Hors réseau

Dans un sens très littéral, les microgrids fournissent le pouvoir de devenir autonomes en énergie et d’exister hors de la grille. Pour cette raison, les micro-réseaux ont suscité l’imagination de nombreux passionnés depuis des décennies (y compris mon oncle). Cependant, avec les récents développements techniques et sociétaux, les micro-réseaux deviennent à la fois plus réalisables et plus nécessaires.

En tant que tel, le secteur est dans une période de croissance rapide. Il est signalé que le marché des micro-réseaux augmentera avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 27% entre 2021 et 2027, atteignant une valorisation mondiale de 33 milliards de dollars.

Avancées techniques

D’un point de vue technique, les progrès des technologies de génération, de contrôle, de distribution et de stockage ont tous contribué à faire évoluer ce marché naissant.

Par exemple, le coût des panneaux solaires (photovoltaïque “PV”) et des batteries a dégringolé au cours des 10 dernières années, aidant à stimuler l’adoption et à stimuler l’innovation.

Les nouvelles technologies de l’énergie solaire telles que les micro-concentrateurs et les matériaux avancés comme les pérovskites ont suscité un beaucoup d’attention et l’excitation récemment. L’espoir est que grâce aux nouvelles technologies, l’efficacité solaire pourrait dépasser l’efficacité théorique maximale des panneaux en silicium uniquement, qui se situe à 30%, et atteindre les hauteurs vertigineuses de 47%.

Même si un article récent dans le Examen de la technologie du MIT doute que la réalité corresponde au battage médiatique, la croissance rapide du marché encourage l’investissement dans l’innovation comme nous ne l’avons jamais vu auparavant.

L’énergie solaire et l’économie circulaire

Avec tout le bien que les PV peuvent apporter, la croissance rapide du marché et les durées de vie relativement courtes (25 ans) ont mis en évidence le défi du recyclage de ces technologies composites complexes. Les panneaux solaires typiques sont faits de verre, de plastique, d’aluminium, de silicium, de cuivre, de plomb, d’étain, d’indium et d’autres matériaux, y compris des métaux toxiques tels que le cadmium.

À ce jour, le coût de recyclage de ces structures compliquées a tout simplement éclipsé le coût de l’élimination, ce qui signifie que de nombreux panneaux en fin de vie se dirigent directement vers une fosse dans le sol. C’est un gros problème, car fin 2016, il y avait près d’un quart de million de tonnes de déchets de panneaux solaires, et l’International Renewable Energy Association (IRENA) prédit cela passera à 78 millions de tonnes d’ici 2050.

Cependant, l’innovation se produit ici aussi. En 2017, Veola a lancé la première usine de recyclage solaire du genre en France, recyclant 96 % des 4 000 tonnes par an qu’elle reçoit. Au Royaume-Uni, Recycler l’énergie solaire visent à pouvoir récupérer 90 % du verre et jusqu’à 95 % des autres matériaux semi-conducteurs de valeur.

Stockage d’énergie et batteries

L’un des défis des énergies renouvelables est que beaucoup d’entre elles sont périodiques, sporadiques ou transitoires, ce qui signifie que le stockage devient un problème encore plus important.

Les batteries, telles que celles que le Royaume-Uni prévoit d’utiliser de Tesla, attirent beaucoup l’attention en matière de stockage d’énergie, mais le marché innove également de bien d’autres manières. Coffre d’énergie s’inspire du livre de jeu de l’hydroélectricité et convertit l’excès d’énergie renouvelable en énergie potentielle à l’aide de tours et de la gravité.

Les innovations en matière de batteries sont nombreuses. Comme précédemment couvert, la société britannique Cheesecake Energy prévoit de stocker de l’énergie à l’aide d’air chaud comprimé, tandis que un collège au Royaume-Uni utilise à la fois des batteries électriques et thermiques pour couvrir les besoins en électricité et en chaleur de leurs campus.

Partage d’énergie

Avec la possibilité pour chacun d’entre nous de générer de l’énergie, on s’est beaucoup concentré sur la façon d’échanger et de gérer ces approvisionnements énergétiques distribués et décentralisés.

