‘énergie solaire + les batteries peuvent-elles contribuer à réduire la demande d’électricité de pointe en hiver au Québec?
Cette analyse initiale suggère que le stockage solaire + 4 heures est 1/3 moins cher par MW de capacité de pointe que l’hydroélectricité + le transport. Bien que l’hydroélectricité reste essentielle pour le stockage saisonnier, le solaire + stockage peut optimiser son utilisation, réduire la répartition aux heures de pointe et fournir des services de réseau auxiliaires.
- Coût par MW efficace en pointe hivernal : 3,75 M$ (solaire + stockage) contre 7,10 M$ (Hydro + Transmission).
- Coûts O&M : Solaire + Stockage : 20k $ / MW / an; Hydro : 75 k$/MW/an.
- Coût total sur 50 ans par MW : 7,25 M$ (énergie solaire) contre 10,85 M$ (hydroélectricité).
J’ai été surpris que les panneaux solaires et les batteries puissent réduire les pointes hivernales de manière rentable. Cependant, une analyse plus approfondie est nécessaire.
Introduction
Le réseau d’électricité du Québec est en grande partie conçu pour répondre à la demande de pointe hivernale, entraînée par le chauffage électrique pendant les vagues de froid. Les réservoirs hydroélectriques de la province fournissent un stockage d’énergie saisonnier à long terme, mais l’énergie solaire, associée à des batteries, peut-elle aider à aplanir les pics hivernaux quotidiens de manière rentable? Cet article fournit une comparaison initiale de l’énergie solaire à grande échelle avec le stockage par batterie LFP de 4 heures et de l’hydroélectricité avec transmission longue distance, en se concentrant sur le coût par MW efficace disponible pendant les heures de pointe en hiver.
1. La corrélation entre les températures froides et l’irradiance solaire
Une préoccupation clé avec l’énergie solaire en hiver est la faible irradiance en raison des jours plus courts et de l’angle inférieur du soleil. Cependant, il existe une corrélation notable entre un ciel dégagé et des températures froides au Québec.
- Les masses d’air froid sont souvent associées à des systèmes à haute pression, qui apportent un ciel clair et maximisent la production solaire.
- Les panneaux solaires fonctionnent plus efficacement par temps froid, améliorant ainsi les performances.
- Pendant les pointes d’hiver les plus froides, la production d’énergie solaire est souvent forte, et la réverbération de la couverture de neige peut encore augmenter l’irradiance solaire atteignant les panneaux.
- On peut s’attendre à l’équivalent de 2 à 3 heures de production solaire au cours d’une courte journée d’hiver, ce qui justifie la nécessité de 1,5 MW d’énergie solaire par 1 MW / 4 MWh de stockage par batterie pour assurer une charge complète de la batterie chaque jour.
Cependant, l’énergie solaire d’hiver ne peut pas remplacer la production de base, car la production globale est encore beaucoup plus faible qu’en été. Au lieu de cela, son meilleur rôle hivernal est une capacité de gestion des pics journaliers pendant les vagues de froid lorsqu’il est associé à des batteries, tout en minimisant les prélèvements d’eau des réservoirs tout au long de l’année.
2. Coût par MW pour la demande de pointe hivernale
Pour assurer une comparaison équitable, nous examinons le coût par MW de la disponibilité réelle de l’énergie de pointe en hiver, plutôt que la capacité installée seule.
Notes sur le calcul des coûts :
- Les coûts de l’énergie solaire sont fondés sur la tarification des systèmes photovoltaïques à l’échelle des services publics canadiens, et des réductions de coûts sont prévues au fil du temps.
- Les coûts des batteries sont calculés à partir des projections du National Renewable Energy Laboratory (NREL) pour les systèmes de batteries LFP d’une durée de 4 heures.
- Les batteries n’ont pas nécessairement besoin d’être colocalisées avec les centrales solaires. Ils peuvent être placés dans des endroits où ils offrent les avantages les plus importants, comme sur l’île de Montréal près de grandes charges.
