'accord de Paris. De plus, les coûts de production plus élevés du gaz naturel et du charbon peuvent avoir un impact négatif sur les prix de l'énergie. Pour compenser les émissions de CO₂, des mesures coûteuses et énergivores telles que le captage du CO₂ sont nécessaires, ce qui augmente encore le coût global de l'approvisionnement énergétique.
Ces risques et ces défis mettent en évidence la nécessité d'une planification stratégique et du développement d'un stockage à long terme ou de l'utilisation de gaz synthétiques neutres pour le climat, afin de garantir la sécurité d'approvisionnement même pendant une période de black-out, tout en minimisant l'impact sur l'environnement.
Solutions et stratégies
Le site Extension du réseau électrique est une stratégie fondamentale pour relever les défis du black-out. L'interconnexion à grande échelle des producteurs d'électricité renouvelable par-delà les frontières météorologiques et nationales garantit un transport efficace et équilibré de l'électricité. La transmission en courant continu à haute tension (CCHT), en particulier, s'impose car elle présente des pertes de transmission nettement inférieures à celles des lignes conventionnelles en courant alternatif. Cela permet d'échanger de l'électricité sur de grandes distances sans pertes d'énergie significatives et de compenser ainsi les différences régionales dans la production d'énergie.
Augmenter les capacités de stockage
Le site Augmentation le Capacités de stockage est une autre mesure importante. Le stockage à long terme et à court terme joue un rôle central en stockant l'énergie excédentaire pendant les périodes de forte production et en la libérant en cas de besoin. Accumulateur de grande capacité peuvent par exemple parfaitement absorber des pics de charge à court terme. Centrales de pompage-turbinage sont actuellement les plus grands accumulateurs d'énergie disponibles et peuvent compenser particulièrement rapidement pendant une période de faible activité. De plus, la technologie de Installations Power-to-Gas (P2G) de plus en plus pertinente, car elle permet de stocker l'énergie excédentaire sous forme d'hydrogène, utilisable à long terme et contribuant à la décarbonisation.
Des centrales électriques de secours neutres en CO₂ pour lutter contre les périodes de basses eaux
Centrales électriques de secours ou des centrales de pointe sont indispensables pour garantir la sécurité de l'approvisionnement pendant les périodes de black-out extrême. Actuellement, les centrales à gaz conventionnelles et en partie les centrales à charbon conviennent encore à cet effet en raison de leur flexibilité et de leur disponibilité rapide. Toutefois, les émissions de CO₂ augmentent ainsi. Il est plus judicieux d'utiliser ici des centrales hydrauliques, géothermiques, solaires thermiques et à biomasse. Elles peuvent également être mises en marche et arrêtées rapidement afin de réagir à des fluctuations soudaines.
Pilotage intersectoriel
Le site Couplage de secteurs est une solution avancée qui relie différents secteurs énergétiques tels que l'électricité, la chaleur et la mobilité. En coordonnant et en intégrant différents secteurs énergétiques, il est possible de parvenir à une utilisation plus efficace des ressources renouvelables. En période de black-out, par exemple, l'énergie excédentaire d'un secteur peut être utilisée dans un autre pour répondre à la demande. Cela contribue à stabiliser l'ensemble du système et à réduire la dépendance aux combustibles fossiles.
Ces stratégies montrent qu'en combinant l'innovation technologique et la gestion intelligente du réseau, il est possible de relever efficacement les défis posés par le black-out afin de garantir un approvisionnement énergétique fiable et durable.
Perspectives et innovations pour surmonter une période sombre
Investissements en Recherche et développement jouent un rôle clé dans la promotion de technologies innovantes susceptibles d'atténuer les effets du black-out. Il ne s'agit pas seulement d'améliorer les modèles de prévision météorologique et de rendement ainsi que les infrastructures de réseau intelligentes. Les scientifiques et les ingénieurs travaillent d'arrache-pied sur de nouvelles technologies et de nouveaux concepts. Dans ce contexte, des progrès constants sont réalisés dans la technologie de stockage et l'efficacité des installations solaires et éoliennes. Bien que tout cela ne soit pas développé ou réalisable de manière ad hoc, la diversité et la performance des solutions alternatives ne feront que croître avec le développement progressif des énergies renouvelables.
