Introduction

Alors que divers pays s’efforcent de réduire leurs émissions de gaz à effet de serre (EGS) et de diversifier leur approvisionnement en énergie, de nombreux gouvernements ont investi des capitaux et des ressources substantiels dans l’énergie éolienne et solaire et dans d’autres sources de production d’énergie renouvelable apparentées. Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), en 2009, les énergies renouvelables comptaient pour 13,1 % de l’approvisionnement en énergie primaire de la planète et la production d’énergie renouvelable devrait tripler entre 2009 et 2035². Toutefois, la croissance et les avantages environnementaux importants de l’énergie renouvelable ne sont pas sans conséquence. L’augmentation impressionnante des énergies éolienne et solaire connectées au réseau a occasionné des effets inattendus, notamment une baisse du contrôle de la distribution, des problèmes de fiabilité et de qualité de l’énergie, des préoccupations quant à la stabilité du réseau local, des surplus d’énergie de base et finalement, des problèmes liés aux prix de l’électricité et aux coûts facturés aux clients. Les caractéristiques intrinsèques des ressources solaire et éolienne variables ont également modifié et compliqué la manière dont les opérateurs de réseau doivent utiliser les ressources d’approvisionnement nucléaire et thermique traditionnelles de base, ce qui a pour effet de transformer les activités traditionnelles du marché de l’électricité et l’économie qui s’y rattache. C’est ici que le stockage d’énergie entre en ligne de compte…

La nouvelle catégorie de technologies de stockage d’énergie, lesquelles évoluent rapidement, pourrait améliorer et maximiser les actifs de l’infrastructure énergétique existante et atténuer bon nombre de problèmes liés à la croissance récente de l’énergie renouvelable et à l’adaptation nécessaire des systèmes électriques connexes. Le présent article se penche sur les technologies commerciales de stockage énergétique qui voient rapidement le jour, etce, dans le contexte des systèmes électriques traditionnels qui cherchent à s’adapter à un afflux d’énergie renouvelable. Cet article se divise en quatre parties :

I. Problèmes courants liés à l’intégration d’un approvisionnement important en énergie renouvelable

L’afflux de sources de production d’énergie renouvelable dans le portefeuille énergétique de nombreux territoires en Amérique du Nord a totalement changé la nature, la réglementation et l’économie traditionnelle des marchés de l’énergie partout sur le continent. L’Union européenne (UE) a également eu à composer avec des problèmes analogues résultant des mesures incitatives en matière d’énergie renouvelable appliquées par des pays membres de l’UE au cours de la dernière décennie. Les opérateurs de système électrique doivent maintenant effectuer leurs activités de manière à s’adapter aux énormes fluctuations d’énergie et de fiabilité liées à la production variable d’énergies éolienne et solaire, laquelle est largement influencée par la disponibilité des ressources, et s’assurer de ne pas émettre de signaux. Le besoin de s’adapter à la situation et de faire face aux problèmes qui s’y rattachent est particulièrement urgent dans le cas des systèmes électriques où des actifs de base qui produisent principalement moins d’émissions, mais dépendent de sources de production nucléaire ou de sources de production hydroélectrique importante qui répondent plus lentement, comme c’est le cas en Ontario. Cependant, des problèmes du même ordre peuvent toucher des systèmes électriques dotés d’actifs de base constitués de sources de production au gaz locales ou importées qui répondent plus rapidement, car ces systèmes doivent s’améliorer, opérer et fonctionner malgré le nouvel approvisionnement intermittent en énergie renouvelable, de même que s’adapter à ce dernier, dans une mesure que les opérateurs de système et les ingénieurs des installations n’avaient jamais imaginée.

Dans un premier temps, les modèles traditionnels de distribution ont été modifiés afin de faciliter l’atteinte des objectifs des politiques en matière de production d’énergie renouvelable et les investissements afférents à cette production, en permettant la connexion des sources de production d’énergie renouvelable au réseau et leur priorité sur d’autres sources de production d’électricité relativement à la distribution⁴. Les coûts de telles mesures sont également répartis entre les contribuables.

