Concevoir pour une transition énergétique

L'Organisation météorologique mondiale des Nations Unies a récemment signalé que les températures mondiales seront presque certainement les plus chaudes jamais enregistrées au cours des cinq prochaines années.

De plus, l'une de ces années dépassera probablement le seuil - 1,5 degrés Celsius au-dessus des moyennes préindustrielles - identifié par l'Accord de Paris pour limiter les émissions de gaz à effet de serre et atténuer l'aggravation des sécheresses, des incendies de forêt, des tempêtes et des inondations.

La nouvelle renforce l'urgence des efforts pour faire passer la production d'électricité, le transport, la fabrication et d'autres systèmes de leur dépendance aux combustibles fossiles aux sources renouvelables, y compris l'énergie solaire et éolienne. Une grande partie de ce travail se concentre sur le développement et le déploiement de technologies énergétiques neutres en carbone, mais la réalisation des changements nécessaires implique également des débats et des décisions sur les voies que nous empruntons pour adopter une énergie propre aux niveaux individuel, organisationnel et sociétal.

Clark Miller

ASU News a discuté de ces questions plus larges avec Clark Miller, directeur du Centre pour l'énergie et la société au sein de l'école de l'ASU pour l'avenir de l'innovation dans la société. Le centre collabore avec les parties prenantes de la communauté, de l'industrie et du gouvernement pour aider l'Arizona et la nation à tracer et à parcourir les voies vers un avenir énergétique propre réussi.

Question : Votre école fait référence à l'idée de différents futurs énergétiques. Pourriez-vous expliquer ce que cela signifie? L'objectif n'est-il pas simplement d'éliminer les énergies fossiles et d'empêcher la planète de surchauffer ?

Répondre: L'objectif est de passer aux énergies renouvelables et de ne pas brûler de carbone, et c'est important pour tout le monde. Mais on estime que nous allons dépenser 100 billions de dollars pour parvenir à une économie mondiale de l'énergie propre. Nous devons donc bien le dépenser, car la façon dont nous concevons notre futur système énergétique aura des conséquences majeures distinctes du climat. Quels critères devons-nous appliquer à cette transition ? À l'heure actuelle, notre seul critère est le zéro carbone net. J'aimerais ajouter d'autres critères qui évaluent dans quelle mesure les technologies énergétiques futures servent les objectifs humains. Alors que nous optimisons pour les émissions, pouvons-nous également optimiser pour les résultats sociaux ?

Laisse moi te donner un exemple. Beaucoup de gens ici dans la région métropolitaine de Phoenix et à travers le pays installent des panneaux solaires sur leurs toits. Cela signifie qu'ils soutiennent l'énergie propre et économisent beaucoup d'argent sur l'électricité. Mais tout le monde ne peut pas se permettre d'acheter des panneaux solaires et de profiter de ces économies. Alors, qu'est-ce qu'on fait pour ça ? Il y a une injustice évidente si nous laissons simplement cette disparité aux forces du marché. Comment corrige-t-on les défaillances du marché et à qui incombe-t-il de le faire ? Ce sont des questions que nous devons nous poser lorsque nous concevons et déployons des technologies énergétiques propres.

Q : Quels sont certains de ces différents modèles en ce qui concerne l'exemple des systèmes de panneaux solaires résidentiels ?

UN: Elles portent sur la répartition de la propriété. Par exemple, il existe un modèle dans lequel les gens sont propriétaires de leurs systèmes de toit. Ils utilisent l'électricité qu'ils produisent et l'échangent avec le réseau et peut-être entre eux. Ce modèle représente un avenir d'énergie solaire largement distribué dans lequel les gens peuvent s'engager sur le marché en tant que producteurs et consommateurs.

Dans un autre modèle, les panneaux solaires appartiennent à de grandes entreprises qui louent des espaces sur le toit aux propriétaires. C'est un modèle de location très courant en Arizona. C'est un moyen pour les ménages à faible revenu d'entrer dans le jeu solaire. Mais le loyer est généralement payé sous forme de crédit sur la facture d'électricité, et les économies pour le propriétaire sont bien moindres. La plupart des avantages financiers de cet arrangement vont à l'entreprise solaire. Ils sont beaucoup plus centralisés.

Enfin, il y a l'idée d'une coopérative solaire communautaire, qui est populaire en Europe et dans quelques endroits aux États-Unis. Une association de quartier se réunit et achète les panneaux solaires de tout le monde collectivement et à moindre coût. Chaque résident bénéficie alors d'une part de propriété ainsi que de l'électricité produite et de tout revenu provenant de l'électricité revendue au réseau. Même les locataires en bénéficient, ainsi que les personnes qui n'ont pas les moyens d'acheter un système solaire complet.

Notez que ces panneaux et systèmes solaires sont physiquement les mêmes dans tous les modèles. Mais ils représentent des arrangements financiers différents et des avenirs énergétiques assez différents – et des avenirs humains – si nous échelonnons l'un d'entre eux par rapport à un autre. C'est un exemple de la façon dont la conception de nos nouveaux systèmes d'alimentation électrique peut avoir des implications importantes pour la société. Nous explorons ces implications dans nos livres récents, "The Weight of Light" et "Cities of Light".

Q : La prise de conscience de ces implications s'étend au-delà du déploiement de l'énergie solaire résidentielle. Quels sont les points à considérer autour de l'expansion des énergies renouvelables au niveau commercial ?

