L’augmentation rapide de la consommation d’énergie due aux centres de données, aux véhicules électriques et à l’IA nécessite l’adoption de stratégies énergétiques innovantes telles que les ressources énergétiques distribuées et les micro-réseaux qui offrent des solutions viables pour une infrastructure énergétique plus résiliente et plus réactive.
Un micro-réseau intègre la production sur site, comme le générateur linéaire de Mainspring et le photovoltaïque solaire, avec le stockage d'énergie, la distribution électrique, les applications, les analyses et les logiciels pour les installations commerciales et industrielles
Image : Schneider Electric
Extrait du magazine PV USA
Le réseau électrique américain est soumis à une pression sans précédent, alimentée par la forte demande des centres de données prenant en charge l'intelligence artificielle (IA) et l'adoption rapide de l'électrification et des véhicules électriques (VE). À mesure que ces deux secteurs se développent, leurs besoins énergétiques combinés propulsent la consommation énergétique du pays vers de nouveaux sommets, obligeant le réseau à s'adapter pour soutenir les ambitions technologiques et environnementales modernes.
L’essor rapide des centres de données alimentés par l’IA devrait représenter à lui seul 8 % de la consommation totale d’énergie des États-Unis d’ici 2030, contre 3 % en 2022, tandis que la consommation d’énergie des infrastructures de véhicules électriques augmente également de façon spectaculaire. Cette tendance a accru la nécessité de renforcer le réseau énergétique, afin qu’il puisse répondre aux exigences d’un avenir connecté et électrifié. Répondre à ces besoins énergétiques croissants tout en maintenant la stabilité du réseau n’est pas une mince affaire. Cela nécessite l’adoption de stratégies énergétiques innovantes telles que les ressources énergétiques distribuées (DER) et les micro-réseaux, qui offrent des solutions viables pour une infrastructure énergétique plus résiliente et plus réactive.
Centres de données, véhicules électriques et complexité croissante du réseau
La transformation des infrastructures énergétiques est particulièrement urgente dans des endroits comme la « ruelle des centres de données » en Virginie, où la demande en électricité atteint des sommets. Les centres de données, éléments vitaux de l’IA et du cloud computing, sont regroupés dans ces zones, poussant la capacité du réseau à ses limites. Dans le même temps, l’essor des véhicules électriques exerce des pressions similaires sur les réseaux locaux, car la demande d’infrastructures de recharge pour véhicules électriques explose, en particulier dans les régions à forte densité comme Los Angeles et la région de la baie de San Francisco.
Cette double pression exercée par l’IA et les véhicules électriques ne reflète pas seulement un besoin accru d’énergie ; elle complique également la logistique de la distribution d’électricité, d’autant plus que les services publics cherchent à réduire leurs émissions de carbone et à renforcer la sécurité du réseau. Les phénomènes météorologiques extrêmes et les impacts climatiques ont encore souligné la nécessité d’un réseau résilient capable de gérer les demandes prévues et soudaines. L’évolution du réseau ne se limite toutefois pas à l’augmentation de la capacité, elle nécessite un modèle agile et distribué qui prenne en charge la production d’électricité locale et une réponse rapide aux fluctuations de la demande.
Le rôle des micro-réseaux dans un avenir résilient
Les micro-réseaux sont devenus des outils essentiels dans la quête d’un système énergétique plus durable et plus résilient. Contrairement aux réseaux traditionnels qui s’appuient sur de grandes centrales électriques centralisées, les micro-réseaux fonctionnent comme des réseaux autonomes capables de générer, de stocker et d’utiliser l’électricité sur place. Cette capacité leur permet de maintenir leurs opérations indépendamment du réseau principal en cas de panne de courant ou de forte demande énergétique. Les micro-réseaux offrent également la flexibilité d’intégrer des sources d’énergie renouvelables comme le solaire et l’éolien, ce qui s’aligne bien avec les objectifs de décarbonisation tout en ajoutant une couche d’indépendance énergétique.
Les micro-réseaux sont conçus pour offrir trois avantages principaux : assurer la résilience énergétique, améliorer la prévisibilité des coûts et intégrer des ressources énergétiques propres. Par exemple, le réseau intelligent de l'aéroport JFK, qui intègre l'énergie solaire et le stockage sur batterie sur site, fournit une alimentation de secours en cas de panne, démontrant ainsi comment les infrastructures critiques peuvent maintenir leurs opérations même lorsque le réseau central est défaillant. De tels modèles soulignent la valeur des micro-réseaux comme solution pour les installations et les communautés qui cherchent à se protéger contre les pannes et l'instabilité du réseau.