Sur le marché, les marchés types d’acquisition de production d’énergie renouvelable, qui ont été introduits à une époque où des modalités tarifaires fermes étaient nécessaires à l’obtention de financement, prévoient généralement que même lorsque des approvisionnements excédentaires entrainent l’effondrement des prix de gros de l’électricité, les prix à la consommation de l’électricité dans les territoires alimentés en énergie renouvelable demeurent élevés. Les contribuables doivent payer les prix qui ont été fixés par les gouvernements dans le but d’encourager les investissements favorisant le changement dans les énergies renouvelables. Ces coûts peuvent être importants et ne pas être visibles dans le prix du marché, car ils sont plutôt intégrés à des prix majorés plus répartis qui sont par ailleurs intégrés aux factures des clients. L’Ontario, la Californie et l’Allemagne sont tous des territoires qui ont largement investi dans l’énergie renouvelable et qui ont tous actuellement des taux forfaitaires à la consommation de l’électricité beaucoup plus élevés⁶.

Le moment où l’énergie renouvelable est produite peut également poser des problèmes additionnels, même en présence de ressources solaires moins incertaines. Les programmes d’énergie solaire de la Californie sont issus de dynamiques d’approvisionnent en électricité qui auraient forcé l’État à faire face à d’importantes pénuries d’électricité et à déprendre d’importations d’électricité de manière précaire afin de répondre à sa demande en énergie. Les programmes d’énergie solaire de la Californie ont été couronnés d’un immense succès, surtout dans le secteur résidentiel, où 15,4 % de l’approvisionnement énergétique de l’État provient maintenant de la production d’énergie renouvelable⁸. En outre, les ressources thermiques actuelles sont peut-être insuffisantes pour fournir le degré et le type de souplesse requis pour intégrer efficacement l’approvisionnement existant et croissant en énergie renouvelable. De plus, le public s’oppose considérablement au choix de l’emplacement et au coût de développement de toute installation énergétique d’importance alimentée au charbon ou au gaz, et encore davantage à toute installation thermique qui remplirait l’unique fonction de soutenir le réseau et le système lors des fluctuations des énergies renouvelables. Par conséquent, le besoin de trouver une solution de rechange modulable, peu coûteuse et à faible taux d’émission pour résoudre les problèmes d’énergie renouvelable mentionnés ci-dessus est évident et urgent.

L’énergie verte a besoin d’une solution.

Les innovateurs de partout dans le monde ont abouti à la même conclusion : au cours des trois dernières années, le marché mondial a connu une croissance phénoménale en ce qui a trait au développement, à la mise en place et à la commercialisation d’une vaste gamme de technologies de stockage énergétique destinées à fournir aux systèmes électriques évoluant rapidement, la souplesse requise pour maximiser les actifs énergétiques existants. Voici donc un aperçu de certaines de ces technologies de pointe.

II. Aperçu des technologies commerciales de stockage énergétique actuellement disponibles

Le « stockage d’énergie » est un système qui est élaboré et qui fonctionne dans le but d’emmagasiner l’énergie électrique, d’en assurer

l’approvisionnement et de la redistribuer vers des systèmes électriques à l’aide de technologies à faible taux d’émission ou sans émission¹⁰.

La liste actuelle des technologies de stockage énergétique commercialisées qui sont déjà en mesure d’apporter un soutien fiable au réseau et de fournir des services d’intégration de l’énergie renouvelable comprend, sans s’y limiter, les systèmes suivants¹². De même, l’Ontario a récemment fait l’annonce d’un programme qui procura 50 MW de stockage énergétique en 2014¹³. Chacun de ces deux projets fait l’objet d’une analyse plus détaillée dans la Partie Ill, ci-dessous. Étant donné l’état d’avancement des technologies de stockage énergétique commerciales et les activités d’acquisition en cours, nous prévoyons une augmentation importante du nombre de ces technologies et de leurs types au cours des cinq prochaines années.

