Critères de choix d'une source d'alimentation

Pour répondre à la demande en électricité malgré les retards, les entreprises du secteur intermédiaire disposent de plusieurs options.

Face à la demande croissante en électricité, le besoin de sources d'énergie fiables, notamment dans les régions isolées ou aux infrastructures limitées, devient crucial. Le secteur intermédiaire de l'énergie est souvent confronté à des ruptures d'approvisionnement dues aux longs délais de raccordement au réseau. Comme le souligne Ryan Rudnitzki, vice-président senior des ventes chez RPower, les solutions pour pallier ces pénuries dépendent fortement des spécificités de chaque situation.

Bien que l'employeur de Rudnitzki, RPower, basé au Texas, propose une gamme de services comprenant la conception, la construction, la propriété, l'exploitation et la maintenance de systèmes de production d'énergie, il a déclaré que chaque application est différente.

« Il n'existe pas de solution universelle. La meilleure option pour répondre à vos besoins énergétiques dépend véritablement des circonstances particulières », a déclaré Rudnitzki lors d'une présentation à la Gas Machinery Conference (GMC) 2024 à Houston. Sa présentation, intitulée « En attendant l'électrification : comment l'électrification de notre industrie affecte les projets et quelles options existent pour répondre aux demandes », examinait les options et les défis liés à l'électrification des opérations dans l'industrie du gaz naturel .

Tendances actuelles en matière de production d'énergie

Rudnitzki a souligné que, dans le contexte énergétique actuel, la croissance de la demande a stagné ces vingt dernières années, notamment grâce aux gains d'efficacité énergétique, malgré la hausse de la consommation d'électronique et de services numériques. Cependant, de nouveaux facteurs, tels que l'électrification des industries et l'essor des centres de données, stimulent la demande. « Avec l'électrification généralisée et la croissance des centres de données, la demande devrait augmenter significativement », a-t-il déclaré.

L'un des principaux facteurs contribuant à cette hausse de la demande est la croissance rapide de l'intelligence artificielle (IA) et du cloud computing, qui dépendent fortement des centres de données. Selon Rudnitzki, des prévisions plus pessimistes suggèrent que la demande en électricité pourrait théoriquement doubler au cours des cinq prochaines années, même si des défis tels que les contraintes de capacité du réseau et les gains d'efficacité devraient probablement empêcher une telle augmentation.

Parallèlement, le mix énergétique évolue. « Au premier semestre, 70 % de la nouvelle production d'électricité provenait de l'éolien et du solaire », a-t-il souligné, évoquant également la croissance du stockage par batteries . Malgré cela, l'intermittence des énergies renouvelables et la nécessité d'une production d'électricité pilotable ont mis en évidence l'importance persistante du gaz naturel. M. Rudnitzki a noté que le gaz naturel demeure un élément crucial du mix énergétique, notamment au Texas, où d'importantes incitations encouragent la production d'électricité à partir de gaz naturel afin de renforcer le réseau.

Défis liés à l'approvisionnement en électricité : une étude de cas au Texas

Un défi majeur en matière d'approvisionnement en électricité réside dans le décalage entre la demande et la capacité des fournisseurs d'énergie à réaliser de nouveaux raccordements. Rudnitzki a présenté un scénario hypothétique où une entreprise du secteur intermédiaire a besoin d'électricité pour une nouvelle usine de traitement, mais doit attendre plusieurs années pour obtenir un raccordement au réseau.

Comme l'a indiqué Rudnitzki, « une entreprise du secteur intermédiaire pourrait demander de l'électricité au fournisseur, mais ce dernier pourrait être incapable de la fournir avant 2030, ce qui retarderait la mise en service de la centrale de plusieurs années ». Ce délai, qui pourrait initialement engendrer un retard supplémentaire de 18 mois sur un calendrier de projet prévu de 18 mois, s'étend souvent bien au-delà en raison de problèmes systémiques et d'une demande accrue en électricité, notamment dans des régions comme le Texas.

