Alors que l’énergie renouvelable continue de croître, les producteurs, les distributeurs et les clients continuent à faire face aux douleurs croissantes de la variabilité croissante de l’approvisionnement électrique du pays. Un défi majeur est la réduction, la réduction délibérée de la production renouvelable en deçà de ce qui aurait pu être produit, afin d’équilibrer l’offre et la demande d’énergie.

Mais les énormes centres de données qui font tout, de l’exécution de recherches Google à la production de votre fil d’actualité Facebook, peuvent offrir une solution, selon les chercheurs.

Dans des États comme la Californie, une accumulation rapide d’énergies renouvelables a entraîné une offre excédentaire, en particulier pendant les heures de pointe solaires. En conséquence, le California Independent System Operator (CAISO) a souvent vendu à perte l’énergie excédentaire de son réseau au lieu d’entreprendre des arrêts coûteux et des redémarrages de centrales électriques alimentées au gaz naturel – et la production d’énergie renouvelable est souvent réduite, ce qui conduit à moins une production d’électricité sans carbone que cela n’aurait été possible.

Voyant les opportunités perdues résultant des périodes de suroffre, Les chercheurs de l’UC-Santa Barbara ont proposé une solution possible: migrer les charges de travail des datacenters des zones géographiques à faible pénétration des énergies renouvelables vers des endroits où il y a plus – en particulier lorsque la destination risque de surproduction – d’utiliser plus d’énergie propre pour le traitement des données. Ils soutiennent que cela aiderait à réduire à la fois la réduction et les émissions globales. À l’échelle nationale, les centres de données sont estimé représenter jusqu’à 1,8% de la consommation électrique totale.

La question est de savoir comment mieux faire correspondre l’offre et la demande dans l’espace et dans le temps, selon Sangwon Suh, professeur d’écologie industrielle à la Bren School of Environmental Science & Management à UC-Santa Barbara et membre de l’équipe de recherche. « Quand vous pensez à l’information, c’est à la vitesse de la lumière, et nous avons déjà une infrastructure à grande échelle pour transmettre des informations à travers le continent », a déclaré Suh à Utility Dive. « Cela devrait offrir une opportunité. »

Les chercheurs se sont concentrés sur le potentiel de transfert des charges de travail de données du nord de la Virginie, où se trouvent de nombreux centres de données à grande échelle du pays, vers la Californie. L’opérateur de réseau de la Virginie du Nord, PJM, produit l’une des énergies les plus lourdes en charbon du pays. La Californie, avec certaines des pénétrations éoliennes et solaires les plus élevées, souffre également le plus de restrictions sur son réseau géré par CAISO. Les transferts de charge de données entre les régions pourraient être déclenchés automatiquement et presque instantanément, a noté l’équipe UC-Santa Barbara.

Les chercheurs ont constaté que la migration des charges dans les centres de données existants du pays « peut potentiellement absorber l’excès d’énergie renouvelable variable, réduisant à la fois les réductions et les émissions de GES à un coût nul ou négatif. « La capacité du centre de données desservi par le CAISO pourrait réduisent 113 à 239 kilotonnes d’émissions d’équivalent de dioxyde de carbone par an et absorbent jusqu’à 62% de l’excès d’énergie renouvelable variable, ont-ils constaté.

« La plupart des technologies qui permettent d’atténuer les gaz à effet de serre nécessitent des investissements et des paiements », a déclaré Suh. « Mais il existe encore des options qui réduisent les coûts tout en atténuant les émissions, et c’est l’une d’entre elles. »

La transparence technologique, un défi majeur

De nombreuses entreprises technologiques se sont engagées à écologiser leur énergie, mais le secteur est souvent appelé «une boîte noire» lorsqu’il s’agit de divulguer des informations sur la consommation réelle d’énergie.

Utility Dive a contacté certains des plus grands acteurs, notamment Amazon Web Services, Microsoft Azure, Google Cloud Platform, Oracle, Facebook et Salesforce, au sujet du potentiel de migration de charge de données significative. Certains, comme Facebook et Google, exploitent leurs propres centres de données, tandis que d’autres, comme Amazon et Microsoft, fournissent des services cloud aux grandes entreprises, ce qui déplacerait les charges au nom de leurs clients. Nl’un a accepté de répondre officiellement.