Ill. Présentation des principaux développements de politiques et de règlements en Amérique du Nord qui encouragent le stockage d’énergie

Depuis les deux dernières années, des développements importants en matière de politiques et de règlements sur l’énergie ont lieu. Ces développements ont facilité l’augmentation du stockage d’énergie et continueront à le soutenir afin de maximiser l’efficacité et la souplesse de l’actif énergétique nécessaire aux systèmes électriques en évolution rapide. Ils peuvent être regroupés en deux catégories :
(i) les décisions sur la réglementation de l’énergie et (ii) les initiatives d’acquisition de stockage énergétique.

(i) Décisions sur la réglementation de l’énergie

La Federal Energy Regulatory Commission (FERC) aux États-Unis a travaillé à faciliter la mise en place de solutions de stockage énergétique au moyen de décisions rattachées à la régulation de la fréquence et à des services de réglementation sur la rapidité de la réponse (SRRR). L’utilisation de SRRR aide les opérateurs de système à s’adapter aux changements de consommation d’électricité à court terme, qui autrement affecteraient la stabilité d’un système électrique, en contribuant à l’harmonisation de la production et de la consommation et en ajustant la production de manière à maintenir la fréquence souhaitée. Les SRRR sont d’une rapidité et d’une précision (en intervalle de secondes) inaccessibles aux producteurs traditionnels en raison des limites d’adaptation de ces derniers. Deux ordonnances relativement récentes de la FERC (soit la 784 et la 755) favorisent la compétitivité sur le marché et l’efficacité des systèmes de transport grâce à cette forme de stockage énergétique.

• Ordonnance 755 de la FERC ‒ L’ordonnance Frequency Regulation Compensation in the Organized Wholesale Power Market exige que les organisations de transport régionales et que les opérateurs de système indépendants adoptent une méthode de compensation en deux parties et axée sur le marché en ce qui concerne les services de régulation de la fréquence qui comprend : (i) une capacité de paiement qui compense les coûts de renonciation et (ii) un paiement au rendement basé sur le marché qui récompense les ressources en évolution rapide, comme les batteries, les véhicules électriques et les volants.
• L’ordonnance 784 de la FERC vient compléter les exigences de paiement au rendement établies par l’Ordonnance 755 de la FERC et exige que les services publics de transport prennent en considération deux paramètres additionnels ‒ la vitesse et la précision.‒ au moment d’évaluer les ressources de régulation, notamment le stockage d’énergie et les sources de production traditionnelles. Par nature, les technologies de stockage énergétique sont en général des ressources offrant un temps de réponse plus rapide qui est excellent en vitesse, en précision et dans la capacité de croître rapidement. L’ordonnance 784 de la FERC revoit également les exigences en matière de comptabilité et de production de rapports quant aux transactions qui serapportent à l’utilisation de dispositifs de stockage d’énergie dans les activités de services publics. Ces changements ont suscité des occasions d’utiliser des projets de stockage énergétique dans le marché des services auxiliaires.
• L’Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) a aussi pris des mesures récemment pour faciliter la classification des ressources de stockage énergétique sous l’appellation Wholesale Storage Load (WSL) afin de s’assurer que les actifs de stockage ne soient pas pénalisés dans les faits par des exigences de paiement de frais comparables à la vente au détail, liés à la demande et de tous les frais ascendants et connexes sur l’énergie stockée, alors qu’elles ne reçoivent que les paiements de gros lorsque l’électricité est retournée au système électrique¹⁴. De même, la Commission de l’énergie de l’Ontario examine également des solutions liées aux entraves réglementaires existantes imposées au stockage énergétique, dans le cadre des activités de son comité consultatif sur le réseau intelligent.

(ii) Initiatives d’acquisition de stockage énergétique

Au cours du dernier trimestre de 2013, la Californie et l’Ontario ont lancé des mesures d’acquisition de stockage énergétique qui créent un précédent et dont l’objectif est de maximiser les investissements connexes dans les énergies renouvelables et de s’attaquer aux problèmes parallèles du système.

