Solutions hybrides: Un moyen efficicace pour une énergie propre

Les marchés de l'énergie subissent une transformation massive alors que les gouvernements du monde entier abandonnent progressivement les combustibles fossiles afin d’intégrer les énergies renouvelables. Cette tendance est clairement visible dans l'industrie minière, comme en témoignent les récents projets en Amérique du Sud et en Australie. Selon Bloomberg New Energy Finance, en 2018, les mines ont acheté 1 GW d'actifs de production d'énergie renouvelable ; ce montant a triplé pour atteindre environ 3,5 GW en 2019, dont 90% sont des solutions hybrides.

La demande d'électricité pour l'industrie minière devrait augmenter considérablement dans les années à venir : en effet, l'augmentation des profondeurs des mines en exploitation, la roche plus dure et les besoins accrus de dessalement de l'eau conduisent à une intensité énergétique plus élevée pour l'industrie. Alors que l'électrification des opérations et des véhicules réduit certaines émissions et génère des économies, les objectifs des parties prenantes de réduire les émissions dans le cadre des plans EESG (Environnement, Économie, Social et Gouvernance) augmentent la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique, ce qui nécessite en conséquence l’intégration de solutions production dites flexibles pour équilibrer la forte intermittence des énergies renouvelables.
En Afrique, le secteur minier est confronté à de nombreux défis, l'accès au réseau électrique et la fiabilité du réseau étant les plus importants. La majorité de l'approvisionnement en électricité provenant de centrales électriques conventionnelles (charbon, fioul ou gaz), les opérateurs sont confrontés d'une part à des dépenses d'exploitation très volatiles en raison de la forte dépendance aux coûts du carburant, et également à une alimentation électrique inefficace et peu fiable entraînant des perturbations de la production et des pertes de revenus. L’inadéquation des infrastructures et l’indisponibilité de l'eau aggrave les défis pour les mines, en particulier dans les endroits éloignés et hors réseau.
La combinaison de ces tendances et des particularités des marchés africains prépare le terrain pour l'intégration des énergies renouvelables pour le secteur minier. Une étude récente de McKinsey a montré que le passage à des sources d'électricité renouvelables est de plus en plus réaliste, même dans des environnements hors réseau, car le coût du stockage de l'électricité devrait baisser de 50% de 2017 à 2030. Ceci est une bonne nouvelle pour l'Afrique où le coût de la production d'énergie solaire pourrait être parmi les plus bas au monde.
Cela représente également une énorme opportunité pour les opérateurs en Afrique, où Wärtsilä a développé une gamme de stratégies compétitives pour fournir des solutions d'alimentation électrique efficaces et fiables afin de soutenir le secteur minier sur la voie d'un avenir tourné vers les énergies renouvelables.
En Tanzanie, la mine d'or de Geita connaissait des problèmes de fiabilité et des coupures d'électricité récurrentes alors que sa centrale vieillissante arrivait en fin de vie. Elle avait besoin d'une solution de production d'électricité fiable pour soutenir ses opérations croissantes. Wärtsilä a ainsi livré une centrale électrique flexible de 40 MW accompagnée d’un contrat d'exploitation et de maintenance (O&M) sur 10 ans. La centrale garantit une alimentation électrique hors réseau ininterrompue, éliminant les pertes de revenus dues aux pénuries d'électricité, tandis que les services O&M sont adaptés aux exigences de performance de la mine. Les calendriers de maintenance sont optimisés pour minimiser les coûts et les temps d'arrêt de production et améliorer le rendement énergétique. En conséquence, des économies de carburant d'environ 4%, représentant 2 millions USD, ont été réalisées au cours de la première année d'exploitation. La flexibilité de l'installation facilitera également la transition vers les énergies renouvelables tout au long de la durée de vie du projet. 
