Au début du mois, le U.S. Department of Energy (DOE) a publié la dernière itération de son rapport annuel sur le marché des technologies éoliennes, qui rassemble une multitude de données pour suivre les tendances en matière de coût, de performance et de croissance de l’énergie éolienne.
Le rapport a révélé que l’énergie éolienne américaine continuera d’être l’une des sources d’électricité les plus économiques. l’énergie éolienne continuera d’être l’une des technologies de production d’électricité les moins coûteuses disponibles, le prix de l’électricité éolienne à long terme disponible par le biais d’un contrat d’achat d’électricité s’élevant à environ la moitié du coût prévu pour le simple fonctionnement d’une centrale électrique au gaz naturel.
En outre, la concurrence acharnée du gaz naturel et de l’énergie solaire sont sur le point de pousser l’industrie éolienne à atteindre des prix encore plus bas et des performances plus élevées grâce au développement de turbines plus grandes conçues pour maximiser leur rendement même dans les régions où la vitesse du vent n’est pas optimale.
Ce billet passera en revue quelques-unes des principales tendances de l’énergie éolienne américaine suivies dans le rapport du DOE. Pour un récapitulatif complet, je vous suggère de consulter le rapport complet et le diaporama associé.
L’énergie éolienne est l’une des sources d’électricité les moins chères des États-Unis
Bien que le prix global de l’énergie éolienne dépende directement de la vitesse du vent sur un site particulier, l’examen des tendances nationales du coût installé de l’énergie éolienne montre définitivement que l’énergie éolienne est devenue une source d’électricité extrêmement bon marché.
Le consommateur américain moyen paie environ 12 cents par kilowattheure pour l’électricité. Ce prix comprend le coût de la production d’électricité, les fils qui l’acheminent des générateurs à nos foyers et le coût de gestion de l’entreprise de services publics. Le coût réel de la production d’électricité seule est quelque chose comme 2 à 4 cents par kilowattheure – c’est le prix avec lequel l’énergie éolienne doit rivaliser pour réussir.
Sur la base des données compilées dans le rapport sur le marché des technologies éoliennes, l’énergie éolienne arrive constamment à un prix égal ou inférieur au prix du marché de l’électricité. L’énergie éolienne est souvent achetée en gros blocs par le biais d’un contrat à long terme appelé contrat d’achat d’électricité (CAE). La figure ci-dessous montre le prix historique des contrats PPA d’énergie éolienne depuis 1996. Le diamètre de chaque cercle correspond à la taille du parc éolien construit en mégawatts, et la hauteur du cercle sur l’axe des ordonnées correspond au prix du contrat en dollars par mégawattheure (ou en dollars par 1000 kilowattheures).
Ces dernières années, une énorme quantité d’énergie éolienne a été achetée à un prix inférieur ou égal à 20 dollars par mégawattheure – ou seulement 2 cents par kilowattheure. C’est compétitif par rapport aux prix typiques du marché de gros de l’électricité, quelle que soit la mesure.
Mais il est important de noter que le prix de l’énergie éolienne offert par le biais d’un PPA est un prix tout compris qui inclut l’effet des subventions telles que le crédit d’impôt fédéral pour la production éolienne, qui fournit une subvention fiscale de 18 à 23 dollars par mégawattheure d’énergie produite. Si l’on exclut le crédit d’impôt à la production et que l’on examine le coût nivelé de l’énergie (LCOE) de l’éolien intérieur, on constate qu’il s’agit toujours d’un coût extrêmement compétitif de moins de 50 dollars par mégawattheure (5 cents par kilowattheure). À titre de comparaison, l’Energy Information Administration estime qu’une centrale électrique au gaz naturel à cycle combiné, la meilleure de sa catégorie, a un coût d’investissement à long terme d’environ 54 dollars par mégawattheure (5,4 cents par kilowattheure). Donc, même lorsque vous tenez compte de l’effet du crédit d’impôt fédéral pour la production éolienne, l’énergie éolienne reste une ressource de production extrêmement compétitive.
La concurrence pousse l’éolien à être moins cher, plus grand et meilleur
L’un des avantages de la compétitivité totale de l’énergie éolienne par rapport à la production d’électricité conventionnelle à partir de combustibles fossiles est qu’elle exerce une pression importante sur l’industrie éolienne pour qu’elle améliore continuellement le coût et les performances de ses éoliennes afin de garder une longueur d’avance sur la concurrence.