Californie ‒ Le 17 octobre 2013, la CPUC a rendu sa décision sur le stockage d’énergie à la suite de plusieurs mois d’audiences sur le sujet. La CPUC a demandé que le stockage énergétique augmente à 1 325 MW d’ici 2020¹⁶. Ce programme suit l’adoption du projet de loi 2514 de la Californie, destiné à accroitre le stockage d’énergie dans l’État. Les objectifs précis de la décision de la CPUC sont exposés dans le tableau ci-dessous :

Objectifs visés en matière d’acquisition de stockage d’énergie (en MW)

Ontario ‒ Le 2 décembre 2013, l’Ontario a lancé son Plan énergétique à long terme (PELT) constatant que :

Les technologies de stockage de l’énergie ont le potentiel de révolutionner le système électrique, d’accroître son efficacité et de diminuer les coûts et d’augmenter la fiabilité pour le consommateur. Grâce au stockage, l’électricité peut être accumulée pendant les périodes de production à peu de frais, puis utilisée quand la demande et les prix sont en hausse. La technologie de stockage offre la possibilité d’accroître l’électricité exploitable provenant des sources d’énergie renouvelables¹⁸. Dans la mesure où les avantages pour les différents gouvernements, opérateurs de système électrique, producteurs, transporteurs, distributeurs et contribuables de même que ceux pour l’environnement exposés ci-dessous peuvent être réalisés de manière efficace, nous considérons que le stockage d’énergie pourrait fort bien être la solution à l’énergie verte.

Gouvernements

Le stockage énergétique offre la possibilité d’aider les gouvernements à réaliser des économies et à tirer des avantages politiques des investissements irrécupérables (qui sont souvent assez considérables) dans la production d’énergie renouvelable. Dans la mesure où le stockage énergétique permet aux sources d’électricité renouvelable de consolider leurs engagements en matière d’approvisionnement et de distribution, les gouvernements pourraient être à même de reporter ou d’éviter le développement et l’établissement de centrales à combustible fossile à haut taux d’émissions et ainsi de réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES).

Les gouvernements peuvent également renflouer les coffres des provinces en appuyant, à l’aide du stockage énergétique, l’exportation rentable de surplus d’énergie propre vers des territoires voisins afin de retirer des profits en gardant les excédents énergétiques en réserve jusqu’à ce qu’il y ait une demande et des tarifs intéressants. Les prix de l’énergie efficace et rentable qui résulteront de la souplesse offerte par le stockage énergétique pourraient aussi aider les gouvernements à attirer et à garder dans leur territoire les entreprises à forte consommation d’énergie et les emplois qui s’y rattachent.

Systèmes électriques et opérateurs du marché

Les systèmes électriques et les opérateurs du marché responsables des activités quotidiennes et de la fiabilité du réseau de production-transport d’électricité risquent de tirer profit le plus directement du stockage de l’énergie. Les activités des opérateurs de système s’amélioreront probablement considérablement grâce aux technologies de stockage énergétique qui augmentent la fiabilité de l’approvisionnement en électricité, stabilisent le réseau et facilitent les services auxiliaires et les services de qualité en matière d’énergie connexes. Le stockage pourrait fournir aux opérateurs de système la fiabilité, les réserves et la possibilité de distribution de ressources permettant une réponse immédiate pour soutenir les systèmes du réseau, ce qui constitue une solution de rechange efficace pour maintenir la fiabilité des réserves.

Producteurs

Le stockage de l’énergie pourrait renforcer l’efficacité et l’efficience du portefeuille énergétique, car les technologies dans le domaine permettront le stockage et la libération de l’énergie de façon à harmoniser davantage l’approvisionnent et la demande en électricité. De plus, le stockage améliore l’efficacité et la diversité globales du portefeuille énergétique en permettant aux décisions relatives à la production et à la distribution de refléter davantage les circonstances du marché et de mieux s’y adapter. Le stockage peut également permettre aux producteurs de mieux gérer et maximiser les mises hors tension habituelles et les conditions de maintenance et ainsi d’employer à meilleur escient les ressources en énergie propre.

