Le facteur-clé pour une pénétration à 100 % des énergies renouvelables dans les mines isolées en Arctique

Historiquement, les mines éloignées en Arctique ont principalement recours au carburant diesel importé pour la production d’électricité : une solution coûteuse, car le prix du diesel dépasse 1 $ CA le litre. En tenant compte des coûts et des tendances lourdes, comme les changements climatiques et la volonté de réduire les émissions de gaz à effet de serre, les exploitations minières sont plus que jamais exhortées à réduire leur consommation de carburant. Bon nombre de sites miniers ont accès à des ressources éoliennes et solaires saisonnières de premier ordre, le recours à la production d’énergie renouvelable devient ainsi une occasion en or de réduire les émissions et les coûts.

De nos jours, de nombreuses mines visent une pénétration à 100 % de l’énergie renouvelable en intégrant l’énergie éolienne et solaire ainsi que le stockage d’énergie pour répondre à leurs besoins en électricité. Toutefois, la tâche ne sera pas facile, surtout dans l’Arctique. La variabilité de l’énergie éolienne et solaire rend impératif le stockage à longue durée de l’énergie. Selon l’exploitation, une capacité de stockage d’au moins six à dix heures est requise pour atteindre un tel niveau de pénétration d’énergies renouvelables, et peut-être plus si la charge est inflexible.

L’approche normalisée pour les applications de stockage de longue durée consiste à utiliser une batterie au lithium-ion, mais en raison du faible rapport puissance-énergie, cette batterie est souvent surdimensionnée, ce qui en fait peut être une solution coûteuse pour stocker de l’énergie sur une longue période. D’autres technologies sont souhaitables.

Les technologies de stockage d’énergie par pompage et par air comprimé sont des options possibles pour le stockage d’énergie à long terme, mais elles comportent toutes deux des contraintes géographiques et leur efficacité est de moyenne à faible. Par contre, les accumulateurs à circulation sont de plus en plus utilisés pour les applications de stockage d’énergie de longue durée. Voici cinq avantages uniques des accumulateurs à circulation pour les installations dans l’Arctique :

1. La capacité de moduler le rapport puissance-énergie, afin de réduire les coûts par mégawattheure si la durée de stockage augmente. Ils sont par ailleurs composés de matériaux moins coûteux que d’autres technologies.
2. Un temps de réponse comparable à d’autres technologies de batterie, qui est actuellement limité par le temps de réponse de l’onduleur ou du contrôleur, démontrant la capacité de fournir à la fois des services en réseau de courte durée et un stockage de longue durée.
3. La capacité de fonctionner à une profondeur de décharge de 100 % avec une dégradation minimale sur plusieurs dizaines de milliers de cycles. Un minimum d’entretien et d’intervention du fournisseur est requis, ce qui permet de réduire ses visites au site minier.
4. Les accumulateurs à circulation se chauffent pour maintenir le système à la température de fonctionnement désirée afin de résister aux climats rigoureux de l’Arctique (températures sous -40 °C). Les réservoirs d’électrolyte contiennent aussi de l’énergie thermique, et le système se refroidit lentement s’il tourne au ralenti pendant de courtes périodes, généralement pour plusieurs heures.
5. Enfin, de nombreux fournisseurs offrent des systèmes modulaires entièrement conteneurisés, ce qui permet d’en faciliter l’installation sur place et de réduire les coûts. Les systèmes modulaires offrent une certaine flexibilité si la durée de vie de la mine est courte : à la fermeture de la mine ils peuvent être déplacés vers une autre mine.

Malgré les nombreux avantages des accumulateurs à circulation, je ne veux pas oublier de mentionner les défis à relever pour réussir un déploiement dans une région éloignée comme l’Arctique. Les accumulateurs à circulation nécessitent de trois à quatre fois plus de conteneurs que des batteries au lithium-ion de capacité similaire. Puisque les conteneurs doivent être transportés vers un chantier éloigné, les coûts de livraison initiaux par mégawattheure seront plus élevés et la logistique de la livraison sera plus complexe. Plus les besoins en espace sont grands, plus les coûts des installations de production d’énergie seront élevés. Comme c’est le cas pour toutes technologies de batterie déployées dans l’Arctique, elles doivent être munies de radiateurs et d’isolation supplémentaires pour prévenir le gel lorsque le système tourne au ralenti pour une période prolongée. Les accumulateurs à circulation offrent un faible taux d’efficacité aller-retour (70 à 80 %). Les répercussions du climat arctique sur l’efficacité du système demeurent relativement inconnues, car peu de systèmes ont été déployés en régions froides. Nous connaîtrons mieux les effets des rigueurs arctiques lorsque d’autres systèmes seront déployés dans de tels endroits.

La résolution de ces problèmes est une étape-clé pour permettre le déploiement des accumulateurs à circulation dans les régions éloignées de l’Arctique. Les accumulateurs à circulation sont une technologie unique de stockage d’énergie qui est actuellement un facteur-clé à la réalisation d’une pénétration à 100 % des énergies renouvelables. La volonté croissante de réduire la consommation de combustibles fossiles et d’exploiter les ressources locales pour la production d’électricité dans les sites miniers éloignés constitue une excellente occasion.