Flexibilisation de la demande
Une combinaison judicieuse de différentes mesures peut à l'avenir rendre superflue l'utilisation de sources d'énergie conventionnelles pour faire face aux périodes de basses températures. Le développement conséquent de toutes les options de flexibilité dans le réseau électrique constitue une étape décisive à cet égard. En outre, la Flexibilisation de la demande d'électricité contribuent à faire le pont, par exemple en adaptant les processus de recharge des voitures électriques ou le fonctionnement des pompes à chaleur aux fluctuations de l'alimentation. Tarifs d'électricité variablesLes prix de l'énergie, qui varient dans le temps en fonction de la production et de la consommation d'énergie, ont un effet de régulation.
Lacs de retenue & petites centrales hydroélectriques décentralisées
Énergie hydrauliqueL'hydroélectricité, qui est la plus grande source d'énergie renouvelable au monde, pourrait résoudre un problème majeur de la transition énergétique, car contrairement au soleil et au vent, elle est disponible 24 heures sur 24. L'avenir de l'hydroélectricité n'est toutefois pas envisagé dans les grands barrages, mais dans les petites installations, qui peuvent être des centrales au fil de l'eau traditionnelles ou des centrales à courant. Ces petites installations hydroélectriques n'interfèrent pas avec le biotope fluvial et ne modifient pas la qualité de l'eau, ce qui en fait une alternative respectueuse de l'environnement. L'accent devrait être mis sur le développement de petites centrales décentralisées au fil de l'eau et de centrales hydroélectriques à courant, mais la modernisation des anciennes installations offre également un grand potentiel.
Production d'énergie sur place
Le site approvisionnement énergétique décentraliséLa mise en place d'un réseau de distribution d'électricité, soutenu par des investissements dans des installations énergétiques en réseau de particuliers, de services municipaux ou d'entreprises de production, pourrait contribuer à stabiliser le système. Au lieu d'investir dans d'énormes systèmes de lignes, on encouragerait les investissements dans la production locale d'électricité. Les grands fournisseurs d'électricité pourraient à leur tour acheter de l'électricité à ces petits producteurs. Cela permettrait également de continuer à faire fonctionner les quelque 15.000 installations d'électricité verte qui ne seront bientôt plus éligibles à la subvention EEG.
L'hydrogène, un moyen de stockage contre les périodes creuses
A long terme, la solution pourrait résider dans une vaste Économie de l'hydrogène sont plus faibles. En les optimisant, il serait même possible de maintenir la puissance des centrales des sources d'énergie renouvelables à un niveau inférieur à ce que certains pensent. L'électrolyse en cas de puissance trop élevée dans le réseau et les piles à combustible pour la réinjection d'électricité pourraient permettre de compenser toute l'année. De plus, il faudrait absolument faire de la cogénération pour ne pas gaspiller l'énergie. Avec une économie de l'hydrogène, nous aurions stocké de l'énergie pendant des mois rien que dans les gazoducs, ce qui permettrait aussi d'éviter plus facilement un black-out.
Conclusion : une période sombre peut être surmontée
En résumé, la gestion du black-out met en évidence la nécessité d'une coopération à grande échelle, de solutions innovantes et d'une approche multifocale dans le domaine des énergies renouvelables. Les stratégies et les solutions présentées, de l'amélioration des technologies de stockage à la promotion du couplage des secteurs, offrent des pistes prometteuses pour relever les défis. Cela souligne l'importance de la progression de la recherche et de la mise en œuvre urgente de mesures efficaces pour renforcer la résilience face au black-out.
Les perspectives d'avenir dans l'utilisation des énergies renouvelables exigent une adaptation constante des infrastructures et des systèmes de gestion de l'énergie afin de garantir la sécurité d'approvisionnement et d'accélérer la transition vers un approvisionnement énergétique durable. Le développement et le déploiement de nouvelles technologies, associés à une politique énergétique intelligente, sont fondamentaux pour atteindre les objectifs à long terme de la transition énergétique et pour apporter une réponse responsable aux défis climatiques mondiaux.