- Les coûts de l’hydroélectricité sont fondés sur les dépenses en immobilisations déclarées pour des projets comme La Romaine et Gull Island.
- Les coûts de transmission suivent les coûts des lignes de 735 kV pour des projets comme ceux de Chamouchouane–Bout-de-l’Île et de d’agrandissement Churchill Falls.
Les journées froides produisent généralement une bonne énergie solaire, mais il y a des journées froides nuageuses avec moins de production d’énergie solaire. Ces jours-là, l’hydroélectricité peut compléter l’énergie solaire pour charger les batteries entre les pics du matin et du soir. À l’inverse, pendant les périodes plus chaudes, une production solaire excessive peut réduire les prélèvements d’eau. L’énergie solaire et l’hydroélectricité se complètent.
Cette comparaison fournit des estimations des coûts médians; les coûts réels du projet dépendront de facteurs propres au site, de considérations réglementaires et de progrès technologiques. Des références spécifiques pour une lecture plus approfondie sont incluses à la fin.
3. Coûts d’exploitation et d’entretien (O&M)
Principaux points à retenir :
- Le solaire + stockage a des coûts de maintenance plus faibles, car les batteries et les panneaux nécessitent peu d’entretien.
- L’hydroélectricité a des coûts O&M plus élevés en raison de l’entretien des barrages, des turbines et des lignes de transmission
4. Durée de vie prévue
5. Comparaison des coûts à long terme sur 50 ans
Puisque l’hydroélectricité dure plus longtemps, normalisons les coûts totaux sur 50 ans pour une comparaison plus juste.
Principaux points à retenir :
- Même en incluant un remplacement complet à l’année 25, le stockage solaire + reste ~ 33% moins cher que l’hydroélectricité.
- L’hydroélectricité offre une fiabilité supérieure à long terme, mais à un coût total plus élevé.
Ces estimations de coûts n’incluent pas les coûts de financement, la valeur actualisée nette des dépenses futures ou les réductions de coûts futures potentielles pour les technologies solaires et de batteries. Les projets futurs pourraient avoir des structures de coûts différentes en raison des progrès technologiques et de l’évolution des conditions économiques.
6. Conclusion
- Le stockage solaire + 4 heures est un moyen rentable de réduire la répartition de l’électricité pendant les heures de pointe.
- Il est près de 50% moins cher par MW de capacité de pointe que l’hydroélectricité avec transmission.
- Alors que l’hydroélectricité reste essentielle pour le stockage saisonnier de l’énergie, le stockage solaire + peut optimiser son utilisation.
- Les batteries fournissent des services auxiliaires supplémentaires, améliorant encore la viabilité financière.
- Les tendances futures en matière de coûts et les conditions propres au projet pourraient modifier ces résultats.
7. Références et lectures complémentaires
- Hydro Québec : Chamouchouane–Bout-de-l’Île Transmission Project
- Newfoundland & Labrador Hydro : 735 kV Transmission for Gull Island & Churchill Falls Expansion
- Hydro Québec : La Romaine Hydropower Complex
- Dunsky Energy + Climate Advisors : Cost of Renewable Generation in Canada
- Canada Energy Regulator | Régie de l’énergie du Canada : Economics of Solar Power in Canada
- National Renewable Energy Laboratory : Cost Projections for Utility-Scale Battery Storage
Note finale : Une analyse plus approfondie est nécessaire
Il s’agit d’une analyse de base qui ne tient pas compte de tous les facteurs, notamment :
- Variations du facteur de capacité en raison des conditions météorologiques.
- Les projections des prix futurs de l’énergie, surtout si une structure de marché différente vient d’exister.
- Des incitatifs réglementaires potentiels, par exemple si des crédits de carbone pouvaient s’appliquer.
Avant de prendre des décisions d’investissement, une étude de faisabilité détaillée serait requise.