Dans ces cas-là, les entreprises du secteur intermédiaire doivent envisager des solutions énergétiques alternatives , car les fournisseurs d'énergie traditionnels ne peuvent pas respecter les délais impartis. L'expérience de Rudnitzki auprès de ces entreprises met en lumière cette préoccupation croissante : « Il ne s'agit pas seulement d'avoir besoin d'électricité, mais aussi d'éviter de présenter à son fournisseur une facture d'électricité mensuelle plus élevée que celle de ses concurrents », a-t-il déclaré.

Solutions énergétiques pour combler le fossé

Pour répondre aux besoins en énergie malgré les retards, les entreprises du secteur intermédiaire disposent de plusieurs options, que Rudnitzki a classées en trois approches de base :

Équipements à moteur thermique : L’utilisation d’équipements de compression à moteur thermique fonctionnant au gaz naturel est une solution courante lorsque les entreprises rencontrent des difficultés d’accès à l’électricité, que ce soit en raison d’un approvisionnement limité ou différé. Cette approche est particulièrement intéressante lorsque le gaz naturel est disponible sur place. Selon M. Rudnitzki : « Si l’installation doit déjà être alimentée en électricité, il est parfois plus rentable de l’électrifier entièrement, en consommant 30 MW au lieu de seulement 15 MW. Toutefois, si le poste de transformation local ne peut fournir que 15 MW, il est préférable d’opter pour des compresseurs à moteur thermique afin d’éviter le recours à une production d’électricité supplémentaire sur site. »

Location de groupes électrogènes : La location de groupes électrogènes est une solution efficace pour pallier les coupures de courant de courte durée. Rudnitzki décrit cette option comme étant adaptée aux besoins énergétiques temporaires : « La location de groupes électrogènes est idéale lorsqu'on a besoin d'une solution rapide et ponctuelle. »

Micro-réseaux : Face à des coupures de courant prolongées, les micro-réseaux deviennent une solution plus rentable. « L’intérêt économique des micro-réseaux se justifie pleinement lorsqu’il s’agit de pallier des coupures de trois, quatre ans, voire plus », a souligné Rudnitzki. Les micro-réseaux sont généralement des installations clés en main à long terme, intégrant des moyens de production d’électricité, des appareillages de commutation et, le cas échéant, des transformateurs.

Micro-réseaux : une solution à plus long terme

Les micro-réseaux sont de plus en plus considérés comme une solution efficace pour pallier les coupures de courant dans les industries énergivores, notamment celles qui exigent une alimentation électrique stable et fiable. Bien que le coût initial de construction d'un micro-réseau puisse paraître élevé comparé à la location ou à l'utilisation d'équipements motorisés, les avantages à long terme peuvent compenser ces coûts dans les situations où le rétablissement du courant pourrait prendre des années.

« L’intérêt économique des micro-réseaux se révèle pleinement lorsqu’on considère des besoins énergétiques temporaires sur trois à cinq ans », a déclaré Rudnitzki. Il a souligné que l’intégration des énergies renouvelables , du stockage par batteries et de la production locale d’électricité offre une sécurité accrue, réduisant la dépendance aux services publics traditionnels et atténuant les risques liés à la volatilité du réseau électrique.

Défis liés à la disponibilité et à la planification de l'énergie

Un problème majeur auquel les entreprises sont confrontées est l'impossibilité d'accéder à l'électricité en temps voulu, souvent en raison des longs délais de traitement des demandes par les fournisseurs . Comme l'explique Rudnitzki : « Ce n'est pas tant le manque d'électricité qui pose problème ; il y a effectivement souvent des pénuries. Mais le problème, c'est que les délais de traitement des demandes par les fournisseurs sont tellement longs qu'il peut s'écouler un an avant qu'une réponse ne soit apportée. Ainsi, même si l'électricité est disponible, l'attente est longue. »

Une fois la demande de raccordement examinée, les entreprises de distribution d'électricité constatent souvent la nécessité d'installer des équipements spécifiques pour garantir une distribution d'énergie sûre et stable. Ces équipements peuvent inclure des transformateurs, des interrupteurs, des réenclencheurs et des disjoncteurs. Or, les délais de livraison de chacun de ces éléments peuvent être importants en raison de problèmes d'approvisionnement, certaines entreprises peinant même à tout installer dans les temps, faute de personnel suffisant.