Au Burkina Faso, Wärtsilä a livré une centrale solaire photovoltaïque (PV) de 15 MWc au producteur indépendant d'électricité (IPP) Essakane Solar SAS, qui alimente la mine d'or d’Essakane. La centrale solaire photovoltaïque a été construite à côté d'une centrale électrique thermique Wärtsilä de 55 MW fonctionnant au fioul lourd, formant ainsi ce qui était en 2018 la plus grande centrale électrique hybride alimentant un réseau isolé au monde. . La capacité de contrôler et d'optimiser en temps réel l'utilisation de l'énergie solaire PV et des moteurs permet à la mine d'or d’assurer une fourniture d’électricité stable tout au long des jours et des années, permettant ainsi de réduire sa consommation de carburant d'environ 6 millions de litres par an et ses émissions annuelles de CO2 de 18 500 tonnes.
Les technologies de stockage d'énergie changent la donne
L'intégration des technologies de stockage d'énergie sera un véritable tournant, permettant à l'industrie de tirer pleinement parti d'une énergie solaire bon marché et abondante. Ces technologies ont la capacité unique de fournir une « zone tampon » entre l'offre et la demande en livrant ou en stockant l'énergie chaque fois que cela est nécessaire. Ils deviendront la pierre angulaire d’une infrastructure stable pour améliorer la fiabilité et la sécurité du réseau. Les solutions hybrides, combinant une production thermique flexible avec des opérations de stockage et d'énergie solaire, sont désormais une solution réaliste et rentable, car le coût actualisé de l'électricité (LCOE) est plus bas que jamais et les coûts de stockage sont appelés à baisser.
Au Mali, à la mine de Fekola, située dans une région éloignée sans connexion à un réseau de taille suffisante, Wärtsilä fournit une solution hybride pour fournir et maintenir la stabilité du microgrid. Le projet combine une centrale solaire photovoltaïque de 30 MW, une installation de stockage d'énergie de 17,3 MW / 15,4 MW et le GEMS, le système avancé de gestion de l'énergie de Wärtsilä. Avec la centrale électrique existante de 64 MW, la solution hybride permet à la mine d’améliorer la fiabilité de l'énergie, de réduire la consommation de carburant lourd, de réduire les coûts d’exploitation ainsi que les émissions de CO2. Le GEMS est un outil révolutionnaire, utilisant des algorithmes intelligents pour répartir le stockage d'énergie et les actifs de production multiples (thermiques et renouvelables) avec le bon niveau de réserve afin de maintenir une fiabilité élevée du réseau de la mine. Les groupes électrogènes sont désactivés lorsque la production solaire augmente et sont redémarrés en fonction des données prévisionnelles, notamment la demande de charge et la météo. La sophistication de GEMS permet une optimisation de la production d'énergie pour garantir le LCOE le plus bas.
En plus d’assurer la stabilité du microgrid, le projet devrait générer des économies annuelles à long terme de 13 millions de litres de fioul lourd et réduire l’empreinte carbone de la mine d’environ 40 000 tonnes par an. Ce projet de stockage hybride est le premier du genre au Mali et dans le secteur minier, justifiant ainsi l’intérêt grandissant envers les énergies propres et leur potentiel dans l’optimisation économique et la durabilité pour les mines en Afrique et ailleurs.
Accroître la fiabilité énergétique et réduire les coûts d'exploitation sont des objectifs opérationnels essentiels pour le secteur minier. La solution technologique optimale pour résoudre les défis énergétiques des mines en Afrique doit permettre un démarrage rapide des unités de production avec une disponibilité hors réseau élevée, un rendement énergétique élevé, un ajustement rapide de la charge et une efficacité élevée à charge partielle pour permettre une forte pénétration des énergies renouvelables. La réponse réside dans la flexibilité et l'utilisation intelligente des énergies renouvelables pour garantir la fourniture d'une énergie efficace et fiable dans des sites éloignés hors réseau. Les systèmes avancés de gestion de l'énergie sont l'élément technologique clé requis pour soutenir les énormes flux d'énergie provenant de sources intermittentes.
Grâce à son vaste portefeuille de stockage d'énergie et de solutions flexibles pour les opérations à forte intensité énergétique, en Afrique et dans le reste du monde, Wärtsilä est le partenaire de choix pour aider le secteur minier à atteindre ses objectifs de durabilité et de réduction des coûts.

                                                  Tarik Sfendla - Wartisla Energy Business Africa

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