UN: Eh bien, nous voyons déjà les premiers stades de l'inquiétude dans les zones rurales concernant le déploiement solaire et éolien à grande échelle. Les éleveurs de l'Arizona qui utilisent les parcelles du Bureau of Land Management pour faire paître le bétail depuis des décennies ne sont soudainement pas en mesure de renouveler leurs baux parce que de nouveaux projets énergétiques prennent le contrôle de ces sites. C'est la même chose pour les agriculteurs du Sud-Est. C'est une forme de concurrence qui commence à faire grimper les prix de location des terres et à déplacer les entreprises familiales d'élevage et d'agriculture. De plus, nous sommes très tôt dans le développement de grands projets solaires à travers le pays, et le rythme de développement s'accélère rapidement. Ainsi, ces problèmes perturbateurs sont susceptibles de devenir plus aigus.

Q : Existe-t-il des mesures que nous pouvons prendre pour atténuer ces pressions et continuer à développer les énergies renouvelables ? Par exemple, peut-on exploiter des terrains urbains sous-utilisés ?

UN: Oui, mais le modèle des terres agricoles est très populaire parmi les développeurs d'énergie solaire. Les fermes sont des endroits peu coûteux pour construire des projets. Le terrain a déjà été dérangé et nivelé. Il peut être acheté ou loué auprès de propriétaires privés. Tout cela aide ces projets énergétiques à fixer un prix compétitif pour l'électricité qu'ils vendent. Cela dit, de nombreux espaces urbains peuvent être utilisés pour des projets solaires. Chez ASU, nous avons un certain nombre d'auvents solaires qui rendent l'espace plus habitable pendant la chaleur estivale. Vous pourriez faire la même chose dans les parcs. De plus, les parkings représentent une partie importante des villes américaines, ils pourraient donc être exploités à cette fin. Les développeurs auraient besoin de construire les panneaux solaires plus haut du sol et de creuser initialement les lots pour y installer des conduites électriques. Donc, ce serait certainement plus cher au début, par rapport aux terres agricoles ouvertes. Cependant, l'ombre est un avantage supplémentaire, et vous pouvez ajouter encore plus de valeur sociale si vous les rendez beaux.

Peut-être plus important encore, l'approche urbaine peut également nous rapprocher d'un avenir plus équitable. Les villes sont les porcs énergétiques du monde, et il serait bon qu'elles produisent davantage de leur propre énergie au lieu de continuer à imposer de nouvelles infrastructures aux communautés rurales. Et l'énergie solaire urbaine a tendance à être plus petite et détenue de manière plus distribuée, ce qui permet à davantage de personnes de bénéficier d'avantages financiers.

Q : L'électricité est si fondamentale dans le tissu de nos vies que nous n'y pensons pas souvent. Nous le prenons pour acquis. Une transition des combustibles fossiles vers les énergies renouvelables entraînera-t-elle des changements inattendus dans notre mode de vie ?

UN: Presque certainement. Considérez le fait que notre monde a été alimenté par l'électricité de grandes centrales au charbon pendant très longtemps. Le charbon produit toujours plus d'électricité que toute autre source d'énergie, malgré toutes les fermetures de centrales au charbon et de mines de charbon. Pourquoi? Cela s'explique en partie par le fait que les centrales au charbon fournissent la même quantité d'électricité tout le temps, jour et nuit, été comme hiver.

Mais les gens n'ont jamais consommé l'électricité comme une fonction constante. Nous consommons collectivement plus d'électricité pendant la journée et moins la nuit lorsque la société s'arrête. Bien sûr, ces centrales au charbon continuent de produire de l'électricité la nuit, ce qui signifie qu'il y a un excédent de production. C'est pourquoi l'électricité est plus chère le jour et moins chère la nuit.

La conversion au solaire renverse cette situation. Le surplus se produira pendant la journée, rendant l'électricité de jour moins chère que l'électricité de nuit, car cette dernière devra être stockée dans des batteries coûteuses avant la livraison. C'est déjà le cas en Californie, où les prix de l'électricité pendant la journée sont parfois même négatifs, ce qui signifie qu'ils vous paient pour utiliser l'énergie solaire.

Alors qu'est-ce que cela signifie? Nous ne savons pas. Mais ce que nous savons, c'est que de nombreux aspects de la société d'aujourd'hui sont rendus possibles par une électricité moins chère la nuit. Pensez à l'omniprésence de la vie nocturne sous la forme de boutiques, de restaurants, de salles de concert et plus encore. En fait, certains des premiers investisseurs dans les parcs d'attractions étaient des services publics d'électricité cherchant à créer une demande pour leurs excédents d'électricité la nuit et le week-end. Si le passage à une électricité de jour bon marché et à une électricité de nuit coûteuse est également un facteur de comportement, les changements de culture seront importants.

L'électricité nocturne actuellement bon marché a également contribué à ce que l'industrie devienne si intensive en capital. Si votre équipement de fabrication fonctionne 24 heures sur 24, vous produisez plus et vous le faites plus rapidement. C'est pourquoi nous avons des usines et des entrepôts en trois équipes. Mais qu'est-ce que cela signifie si l'électricité la plus chère est maintenant au milieu de la nuit ? Est-ce que ce changement - combiné au fait que peu de travailleurs aiment vraiment le changement de cimetière - l'emporte suffisamment sur les avantages de l'investissement en capital ?

Ce sont des scénarios que nous devons considérer lorsque nous planifions l'avenir de notre réseau électrique.

Photo du haut : La centrale solaire de Red Rock, située entre Tucson et Casa Grande en Arizona. Photo par Charlie Leight/ASU Maintenant

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