Fournisseurs de services de distribution et de transport

Grâce au stockage de l’énergie, les fournisseurs de services de distribution et de transport profiteront d’un meilleur contrôle de la disponibilité de l’électricité. Les réseaux surchargés et ceux qui subissent de forts affaiblissements de ligne font souvent face à des problèmes au cours des périodes de pointe et d’exploitation intensive. Les technologies de stockage énergétique offrent la possibilité d’éliminer ou d’atténuer considérablement bon nombre de ces problèmes opérationnels des réseaux et peuvent reporter ou retarder les investissements d’importance dans l’infrastructure de la production, du transport et de la distribution en conservant l’approvisionnement nécessaire pour répondre aux demandes de pointe (MW) et à l’utilisation spécifique de l’énergie par la clientèle (MWh). En outre, le stockage pourrait probablement limiter le gaspillage d’électricité dû aux affaiblissements de ligne et favoriser la conservation tout au long de la chaîne énergétique, de la production à la consommation. Ainsi, les distributeurs et les transporteurs pourront agir avec plus de réactivité et d’efficacité et les contribuables pourront éviter les coûts controversés liés à la comptabilisation de tels manques d’efficacité qui leur sont imposés dans des tarifs d’électricité réglementés.

Contribuables

Les contribuables résidentiels et industriels devraient tirer profit des avantages et de la production et de l’optimisation du réseau qu’apportera probablement le stockage de l’énergie. Les contribuables sensibles à la qualité de l’énergie comme les centres informatiques et les grandes industries pourraient profiter d’une électricité de plus grande qualité, d’une baisse des pannes de réseau et de solutions de stockage énergétique d’appoint. Les contribuables des grandes industries qui sont d’importants consommateurs d’énergie pourraient également tirer profit directement des solutions de stockage énergétique qui permettent d’extraire et de stocker de l’électricité pendant les périodes où les coûts sont faibles et de retirer de l’énergie du stockage pendant les périodes de pointe. Cela permettra aux clients industriels majeurs de maximiser leurs processus et leur production. Dans un contexte élargi, le stockage de l’énergie entrainera, avec les technologies appropriées, l’ampleur et l’accumulation des ressources de stockage, une diminution des exportations d’énergie à bas prix et une réduction de la production nucléaire qui occasionnent une mauvaise gestion des approvisionnements d’énergie à faible teneur en carbone et qui engendrent des coûts évitables pour les contribuables.

Environnement

Les avantages environnementaux des sources d’énergie renouvelable sont limités par le besoin actuel d’un plus grand soutien de l’énergie thermique. Les solutions de stockage de l’énergie améliorent la fiabilité des sources de production électrique à faible taux d’émission ou à taux nul, et du même coup la confiance qu’elles inspirent, conformément à l’intention et à l’esprit originels des politiques sur l’énergie renouvelable.

Conclusion

Les systèmes électriques, de par leur nature, sont des ensembles complexes qui comportent plusieurs facettes et qui ont des effets sur la vie quotidienne de la plupart des gens. En outre, l’infrastructure électrique changeante et les investissements et les répercussions sur l’environnement qui s’y rattachent sont devenus des pierres angulaires de la majorité des économies occidentalisées. Des investissements récents dans la production d’énergie renouvelable réalisés par de nombreux territoires ont entrainé les coûts et les problèmes imprévus susmentionnés qui nécessitent une solution. Le stockage de l’énergie représente possiblement une grande partie de cette solution. Dans un secteur où il n’existe pas de solution magique qui profite à tous les intervenants, le stockage énergétique a le potentiel de devenir une petite, quoi qu’importante solution aux problèmes liés à l’énergie verte.

* Elisabeth (Lisa) Demarco est un associé chez Norton Rose LLP Fulbright et possède 15 années d’expérience dans le domaine du droit consacré au changement climatique, à l’énergie et la technologie propres. Elle représente plusieurs clients importants du secteur de l’énergie dans une grande variété du gaz naturel, d’électricité et sur les questions de stockage de l’énergie et ce, auprès des organismes de règlementation, de la Commission de l’énergie de l’Ontario et de l’Office national de l’énergie. Elle a  été professeure adjoint à l’Osgoode Hall Law School et donne régulièrement des conférences. Elle a été nommée dans le groupe consultatif du premier ministre, aujourd’hui entièrement constitué, sur les changement climatiques et continue de servir comme membre désigné dans le groupe de travail de l’Ontario sur l’énergie propre.