Le déploiement de micro-réseaux constitue également une opportunité économique intéressante. En générant et en stockant de l’énergie localement, les organisations et les communautés maîtrisent leurs coûts énergétiques, réduisent leur dépendance à l’égard de l’énergie externe et peuvent même revendre l’électricité excédentaire au réseau principal. Pour les installations gérant des opérations à forte demande, telles que les centres de données, ces capacités ajoutent de la fiabilité tout en favorisant la durabilité grâce à l’utilisation d’énergie renouvelable.
Surmonter les obstacles à l’adoption généralisée des micro-réseaux
Malgré leur potentiel, les micro-réseaux sont confrontés à des obstacles qui ont limité leur adoption généralisée dans les applications commerciales, industrielles et d’infrastructure. La complexité réglementaire, les coûts initiaux élevés et l’absence de systèmes standardisés ont entravé l’évolutivité des micro-réseaux. Contrairement aux projets solaires ou éoliens qui bénéficient d’incitations au niveau fédéral et de réglementations simplifiées, les politiques relatives aux micro-réseaux varient considérablement d’un État à l’autre, créant une incertitude pour les investisseurs et les opérateurs. Les projets de micro-réseaux actuels sont souvent conçus sur mesure, ce qui entraîne des délais de déploiement prolongés et des coûts importants, généralement compris entre 2 et 5 millions de dollars par mégawatt.
Pour surmonter ces obstacles, les innovateurs du secteur de l’énergie explorent de nouveaux modèles financiers tels que « l’énergie en tant que service » (EaaS), qui peuvent rendre les micro-réseaux plus accessibles financièrement en répartissant les coûts dans le temps et en apportant l’expertise nécessaire pour mieux gérer la complexité et les risques. L’introduction de solutions de micro-réseaux standardisées et modulaires devrait également transformer le secteur. En utilisant des systèmes préconçus et pré-testés avec stockage de batterie intégré et logiciel de gestion de l’énergie, le déploiement des micro-réseaux peut être réduit de plusieurs années à quelques mois, réduisant ainsi à la fois les coûts et la complexité. Ces solutions standard peuvent aider à étendre le déploiement des micro-réseaux à tous les secteurs, des infrastructures publiques aux entreprises privées, les rendant ainsi accessibles à un plus large éventail d’utilisateurs.
Envisager un paysage énergétique décentralisé et résilient
Le réseau électrique du futur sera probablement un réseau décentralisé de micro-réseaux et de DER, capables de gérer de manière dynamique les charges électriques, d’optimiser l’utilisation des énergies renouvelables et de réduire la dépendance aux combustibles fossiles. Cette transformation peut créer un système adaptable qui non seulement répond aux besoins énergétiques des centres de données et des infrastructures de véhicules électriques, mais le fait de manière durable et efficace. La décentralisation de la production d’électricité, en permettant aux communautés et aux installations de produire et de gérer leur propre énergie, soutiendra également les objectifs nationaux de décarbonisation, de croissance économique et de sécurité énergétique.
La transition vers une infrastructure énergétique durable et résiliente est à la fois une nécessité et une opportunité. En s’appuyant sur les micro-réseaux et autres DER, les États-Unis peuvent construire un réseau non seulement plus solide, mais aussi plus intelligent et capable de répondre aux exigences dynamiques d’un avenir électrifié et alimenté par l’IA. Cette transition énergétique, bien que difficile, représente un moment charnière pour redéfinir ce que peut être le réseau, en veillant à ce qu’il soutienne l’innovation, résiste aux pressions du changement climatique et nous propulse dans une ère d’énergie propre aussi résiliente qu’efficace.
Jana Gerber est présidente de la division microgrids de Schneider Electric pour la région Amérique du Nord. Elle est chargée de développer l'activité microgrids commerciaux en Amérique du Nord et d'accompagner les clients dans leur démarche de développement durable et de résilience.
Rohan Kelkar est vice-président exécutif de la division Power Products de Schneider Electric. Fort de plus de vingt ans d'expérience à la tête de multinationales, Rohan dirige le portefeuille de distribution électrique de la division, chargé de promouvoir des solutions innovantes et de proposer sur le marché des produits plus durables, plus efficaces, plus connectés et plus circulaires.
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