Chaque matin, le soleil s'incline à l'horizon et illumine la saleté rouge et le salé autour de la ville sud-australienne de Port Augusta. Bientôt, si un projet de construction ambitieux ici se déroule comme prévu, les rayons du soleil tomberont également sur près de 20 000 miroirs stratégiquement placés dans la région.
«Tu te souviens avoir joué avec une loupe quand j'étais enfant?» Dit Craig Wood, directeur général du développeur du projet, Vast Solar. « Ce sera comme une version industrielle géante de cela. »
Exploiter l'énergie du soleil brûlant de l'Australie n'a rien de nouveau: nous avons la plus élevée par habitant de panneaux solaires photovoltaïques au monde. Mais alors que les panneaux sur le toit convertissent la lumière du soleil directement en électricité, une autre technologie, connue sous le nom de «solaire thermique concentré», utilise plutôt des milliers de miroirs pour concentrer les rayons solaires sur les points du récepteur. Il convertit ensuite l'énergie en chaleur qui peut être stockée et utilisée plus tard pour fabriquer de la vapeur, des turbines et alimenter de l'électricité, longtemps après le coucher du soleil, pendant huit heures ou même plus.
Alors que la transition du charbon à l'énergie plus propre se poursuit au rythme, le plan ici à Port Augusta est un exemple des façons créatives dont les entreprises tentent de résoudre un problème brûlant: comment stocker de grandes quantités d'énergie renouvelable qui peuvent être utilisées le soir , une nuit ou des périodes prolongées de vent bas et de soleil.
Artiste Render du projet solaire concentré proposé par VAST à Port Augusta.
Alors que le charbon représente toujours plus de 50% des fournitures d'électricité de la côte est, les responsables pensent qu'il pourrait être entièrement entièrement du réseau dès 2040, ce qui rend la transition de l'Australie vers les énergies renouvelables l'une des plus rapides du monde. Le changement est une bonne nouvelle pour le climat – le charbon est une énorme source des émissions de gaz à effet de serre qui conduisent le réchauffement climatique. Mais un système énergétique qui sera bientôt dominé par plus d'éolien et d'énergie solaire apporte des défis supplémentaires, et augmenter notre capacité à stocker les énergies renouvelables lorsqu'elle sera abondante sera essentielle pour garder les lumières allumées.
Pour la plupart, les services publics d'électricité et les gouvernements ont cherché à résoudre ce problème en construisant une flotte croissante de grosses batteries – principalement le lithium-ion – qui absorbent les énergies renouvelables excédentaires et injecte des décharges de puissance critiques avec un temps de démarrage proche de zéro. L'autre technologie vers laquelle ils se tournent est les barrages hydroélectriques pompés, qui utilisent des moteurs pour pomper l'eau en montée vers un réservoir plus élevé, puis la libérer pour faire tourner les turbines connectées aux générateurs chaque fois que la grille doit être complétée.
Mais les deux technologies ont leurs limites. Les batteries d'aujourd'hui épuisent leur énergie stockée en deux à quatre heures de sortie maximale, minimisant leur capacité à brancher les déficits solaires ou de vent plus longs. L'hydroélectricité pompée, quant à elle, a besoin de différentiels de hauteur importants sur de courtes distances, ce qui rend difficile la sécurisation des bons emplacements tels que les chaînes de montagnes, puis effectuer la construction dans le temps et le budget. Lorsqu'il a été annoncé en 2017, le projet Hydro Pumped Hydro, le plus important du pays, avait une date d'achèvement attendue de 2021 et un prix de 2 milliards de dollars. Il a depuis explosé à 12 milliards de dollars et à une date limite de 2029.
Avec des batteries pour continuer à dominer le marché du stockage plus court et Hydro Pumped Hapsing to Run pendant des jours, «ce dont vous avez besoin, c'est de choses au milieu», explique Wood.
«Lorsque vous parlez aux grands détaillants, à l'industrie et au gouvernement, le stockage de longue durée est la prochaine frontière, et ils recherchent quelque chose qui peut fournir de manière fiable 12 à 20 heures chaque nuit.»
Le projet solaire concentré de Vast Solar à 360 millions de dollars à Port Augusta, avec le soutien de l'Australian Renewable Energy Agency (Arena), vise à apporter en Australie une technologie largement utilisée dans d'autres parties du monde avec de fortes ressources solaires, comme l'Espagne, le Maroc, Israël et le Chili.
