Les climatiseurs écoénergétiques économisent l’électricité exactement au moment où le réseau est le plus sollicité.
L’été approche à grands pas dans l’hémisphère nord et la climatisation va bientôt monter en puissance. La plupart des marchés de l’électricité américains atteignent des sommets estivaux, ce qui signifie que les niveaux les plus élevés de demande d’électricité se produisent en été. En particulier avec les quantités croissantes d’énergie renouvelable sur le réseau, ces chaudes journées d’été peuvent être un défi de taille.
Prenons l’exemple de la Californie. Les températures extrêmes de l’été dernier dans l’ouest des États-Unis ont conduit la demande d’électricité à dépasser l’offre, ce qui a entraîné des pannes les 14 et 15 août. Pour l’été 2021, le CAISO «continue de voir des défis potentiels pour répondre à la demande pendant les vagues de chaleur extrêmes» et les gestionnaires de réseau de l’Ouest se préparent à un «été aux articulations blanches».
Aujourd’hui, je veux demander si l’efficacité énergétique peut aider. Judson Boomhower, alun de l’Institut de l’énergie, et moi avons publié l’année dernière un article intitulé «Les investissements dans l’efficacité énergétique livrent-ils au bon moment? Nous constatons que le programme de rabais sur les climatiseurs du sud de la Californie Edison permet d’économiser beaucoup d’énergie. Mais, plus important encore, nous constatons que le programme permet d’économiser de l’énergie exactement au bon moment, lorsque les économies sont les plus précieuses et que le réseau électrique est sollicité.
Étude d’événement
Notre recherche a été rendue possible grâce aux riches données horaires au niveau des ménages sur la consommation d’électricité généreusement partagées par le SCE (bien qu’elles n’aient joué aucun rôle dans l’étude). Au cours de notre période d’échantillonnage, 6 000 ménages ont reçu une remise pour l’installation d’un nouveau climatiseur central éconergétique. Nous comparons le changement de leur utilisation pendant les journées chaudes aux changements pour des clients non participants similaires – une analyse des différences dans les différences – pour mesurer les économies d’énergie.
La figure ci-dessous montre les estimations d’une «étude d’événement» standard. Nous utilisons des données horaires de juillet et août et contrôlons la météo et d’autres variables. Ce chiffre nous permet de voir comment la consommation d’électricité a changé en moyenne lorsqu’un ménage a installé un nouveau climatiseur écoénergétique dans le cadre du programme.
La consommation d’électricité est essentiellement stable au cours des trois années précédant le remplacement du climatiseur. Ensuite, l’année où un ménage installe un nouveau climatiseur – normalisé à zéro dans la figure ci-dessus – la consommation d’électricité diminue de 0,2 kilowattheure par heure. La consommation d’électricité est alors à nouveau essentiellement stable au cours des trois années suivantes après le remplacement.
Conclusion : Lorsqu’un ménage installe un nouveau climatiseur, sa consommation d’électricité en juillet et en août diminue de 0,2 kilowattheure par heure. Une ampoule LED typique utilise 8 watts, ce qui équivaut donc à éteindre 25 LED. Ces ménages utilisent en moyenne 1,5 kilowattheure par heure en juillet et en août, ce qui représente une diminution d’environ 13% de la consommation totale d’électricité des ménages.
Des économies plus importantes pendant les journées chaudes
Ce sont des économies d’énergie importantes. Mais ce qui est particulièrement intéressant, c’est que les économies sont plus importantes lors des journées chaudes. La figure ci-dessous représente les économies d’électricité estimées par rapport aux températures moyennes quotidiennes.
Les jours froids et doux, il n’y a pratiquement aucune économie d’énergie. Cela a du sens, car les ménages n’utilisent pas la climatisation ces jours-là. Cependant, entre 70 et 100 degrés, il existe une relation abrupte et approximativement linéaire entre la température et les économies d’énergie. Comme prévu, les climatiseurs travaillent plus dur les jours chauds, donc il y a plus d’économies grâce à une unité plus écoénergétique. Les jours les plus chauds, les économies d’énergie dépassent 0,4 kilowattheure par heure.
C’est assez d’économies d’énergie pour avoir de l’importance. Le remplacement de 500 000 climatiseurs, par exemple, pourrait réduire la demande de pointe de la Californie de 200 MW (soit 500 000 x 0,4 kW). En termes d’équilibrage du réseau, cela a à peu près le même impact que 200 MW de stockage de batteries ou une centrale de gaz naturel de 200 MW.
Implications pour le réseau
Ainsi, nous constatons que les économies d’énergie générées par les climatiseurs écoénergétiques sont particulièrement importantes par temps chaud. C’est, bien sûr, exactement au moment où le réseau est sollicité et les économies d’énergie sont les plus précieuses. Nous montrons dans l’article que les prix de gros de l’électricité et les prix de la capacité sont nettement plus élevés pendant les mois d’été.
Dans l’ensemble, nous constatons que la «prime de synchronisation» pour la climatisation en Californie est de 40%. Autrement dit, nous constatons que la climatisation écoénergétique est 40% plus précieuse qu’un investissement qui économise la même quantité d’énergie à toutes les heures de l’année. En revanche, nous constatons que les primes de synchronisation pour l’éclairage écoénergétique, les laveuses et les réfrigérateurs sont tous proches de 0%, de sorte que ces investissements ne sont pas disproportionnés pendant les périodes où l’énergie est la plus précieuse.
Faites-le avec la demande
Ce qui nous ramène aux chaudes journées d’été au coin de la rue. L’opérateur de système indépendant californien travaille d’arrache-pied pour préparer le marché californien aux pics de demande de cet été. Il est prévu d’augmenter la capacité du côté de l’offre, de mettre en ligne des projets de stockage sur batterie et d’améliorer les protocoles de communication pour éviter que les pannes de l’été dernier ne se répètent.
Mes collègues Severin, Meredith et Catherine ont tous écrit sur le potentiel pendant les périodes de pointe pour que la demande du marché fasse plus (ici, ici et ici). Severin demande « Pourquoi ne pas le faire avec la demande? » et l’été dernier a même pris Twitter pour implorer les Californiens d’utiliser moins de climatisation.
Je suis d’accord avec eux. Comment ne pourais-je pas? Mais en plus de mieux répondre à la demande, nous devrions également optimiser nos programmes d’efficacité énergétique. Les services publics d’électricité de Californie consacrent plus de 600 millions de dollars par an à des programmes d’efficacité énergétique. Nous devons nous assurer que nous accordons la priorité aux investissements qui créent la plus grande valeur économique et aident à prévenir les pannes de courant.
Citation suggérée : Davis, Lucas. «L’efficacité énergétique peut-elle aider à éviter les pannes de courant?» Blog de l’Institut de l’énergie, UC Berkeley, 24 mai 2021, https://energyathaas.wordpress.com/2021/05/24/can-energy-efficiency-help-avoid-blackouts/
Judson et Lucas Davis, «Les investissements dans l’efficacité énergétique livrent-ils au bon moment?» American Economic Journal : Applied Economics, 2020, 12 (1), 115-139.