Système énergétiqueL'énergie éolienne et l'hydrogène réunis pour la protection du climat
Résumé
L'hydrogène peut contribuer à la protection du climat si l'électricité issue des énergies renouvelables est utilisée pour sa production par électrolyse - l'hydrogène dit "vert". L'énergie éolienne, contrairement à l'énergie solaire, ne peut pas être utilisée au point de production car les éoliennes sont presque toujours situées loin des consommateurs d'électricité. Les plus grands parcs éoliens terrestres d'Allemagne se trouvent dans le nord et l'est du pays - n'y a-t-il vraiment pas de place dans les autres régions ? En 2019, une quantité d'électricité de 6 482 GWh a dû être régulée par les gestionnaires de réseau, soit 19 % de plus que l'année précédente. La consommation d'électricité verte n'est pas possible,
Depuis 2000, les tarifs de rachat sont limités à 20 ans, mais les centrales électriques doivent trouver le moyen de continuer à fonctionner de manière économique. Après cela, les opérateurs doivent trouver un acheteur pour la commercialisation directe de l'électricité, mais cela échouerait à cause du repowering.
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L'énergie éolienne et l'hydrogène réunis pour la protection du climat
L'hydrogène est considéré comme LA solution pour la transition énergétique. L'énergie éolienne est puissante, mais son potentiel n'est pas pleinement exploité. Les deux devraient pouvoir être réunis pour faire progresser la décarbonisation. Après tout, seul l'hydrogène "vert" produit à l'aide d'énergies renouvelables est réellement utile pour lutter contre le changement climatique.
Dans cet article, j'ai abordé les deux sujets et examiné comment ils peuvent faire progresser conjointement la transition énergétique et la protection du climat. Trois exemples montrent que cette interaction est déjà testée et mise en œuvre.
L'hydrogène - vraiment la réponse à toutes les questions ?
L'hydrogène en tant que vecteur énergétique est considéré dans de nombreux débats et rapports comme LA grande solution pour la transition énergétique. En général, l'hydrogène est un excellent moyen de stockage et peut être facilement transporté dans des tuyaux et des conteneurs appropriés. Cela permettrait également de disposer de l'énergie à tout moment, quelle que soit l'heure de la journée, la saison ou les conditions météorologiques.
Mais l'hydrogène ne peut contribuer à la protection du climat que si de l'électricité provenant d'énergies renouvelables est utilisée pour sa production par électrolyse - l'hydrogène dit "vert". Toutes les autres méthodes de production sont plutôt néfastes pour notre climat.
Pour la production d'hydrogène, il faut de l'électricité provenant d'énergies renouvelables, principalement l'énergie éolienne et solaire. Cela signifie que l'utilisation directe de l'électricité produite ou stockée est en concurrence avec l'utilisation de l'hydrogène. Dans de nombreux cas, cependant, il est plus efficace d'utiliser directement l'électricité, que ce soit pour l'électromobilité ou les pompes à chaleur.
Le rendement de l'électrolyse se situe entre 60 et 70 %. Si nous produisons de l'électricité à partir de l'hydrogène dans une pile à combustible, le rendement de cette étape est de 60 à 80 %. Cela signifie que nous devons utiliser au moins trois fois plus d'électricité provenant d'énergies renouvelables pour l'hydrogène vert comme stockage d'électricité. L'effort et les coûts augmentent en conséquence.
Certains procédés industriels ne peuvent pas être électrifiés ou nécessitent une utilisation directe de l'hydrogène. L'industrie chimique utilise déjà de grandes quantités d'hydrogène pour la production d'ammoniac. L'hydrogène vert peut remplacer le gaz naturel fossile.
L'énergie éolienne fait partie de la décarbonisation avec des problèmes
Avec le photovoltaïque, la production d'électricité à partir de l'énergie éolienne est un élément important de la décarbonisation. L'électricité produite par des turbines éoliennes représentait 27 % de l'approvisionnement en électricité de l'Allemagne en 2020, ce qui en fait la source d'énergie unique la plus importante dans le mix électrique du pays.
Mais l'énergie éolienne, contrairement à l'énergie solaire, ne peut être utilisée au point de production, car les éoliennes sont presque toujours situées loin des consommateurs d'électricité. Les résidents locaux ne devraient pas être gênés par le bruit des rotors. Certains acteurs politiques ont donc fixé des distances minimales importantes, de 1 à 2 km, par rapport aux zones résidentielles. Une autre raison pour laquelle ils sont principalement situés dans des régions faiblement peuplées.
Distribution spatiale inégale
Il en résulte une répartition spatiale inégale de l'énergie éolienne en Allemagne. Sur le moniteur de vent de l'Institut Fraunhofer pour l'économie de l'énergie et la technologie des systèmes énergétiques, nous pouvons voir la distribution spatiale en Allemagne et la vitesse moyenne du vent local. Les plus grands parcs éoliens terrestres allemands se trouvent dans le nord et l'est - n'y a-t-il vraiment pas de place dans les autres régions ?