Les données de l’industrie montrent que les éoliennes déployées en 2016 ont des rotors de plus grand diamètre, qui leur permettent de capter plus de vent dans l’ensemble, et des hauteurs de moyeu plus élevées, qui leur permettent de capter les vents plus réguliers disponibles à des altitudes plus élevées. Le diamètre moyen des rotors en 2016 était de 108 mètres, soit une augmentation de 13 % par rapport à la moyenne des 5 années précédentes, tandis que la hauteur moyenne des moyeux en 2016 était de 83 mètres, soit une augmentation de 1 % par rapport à la moyenne des 5 années précédentes. Par conséquent, la capacité de production moyenne des éoliennes nouvellement installées aux États-Unis en 2016 était de 2,15 mégawatts, soit une augmentation de 11 pour cent par rapport à la moyenne des 5 années précédentes.
Les améliorations apportées à la conception des éoliennes ont non seulement permis d’augmenter la puissance maximale qu’elles peuvent produire (ou leur capacité de production), mais aussi leur facteur de capacité, une mesure de la fréquence à laquelle elles produisent effectivement de l’énergie. Le facteur de capacité moyen des projets installés en 2014 et 2015 était supérieur à 40 % – ce qui signifie qu’ils ont produit 40 % de l’énergie maximale possible qu’ils pourraient produire s’il y avait beaucoup de vent 24 heures sur 24, 365 jours par an.
Qu’en est-il des coûts d’intégration associés à la variabilité du vent ?
À ce stade, vous vous demandez peut-être : qu’en est-il de tous les coûts associés à la variabilité du vent ? N’avons-nous pas besoin de stockage pour gérer les fluctuations de la production d’énergie éolienne ? Malheureusement, il n’y a pas de réponse courte à ce que sont les coûts d’intégration d’une source d’électricité variable comme le vent. La réponse est un « ça dépend » définitif. »
Une chose que nous pouvons faire est de regarder comment la quantité de vent baissée de force, ou réduite, par les opérateurs de réseau a changé à mesure que la quantité d’énergie éolienne sur le réseau a augmenté. La figure ci-dessous montre à la fois les taux de pénétration de l’éolien et les taux de réduction de l’éolien entre 2008 et 2016 pour sept opérateurs de réseau indépendants (ISO) américains (carte des ISO américains ici).
Lorsque l’on examine l’évolution totale de la pénétration de l’énergie éolienne et de la réduction de la puissance éolienne dans les sept ISO, la réduction de la puissance a en fait diminué même si la pénétration de l’énergie éolienne a considérablement augmenté. Cela ne signifie pas que les coûts d’intégration de l’éolien ne sont pas importants. En fait, l’une des principales raisons pour lesquelles les restrictions ont diminué depuis le pic de 2009 est que les régions ont investi dans des lignes de transmission à grande échelle pour acheminer l’énergie éolienne des plaines vers les villes et mieux équilibrer la production d’énergie éolienne et la demande. Dans la région du Electric Reliability Council of Texas (ERCOT), par exemple, les services publics ont investi 7 milliards de dollars dans des lignes de transmission reliant l’ouest du Texas, région venteuse, aux villes de l’est et du centre, ce qui a permis de réduire considérablement les restrictions. Comme tous les investissements dans les lignes de transmission, ces coûts ont été répartis sur l’ensemble de la clientèle et ne sont donc pas pris en compte dans le coût de l’énergie éolienne indiqué dans les graphiques ci-dessus. Mais lorsque vous répartissez un investissement d’un milliard de dollars sur des millions de clients, le coût encouru par client est relativement modeste.
Alors que le prix exceptionnellement bas de l’énergie éolienne américaine pousse à de nouvelles installations de parcs éoliens, il sera intéressant de voir comment les opérateurs de réseau américains gèrent le défi de l’intégration de l’énergie éolienne au reste du réseau. Jusqu’à présent, du moins, ils ont réussi. Mais les décideurs et les régulateurs doivent être conscients de la nécessité d’une nouvelle capacité de transmission et d’autres mises à niveau du réseau pour intégrer l’énergie éolienne au fur et à mesure que les turbines sont installées dans de nouveaux endroits. Identifier les investissements les moins coûteux pour intégrer le plus d’énergie renouvelable n’est pas une tâche simple – mais elle deviendra de plus en plus vitale à mesure que les énergies renouvelables se débarrassent de l’étiquette « énergie alternative » et deviennent un contributeur majeur à l’approvisionnement en électricité des États-Unis.