** Lauren Heuser est un associé chez Norton Rose Fulbright Canada SENCRL, srl, où elle pratique au sein du groupe de droit des affaires de la firme. Elle s’intéresse particulièrement à l’énergie et l’environnement. Mme Heuser est diplômé de la Faculté de droit de l’Université de Toronto depuis 2012, et a été admise au Barreau de l’Ontario en 2013.

¹  International Renewable Agency, FAQ’s : Renewable Energy (17 février 2014), en ligne: IEA  <http://www.iea.org/aboutus/faqs/renewableenergy/>.

²  Ibid.

³  Bien qu’en réalité les énergies renouvelables ne représentent pas encore une part suffisante des marchés de l’énergie pour supplanter entièrement les fournisseurs de charge de base traditionnels, l’objectif à long terme de certains territoires de compétence consiste à assurer que les énergies renouvelables comptent pour la majorité de leur approvisionnement énergétique. L’Allemagne, par exemple, s’est fixé l’objectif de voir 80 % de son approvisionnement en électricité provenir des énergies renouvelables d’ici 2050.

⁴  Voir par ex, Market Rule Amendment, SE 91, IESO.

⁵  « Sunny, windy, costly and dirty », The Economist (18 janvier 2014) à la p53.

⁶  Ontario, Plan énergétique à long terme de l’Ontario (2 décembre 2013), en ligne : <http://www.energy.gov.on.ca/docs/LTEP_2013_French_WEB.pdf>.

⁷ Energy Almanac, «Total electricity system power, Total System Power for 2012: Changes from 2011 » (17 février 2014), en ligne: <http://energyalmanac.ca.gov/electricity/total system power.html>.

⁸  « How to lose half a trillion euros », The Economist (12 octobre 2013) à la p 27.

⁹  Comme défini par l’Ontario Energy Storage Alliance (17 février 204), en ligne :

¹⁰ Clean Technica, Global grid Storage Market to reach $10.4 Billion in 2017 (12 février 2014), en ligne : Clean Technica <http://cleantechnica.com/2013/05/29/global-grid-storage-market-to-reach-10-4-billion-in-2017/>.

¹¹  Energy Storage Association, Energy Storage Technologies, en ligne : ESA : <http://energystorage.org/energy-storage/energy-storage-technologies>.

¹² M Kintner Mayer et al, National Assessment of Energy Storage for Grid Balancing ansd Arbitrage : Phase 1, WECC (17 février 2014), en ligne :  <http://energyenvironment.pnnl.gov/pdf/PNNL-21388_National_Assessment_Storage_Phase_1_final.pdf>.

¹³ LTEP, supra note 6.

¹⁴ Ordonnance de la CPUC, datée du 29 mars 2012, projet No 39917, Rulemaking on Energy Storage Issues, et  Nodal Protocol Revision Request (NPRR) 461, Energy Storage Settlements Consistent with PUCT Project No. 39917, approuvée par le conseil d’administration d’ERCOT le 11 décembre 2012, et ERCOT Pilot projects for new market services available from existing or emerging technologies (#40150).

¹⁵  AB 2514.

¹⁶ California Public Utilities Commission, Decision Adopting Energy Storage Procurement Framework and Design Program (Proposed Decision) (17 Octobre 2013), en ligne: CPUC <http://docs.cpuc.ca.gov/PublishedDocs/Published/GOOO/M078/K929/78929853.pdf>.

¹⁷  Supra note 6 à la p 83.

¹⁸ La California Public Utilities Commission a recensé de nombreux avantages liés au stockage énergétique dans l’ensemble des principales phases de la chaîne production/consommation : R.10-12-007, Energy Storage Framework Staff Proposal (Final), (3 avril 2012), en ligne : <http://www.cpuc.ca.gov/PUC/energy/electric/storage.htm>. R.10-12-007 CAP/sbf/oma.