Face à de tels retards, les entreprises doivent souvent revoir leurs prévisions. « On s'attendait à certains délais d'interconnexion en se basant sur l'expérience passée, et on se rend compte qu'on ne peut pas simplement brancher le câble et espérer avoir du courant », explique Rudnitzki. Par conséquent, les entreprises doivent explorer des solutions d'alimentation alternatives pour pallier les coupures de courant en attendant la finalisation de leur raccordement au réseau.

Compression par moteur pour réduire la demande d'électricité

Une solution potentielle pour les entreprises ayant besoin d'une alimentation électrique immédiate consiste à utiliser des compresseurs entraînés par moteur thermique . Rudnitzki a souligné que l'utilisation de ces compresseurs pour la compression de l'air entrant et/ou des résidus pourrait réduire la demande des clients en électricité provenant du réseau. Cette approche pourrait s'avérer particulièrement avantageuse dans les régions où l'infrastructure du réseau électrique est peu fiable.

Un autre avantage des solutions à moteur thermique, notamment pour les entreprises gazières, est qu'elles sont souvent entièrement couvertes. Comme le souligne Rudnitzki : « Le gaz utilisé pour alimenter l'équipement de compression est simplement restitué au producteur. Et si ce dernier paie cher la consommation de gaz dans votre installation, il en tire également un profit important sur le marché, ce qui le rend moins sensible aux fluctuations du marché. »

Cependant, malgré son efficacité, le recours aux moteurs à essence présente des inconvénients. Si ces derniers peuvent être performants, leurs émissions sont souvent plus élevées que celles des moteurs électriques . Ce point est particulièrement important dans le contexte des objectifs de réduction des émissions et de développement durable . « Les moteurs à essence sont propres, mais le réseau électrique, notamment au Texas, est plus propre en termes d'équivalent CO₂ », a déclaré Rudnitzki. Les entreprises soucieuses de réduire leurs émissions risquent de se retrouver en contradiction avec leurs objectifs si elles dépendent trop des moteurs à essence .

Un groupe électrogène de secours installé chez Kristen Distribution à Byron, au Texas.

De plus, les moteurs à essence nécessitent un entretien plus poussé et leur disponibilité est moindre en cas de mauvais entretien. « Un moteur à essence est un système complexe comportant davantage de pièces mobiles qu'un moteur électrique ; il faut donc redoubler d'efforts pour assurer sa disponibilité », a expliqué Rudnitzki.

Production d'énergie locative : une solution énergétique à court terme

Une autre option viable pour garantir l'approvisionnement en électricité est la location de groupes électrogènes, généralement utilisée pour des besoins ponctuels. Rudnitzki qualifie d'« ingénieuse » une solution consistant en des remorques équipées de turbines. Pour les petites surfaces, comme celles de la région de Marcellus Shale , la location de groupes électrogènes à turbines peut s'avérer très efficace. « C'est une excellente solution », affirme-t-il, « notamment pour les clients de la région de Marcellus, qui disposent de très peu d'espace, et encore moins pour une production d'électricité sur site. »

Cependant, les éoliennes de location présentent certains inconvénients. Leurs performances se dégradent en altitude et/ou à des températures extrêmes. Rudnitzki cite une perte de 25 % de la puissance disponible lorsque les éoliennes sont déployées en altitude et à des températures élevées. De plus, « plus la taille de l'éolienne est importante, meilleur est généralement son rendement », mais la panne d'une éolienne, quelle qu'en soit la raison, entraîne une perte de capacité considérable. Enfin, en cas de fluctuations de la charge du site, il est possible que l'éolienne ne fonctionne pas toujours à pleine capacité, ce qui peut impacter les intervalles d'entretien et la consommation de carburant.

Une alternative aux turbines est constituée par les générateurs à moteur alternatif , qui peuvent contribuer à résoudre les problèmes mentionnés précédemment, selon leur conception. Toutefois, les tarifs de location des moteurs sont généralement plus élevés, les exigences en matière d'exploitation et de maintenance sont plus importantes, et ils nécessitent souvent plus d'espace pour une même puissance requise.