«Tu te souviens avoir joué avec une loupe quand j'étais enfant? Ce sera comme une version industrielle géante de cela. »
Vast Solar's Craig Wood
Plutôt qu'une tour centrale, typique d'autres plantes solaires concentrées, le projet Port Augusta prévoit plusieurs tours de réception qui seront entourées de différents domaines de miroirs appelés héliostats. Il utilisera également du sodium comme liquide de transfert thermique. Vast vise à prendre une décision finale sur l'investissement dans les prochains mois.
Si l'usine procède à la construction, l'intention est de l'exécuter quotidiennement, en le faisant passer pour envoyer de l'électricité à temps pour la période de demande de pointe du soir où les gens commencent généralement à arriver à la maison et à tourner les climatiseurs pendant que la lumière du soleil commence à reculer.
«Si vous supposez que le pic va commencer à 16h30 lorsque tout le monde rentre à la maison, allume ses climatiseurs et le soleil commence à devenir bas à l'horizon, alors vous commencez probablement à créer de la vapeur vers 16h, réchauffez la turbine vers le haut Et synchronisez-le à 16h30, puis exécutez-le dur de 16h30 à 22h à minuit », explique Wood. « Vous pourriez également faciliter la sortie de la turbine pendant la nuit pour vous permettre de servir le sommet du matin. »
Un peu au-delà de la frontière de l'Australie-Méridionale, la société canadienne Hydrostor travaille à mettre vie à une autre solution innovante de stockage d'énergie: Air comprimé.
Artistes Rendu de Silver City Energy Project à Broken Hill, développé par Hydrostor.
Sur le site d'une mine de zinc, de cuivre et d'or désaffectée à Broken Hill, Hydrostor prévoit le Silver City Energy Project dans le cadre d'une poussée pour remplacer les générateurs diesel sales qui fournissent une puissance de secours à la ville.
Pour charger le système, l'usine de 200 mégawatts tirera la puissance du réseau lorsqu'elle sera bon marché en termes de vent et de soleil excédentaires, puis le passera à travers un compresseur d'air, explique Sara Taylor d'Hydrostor. Cela élimine la chaleur et l'humidité de l'air, les stocke pour être utilisées plus tard, puis met l'air dans une caverne inondée souterraine, à 600 mètres sous la surface.
«Lorsque vous poussez l'air vers le bas dans la caverne, il pousse l'eau de la caverne jusqu'à un réservoir de surface et l'air comprimé est maintenu sous pression dans la caverne par ce réservoir de surface», dit-elle.
«Donc, lorsque le soleil ne brille pas et que le vent ne souffle pas, vous inversez le processus – poussez l'eau dans la caverne, qui pousse l'air froid à la surface, qui est réchauffée avec la chaleur que vous avez stockée plus tôt, qui ensuite conduit la turbine à créer de l'électricité. »
Taylor dit que la technologie a une certaine similitude avec l'hydroélectricité pompée, mais peut être plus «située de manière flexible». «Nous ne recherchons pas la colline parfaite», dit-elle.
«Nous fonctionnons plus longtemps qu'une batterie», ajoute-t-elle, «et nous avons une durée de vie beaucoup plus longue.»
Hydrostor a été attiré par Broken Hill après que NSW ait identifié le stockage de longue durée comme huit heures ou plus en vertu de sa loi sur l'investissement en infrastructure électrique, et l'a suivi avec un programme de revenu des revenus pour soutenir les nouveaux développements.
Mais ce qui a vraiment «fait basculer le bord», dit Taylor, était un accord qu'il a conclu avec l'opérateur de transmission Transgrid pour la fourniture de puissance de secours à la ville minière historique.
«Ils avaient un problème de fiabilité qu'ils devaient résoudre parce que les générateurs diesel qui fournissaient une puissance de secours à Broken Hill arrivaient à la fin de leur vie», dit-elle. «Nous pensions que c'était l'occasion idéale de présenter la technologie et tous ses avantages en aidant à créer une mini-réseau qui relie toute l'infrastructure renouvelable existante là-bas avec des projets comme le nôtre pour garder les lumières allumées et les mines opérationnelles lorsque la ligne de transmission à la ville descend.
La société vise à commencer la construction du projet de stockage de huit heures plus tard cette année.
Bien que l'objectif mondial d'Hydrostor soit sur l'air comprimé, la société a préconisé plus largement les réformes du marché en Australie qui apprécient correctement le rôle de toutes les technologies de stockage de longue durée. La capacité d'imprégner l'excès d'énergie renouvelable et de l'utiliser de déséquilibre et de demande de lissage de l'offre et de la demande réduira finalement le besoin de puissance de base et conduira le réseau vers un avenir plus vert, explique Taylor.
«Plus la durée est longue, mieux vous pouvez lisser les moments où vous avez un vent doux, comme une sécheresse de vent ou des jours successifs sans solaire», dit-elle.