La gestion de l'alimentation en électricité provoque des pannes de courant
Un autre problème de l'énergie éolienne est la gestion de l'alimentation. Cette réduction de l'électricité provenant de sources renouvelables par le gestionnaire de réseau est nécessaire lorsque certaines sections du réseau électrique sont surchargées et que l'approvisionnement en électricité ne peut être assuré. Les éoliennes sont particulièrement concernées par cette mesure : elles sont alors détournées du vent pour cesser d'entraîner la turbine et donc de produire de l'électricité.
En 2019, une quantité d'électricité de 6 482 GWh a dû être réduite par les gestionnaires de réseau, soit 19 % de plus que l'année précédente. L'énergie éolienne terrestre en représentait 78 % et l'énergie éolienne en mer 18 %. Seuls quatre pour cent des turbines déconnectées n'étaient pas des éoliennes (source : Rapport de suivi 2020 de l'Agence fédérale des réseaux).
6,48 térawattheures d'électricité produite proprement auraient pu être utilisés dans d'autres applications et éviter l'utilisation de combustibles fossiles. À cela s'ajoutent les coûts de plus de 700 millions d'euros qui ont dû être versés aux exploitants des centrales à titre de compensation.
Utilisation de plantes post-EEG
La loi sur les sources d'énergie renouvelables (EEG) est en vigueur depuis 2000. Comme il limite le tarif de rachat à 20 ans, les éoliennes plus anciennes perdent ce droit. Après cela, les opérateurs doivent réfléchir à la manière dont ils peuvent continuer à fonctionner de manière économique.
L'autoconsommation d'électricité, comme avec les systèmes photovoltaïques, n'est pas possible. Les éoliennes sont directement connectées au réseau électrique et sont situées trop loin des consommateurs les plus proches. Les opérateurs doivent donc trouver un acheteur pour la commercialisation directe de l'électricité. Les alternatives seraient la remise à niveau de l'alimentation électrique, mais cela n'aboutirait pas en raison des autorisations, ou le démantèlement des anciennes turbines.
Comment l'hydrogène peut aider l'énergie éolienne
C'est maintenant que l'hydrogène mentionné au début entre en jeu. Avec la production d'hydrogène vert, nous ne pouvons pas résoudre complètement les problèmes de l'énergie éolienne mentionnés ci-dessus, mais nous pouvons au moins les réduire. C'est là que l'électrolyse peut être mise à profit et que l'hydrogène peut apporter une contribution importante à la réussite de la transition énergétique.
Production d'hydrogène pendant les goulets d'étranglement du réseau
La répartition spatiale inégale de l'énergie éolienne nécessite des capacités suffisantes dans les réseaux pour transporter l'électricité vers les consommateurs. Si les capacités ne sont pas suffisantes, des goulets d'étranglement apparaissent dans le réseau électrique et les gestionnaires de réseau doivent alors arrêter les éoliennes.
Alors pourquoi ne préfèrent-ils pas utiliser l'électricité pour l'électrolyse et produire du gaz propre ? Les électrolyseurs peuvent être utilisés selon les besoins et régulés en conséquence. Les éoliennes peuvent continuer à fonctionner et l'énergie ne reste pas inutilisée. L'hydrogène produit peut être injecté dans un réseau ou stocké dans des réservoirs et transporté pour économiser du gaz fossile ailleurs.
Production d'hydrogène avec de vieilles éoliennes
Les anciennes éoliennes qui ne bénéficient plus des tarifs de rachat (post-EEG) ont besoin d'un distributeur direct ou d'une autre solution pour continuer à fonctionner, sinon elles ne peuvent plus être exploitées de manière économique. L'électrolyse pour la production d'hydrogène vert se présente comme un acheteur sûr. De cette manière, la production d'électricité neutre en CO2 peut se poursuivre.
Selon l'association allemande WindEnergy, le gouvernement allemand estime à 20 TWh par an la demande d'électricité propre pour la production d'hydrogène vert. Une grande partie peut être fournie par les usines dites post-EEG.
Cependant, une condition préalable au bon fonctionnement du modèle économique est également l'exemption de l'électricité de la surtaxe EEG et des frais de réseau, déclare Sabine Peter, présidente de la Fédération allemande des énergies renouvelables. Une exemption de l'électricité de la taxe EEG est en place depuis l'été 2021, mais jusqu'à présent, elle ne s'applique pas aux centrales qui ont reçu un financement au titre de l'EEG.
Exemples pratiques de la combinaison de l'hydrogène et de l'énergie éolienne dans l'article complet.