Solutions de micro-réseaux : une approche durable à long terme

Le concept de micro-réseaux offre une solution innovante aux défis énergétiques, en proposant une infrastructure électrique plus pérenne et durable. Les micro-réseaux peuvent être conçus pour fournir une alimentation de secours non seulement au client, mais aussi, dans de nombreux cas, au réseau électrique principal. Rudnitzki explique : « Le principe est simple : vous nous fournissez du gaz et nous vous fournissons de l’électricité à la tension souhaitée. Nous délimitons notre petite parcelle de terrain ; le gaz entre et l’électricité sort . »

Les micro-réseaux présentent des avantages particuliers sur les marchés déréglementés comme ERCOT, où les entreprises peuvent se prémunir contre les fluctuations du prix de l'électricité et éviter le risque de fortes hausses de prix une fois l'interconnexion au réseau effectuée. En surveillant les prix en temps réel, les entreprises peuvent activer leur micro-réseau lorsque les prix du marché de l'électricité sont élevés, maîtrisant ainsi leurs coûts énergétiques globaux et limitant leur exposition à la volatilité du marché.

Toutefois, la mise en place d'un micro-réseau n'est pas sans difficultés. Elle exige un investissement initial important – généralement de 1 000 à 2 000 dollars par kilowatt pour l'installation – ce qui la rend souvent moins intéressante pour les besoins à court terme. De plus, l'exploitation et la maintenance des micro-réseaux nécessitent des compétences spécialisées, qui ne sont pas toujours facilement disponibles au sein des entreprises concentrées sur leurs activités principales.

Ces problèmes peuvent être résolus en s'associant à une entreprise qui construira et louera une centrale clé en main, détenue, exploitée et entretenue par un tiers (comme RPower). Dans le cas de RPower, le permis environnemental appartient au propriétaire du micro-réseau, ce qui évite souvent le regroupement avec le permis détenu par le client consommateur d'électricité.

Un autre avantage clé d'un micro-réseau réside dans la possibilité de générer des revenus grâce à la gestion économique de la production et aux services d'intervention d'urgence. Par exemple, lors de flambées des prix de l'électricité, les entreprises peuvent produire de l'électricité sur site et la revendre au réseau. De même, sur des marchés comme ERCOT, la participation à des programmes tels que le programme 4CP (Four Coincident Peak) permet aux entreprises de compenser les coûts liés à la demande en réduisant leur consommation pendant les périodes de pointe. RPower, fournisseur d'électricité au détail et entité de planification qualifiée de niveau 4 au sein d'ERCOT, forte de plusieurs décennies d'expérience dans la gestion de l'énergie et les équipements de production d'électricité , est idéalement placée pour optimiser la valeur et la disponibilité des actifs de production, a déclaré Rudnitski.

Conclusion

Face à la demande énergétique croissante et aux difficultés des réseaux électriques à suivre le rythme, les entreprises pétrolières et gazières recherchent des solutions énergétiques alternatives. Si les compresseurs à moteur thermique et les groupes électrogènes de location offrent des solutions à court terme, les micro-réseaux constituent une solution durable et pérenne pour la fiabilité de l'approvisionnement en énergie et la maîtrise des coûts. Malgré les défis liés aux coûts initiaux, à l'exploitation et à la maintenance, les micro-réseaux permettent aux entreprises non seulement de sécuriser leur approvisionnement en énergie, mais aussi de générer des revenus et de réduire leur exposition à la volatilité des prix du marché.

Comme le souligne Rudnitzki, « vous ne gaspillez pas votre argent en loyers, car vous en gagnez au passage ». L’évolution des solutions de production d’énergie – qu’il s’agisse de moteurs à gaz, de turbines ou de micro-réseaux – représente un changement significatif vers des infrastructures énergétiques plus décentralisées, flexibles et financièrement viables pour les industries confrontées aux exigences du paysage énergétique moderne.

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À propos de RPower | Fondée en 2021, RPower est une entreprise spécialisée dans la production d'énergie, proposant des solutions de production d'énergie principale et de secours. RPower se spécialise dans la fourniture d'énergie aux entreprises dont les besoins sont critiques, notamment les secteurs des centres de données et du pétrole et du gaz . L'équipe d'analystes et d'ingénieurs de RPower possède une solide expérience dans le secteur de l'énergie électrique et accompagne les grands clients industriels et les entreprises de services publics dans le développement de projets de production d'énergie, l'exploitation et l'optimisation d'actifs, le financement de projets et la vente d'énergie au détail.