Sauter le réseau haute tension ?Pour optimiser les coûts, chaque composant et son dimensionnement doivent être remis en question. Rien n'est acquis, tout pourrait être très différent.
À la fin du 19e siècle, il n'y avait que l'énergie hydraulique et la production d'électricité par des machines thermiques. L'énergie hydraulique était liée aux conditions géographiques, et les grandes centrales calorifiques centralisées ont un bien meilleur rendement que les petites installations décentralisées. Pour les camping-cars, il existe de minuscules générateurs fonctionnant au gaz avec un rendement de 7%, la dernière génération de centrales à cycle combiné de Siemens a un rendement de 64% du pouvoir calorifique. Ce minuscule moteur à piston et cette énorme turbine à gaz, dont la chaleur résiduelle alimente encore des turbines à vapeur. La réponse logique : nous avons besoin d'un réseau électrique qui relie des producteurs et des consommateurs très éloignés les uns des autres. Mais cette logique est-elle toujours et partout valable ?
La première étape consiste à transformer l'électricité en 24 par le biais d'accumulateurs. De quoi se compose un accumulateur domestique de l'ordre de 15 kWh ? Typiquement de 16 cellules d'accumulateur de 280 Ah à 320 Ah dans un boîtier. De quoi se compose un accumulateur domestique d'environ 150 kWh ? Il s'agit généralement de 10 blocs de 16 éléments de batterie de 280 Ah à 320 Ah montés en série. De quoi sont constitués les nombreux MWh de stockage à grande échelle ? Surprise, exactement des mêmes composants de base. Ce sont exactement les mêmes cellules d'accumulateur que dans un accumulateur domestique de 15 kWh. Il n'y a aucune différence d'efficacité entre les accumulateurs domestiques de 15 kWh et les accumulateurs de grande capacité de 150 MWh. Pourquoi ne pas tout faire avec des accumulateurs pour avoir de l'électricité 365/24 ? C'est là qu'un vieux dicton nous vient à l'esprit : l'argent doit travailler.
Il y a 4 raisons de stocker l'électricité solaire :
L'argent doit travailler. Si un tel accumulateur a 200 cycles complets par an et dure 15 ans, nous aurions alors pour 60 €/kWh : 60 / (15 ans × 200 cycles) = 0,02 €/kWh de frais de stockage. Super, ça colle ! Mais si l'on dimensionne l'accumulateur de manière à ce qu'il puisse faire la différence entre l'été et l'hiver, la durée de vie passe peut-être à 25 ans, mais 60 € / 25 ans = 2,40 €/kWh. Ce n'est absolument pas possible ! Pour ne fonctionner qu'une fois par an, les accumulateurs sont bien trop chers.
Combien coûte un simple réservoir contenant 1 GWh d'énergie thermique ? Cela représenterait près de 200.000 litres de méthanol. Environ 20.000 €. Si un générateur d'un rendement de 40% en fait de l'électricité, cela représente 400 MWh. Faisons un calcul très simplifié pour l'ensemble de l'équipement Power to Methanol 300 kW pour 300.000 €, réservoir 20.000, générateur 80.000, pour produire 400 MWh à partir de 2 GWh d'électricité excédentaire en cas de besoin : 400.000 / (20 ans × 400.000 kWh par an) = 0,05 €/kWh. Les rendements doivent être multipliés dans une chaîne. 50% de Power to Methanol × 40% de générateur, cela fait un très modeste 20%. Mais si le soleil brille toute la journée et que les batteries sont pleines, le Power to Methanol est un recyclage de l'électricité solaire qui n'est pas utilisable autrement. Dans les pays proches de l'équateur, la situation typique est que 25% de l'électricité solaire est utilisée pour le Power to Methanol, qui produit alors 5% de la demande totale d'électricité.
C'est le cas près de l'équateur, où les variations météorologiques sont le facteur de stockage à long terme dominant et où l'inclinaison de l'axe terrestre joue un rôle secondaire. En revanche, j'habite en Autriche à 47,722° au nord de l'équateur. Ici, la différence entre l'été et l'hiver est dramatique.
Il existe déjà un réseau haute tension, de nombreux kilomètres cubes de stockage souterrain de gaz et de grandes centrales à cycle combiné central. L'Autriche dispose de 7 km³ de stockage souterrain de gaz, ce qui représente 70 TWh ou presque 8.000 kWh par habitant. Il ne manque qu'un ordre de grandeur de plus de photovoltaïque, 3 kWh de batterie par kW de photovoltaïque et Power to Methan. Tant pour le Power to X que pour la production d'électricité, la technique centralisée à grande échelle présente des avantages en termes d'efficacité. Ces avantages sont plus importants que les coûts d'un réseau haute tension.
Nous avons effectué des simulations complètes avec différents équipements pour 50 sites différents et les données de rendement horaire de 2005 à 2020. Chacun de ces différents équipements a été simulé avec différentes charges. Ces simulations devaient répondre à la question suivante : est-il possible de diviser par deux les coûts énergétiques du transport et de la mobilité grâce à des installations de recharge rapide off-grid ? Avec les prix des batteries prévus dans quelques années, c'est possible : quelque part le long d'une piste, quelques maisons GEMINI nouvelle génération proposent une recharge rapide pour 0,20 € / kWh. Voici trois exemples d'application :
Sans raccordement électrique, mais 80 kW de photovoltaïque et 160 kWh de batteries permettent d'alimenter directement un chargeur rapide de 80 kW. Ces maisons, bien réparties dans des villages isolés, peuvent permettre pour la première fois d'atteindre n'importe quel point d'Afrique avec une voiture électrique.
Une taille typique pourrait être 16 maisons avec 2 MW de photovoltaïque et 6 MWh d'accumulateurs au sodium. Un générateur de 300 kW fournit de l'électricité même lorsque la couverture nuageuse est très dense pendant plusieurs jours. Dès que des installations Power to Methanol de 300 kW seront disponibles à un prix avantageux, elles permettront de valoriser l'électricité excédentaire. Même les gros camions peuvent être chargés rapidement avec 1 MW. En moyenne, 6 MWh d'électricité sont vendus chaque jour. Cela représenterait par exemple 8 gros camions avec 400 kWh et 70 voitures avec 40 kWh de charge.
Dans les pays chauds, le béton est idéal pour la construction de routes. Il ne chauffe pas autant que l'asphalte et surtout, à haute température, il n'est pas visqueux comme l'asphalte. Mais la production de ciment est une industrie qui consomme beaucoup d'énergie. Par exemple, la cimenterie LEUBE, près de chez moi, a besoin de 110 GWh d'électricité et de 400 GWh d'énergie thermique pour produire 500.000 tonnes par an. On peut aussi chauffer le clinker à l'électricité, c'est plus efficace, mais cela fait passer les besoins en électricité à 360 GWh. 3 km² d'habitat à énergie optimisée ne peuvent faire fonctionner une cimenterie de cette taille qu'à l'électricité. D'après les prévisions concernant l'évolution des prix des accumulateurs, cette méthode de production sera la moins chère dans quelques années seulement. Des accumulateurs bon marché sont la clé pour transformer l'électricité solaire en électricité 24. Le Power to Methanol est la clé pour transformer l'électricité 24 en électricité 24/365. | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG (Inc.)