De nombreux ménages équipés d’énergie solaire bénéficient déjà de plans de paiement qui leur permettent d’être indemnisés pour la capacité excédentaire d’alimentation au goutte-à-goutte dans les réseaux nationaux. La même capacité évolue également pour les véhicules électriques – lorsque votre voiture est branchée, complètement chargée et ne va nulle part pendant quelques heures, pourquoi ne pas en réacheminer une partie sur le réseau et être payé pour cela ?

Au delà de ça, Centrales électriques virtuelles transforment les communautés en mini-centrales électriques et les entreprises trouvent également des moyens de générer plus d’électricité qu’elles n’en ont besoin à partir de leurs biens immobiliers.

Tout cela devient un peu désordonné, tant d’entreprises sont tester la blockchain technologies pour aider à gérer le commerce équitable de l’énergie à travers des capacités de production fortement distribuées.

Alimenter les communautés avec des micro-réseaux

Tirant parti de ces tendances, des entreprises comme la Suède Systèmes énergétiques PLS, construisent et déploient des systèmes autonomes pour alimenter des communautés éloignées ou isolées. Leur travail alimente déjà des écoles et des établissements médicaux à travers l’Afrique, et récemment ils a lancé un système sur l’île de Chypre.

La société a fait ses preuves dans la fourniture de systèmes d’énergie renouvelable de micro-réseau aux îles méditerranéennes ainsi qu’aux communautés rurales africaines. Travailler avec des partenaires stratégiques, tels que le Puissance d’Afrique de l’Est, PLS Energy Systems a déployé des solutions à différentes échelles dans des pays comme le Rwanda et le Ghana. Bien que ces micro-réseaux soient principalement destinés à alimenter des écoles ou des installations médicales, il existe également de nombreuses autres ramifications positives.

En discutant avec leur président, M. Fredrik Stigebrandt, j’ai appris comment l’un de leurs micro-réseaux est utilisé pour alimenter une école, mais aussi pour recharger les téléphones portables de la communauté – ce qui représente un avantage économique et des moyens de subsistance importants pour les résidents, qui avaient auparavant parcourir des distances importantes pour simplement recharger leurs téléphones.

Notre objectif est de fournir de l’énergie propre là où elle aide le plus, soit du point de vue des besoins, comme l’Afrique, soit du point de vue du climat comme en Méditerranée où presque toute l’électricité est fossile, malgré les bonnes conditions pour le solaire.Monsieur Fredrik Stigebrandt

Faire les choses différemment

M. Stigebrandt a poursuivi en me disant que, contrairement à beaucoup d’autres, ils sont capables de construire des micro-réseaux qui combinent à la fois des générateurs solaires et éoliens, et peuvent intégrer des batteries usagées, ainsi que des batteries neuves.

Alors, les micro-réseaux sont-ils l’avenir des systèmes énergétiques?

Je ne sais pas si je serais aussi audacieux que de dire que les micro-réseaux sont les avenir, mais je pense qu’ils en feront partie.

La puissance de calcul est passée des ordinateurs centraux monolithiques aux ordinateurs de bureau. Ensuite, les ordinateurs de bureau sont devenus des ordinateurs portables dotés d’une puissance de calcul suffisante pour devenir presque entièrement autonomes, exécutant toutes les applications dont nous avions besoin sans aucune aide externe.

Ensuite, le calcul est passé de l’appareil au Cloud, permettant des clients et des smartphones plus légers. Aujourd’hui, le pendule a de nouveau basculé dans l’autre sens et nous vivons dans un monde où l’informatique est distribuée sur des milliards d’appareils connectés à des milliers de plates-formes de calcul en nuage.

Les systèmes énergétiques évoluent de manière similaire.

Alors qu’une majorité du mix électrique d’un pays typique provient toujours de centrales électriques à gros prix, il y a une contribution accélérée d’un plus grand nombre d’appareils de moindre capacité – tels que l’énergie éolienne, solaire, houlomotrice, marémotrice et géothermique.

Nous pourrions voir les microgrids comme l’évolution de l’informatique vers les ordinateurs portables et les premiers smartphones des années 2000 – autosuffisants et minimalement connectés. À l’avenir, ces grilles deviendront plus conscientes et plus connectées à d’autres grilles (grandes et petites), créant un réseau de grilles intelligentes et de production et de stockage d’énergie distribués – car nous avons vu la puissance de calcul devenir moins autonome et plus intégrée avec à la fois le Cloud et d’autres appareils, tels que les systèmes IoT.