En raison de la taille de l’industrie des données, elle a un énorme potentiel pour une utilisation plus intelligente de l’énergie – mais sa relative nouveauté présente un obstacle à l’évaluation du potentiel exact: un manque de responsabilité, disent les observateurs.«Parce qu’il est si nouveau, il n’a pas la même transparence en termes de demande d’électricité ou même d’empreinte géographique par rapport aux autres industries», a déclaré Arman Shehabi, chercheur en technologies énergétiques au Lawrence Berkeley National Laboratory. « C’est l’ironie – l’industrie des données ne fournit pas de données. »

Les développeurs de logiciels et les défenseurs de l’énergie propre comme Kerri Devine, chef de file en ingénierie chez Arcadia, une plate-forme technologique soutenant l’énergie propre, ont proposé que les ingénieurs en logiciel prennent sur eux pour aider à réduire les réductions et les émissions des énergies renouvelables. Devine demande aux ingénieurs de déterminer s’ils peuvent raisonnablement exécuter des charges de traitement dans une région de service avec une énergie renouvelable moyenne plus élevée, et – en plus ou alternativement – décaler les heures pendant lesquelles ils exécutent des charges de serveur indépendantes du temps pour optimiser l’impact climatique.

Mais Devine reconnaît que sa solution nécessite de travailler avec des fournisseurs de cloud comme Amazon, Google et Microsoft, qui, selon elle, ne fournissent pas d’outils en temps réel pour rendre les charges de données (et donc l’empreinte carbone) plus transparentes pour les ingénieurs logiciels. «Mon argument consiste à remplacer les fournisseurs de cloud computing qui fournissent ces types d’outils», a-t-elle déclaré. « Les choses que nous pouvons faire et qui sont sous notre contrôle sont la conception de nos systèmes autour de la boîte noire que sont les fournisseurs. »

La migration de la charge de données est une solution potentielle intelligente de réduction, a déclaré Angela Chuang, principale responsable technique des technologies client à l’Institut de recherche sur l’énergie électrique (EPRI). L’EPRI a souligné la possibilité spécifiquement – ainsi que d’autres utilisations potentielles d’énergie renouvelable pour faire face à la réduction, comme les centres d’entreposage frigorifiques – dans une étude de 2017. Mais Chuang a appelé à plusieurs grands centres de données pour prouver la viabilité de la migration de la charge de données en participant à une démonstration bien médiatisée, qui, selon elle, rassurerait d’autres entreprises technologiques.

L’un des défis pourrait être que les données circulent dans différentes régions, qui ont des lois de protection des données différentes, a déclaré Chuang. « Vous devez répondre aux attentes des utilisateurs dans lesquelles vous acheminez [U.S.] juridictions que les utilisateurs accepteraient. « 

Citant les performances fiables des équipements informatiques comme un exemple clé, elle a déclaré que « les risques en faisant cela doivent être abordés. » Les entreprises de données veulent éviter les retards dans les processus de travail, assurer une expérience de navigation Web réactive pour les utilisateurs et éviter la surchauffe des serveurs, a-t-elle déclaré.. «Nous voulons voir le mouvement de l’industrie entre les centres de données», a-t-elle déclaré. «Nous devons examiner la prise de conscience, la possibilité, la faisabilité et l’économie [of data-load migration]. Beaucoup de gens ne veulent pas passer en premier, mais ils sont prêts à passer en second. « 

Un autre défi logistique pour entreprendre la migration de la charge de données serait de changer la façon dont les centres de données paient l’électricité, selon Josh Novacheck, eIngénieur de recherche système électrique au Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL). Le déplacement des charges exigerait que les centres de données soient en mesure d’accéder au marché de gros de l’électricité ou de conclure un accord avec un service public local, a-t-il déclaré.

« Certains services publics commencent à introduire une tarification selon l’heure d’utilisation ou une tarification aux heures de pointe, mais ce n’est pas toujours lié à ce qui se passe en temps réel avec l’éolien et le solaire », a déclaré Novacheck. « Donc vous auriez à coupler directement ces deux choses – ce que je pense certainement est faisable. »

Autres solutions

Certains soutiennent que la réduction des énergies renouvelables n’est pas aussi grave que cela puisse paraître. Ils appellent cela une opportunité manquée ou un problème à court terme qui sera corrigé à long terme, mais qui pourrait être résolu entre-temps de plusieurs façons qui vont bien au-delà de la migration de la charge de données.

Une meilleure transmission est une solution. Avec certaines des ressources éoliennes et solaires les plus productives situées loin des centres de demande, la proportion de l’énergie renouvelable par rapport à la capacité américaine totale installée est devrait doubler de 15% en 2018 à 30% d’ici 2030, pour atteindre un total de 442,8 GW, selon GlobalData, et cela nécessitera des lignes de transmission nouvelles ou améliorées pour atteindre les clients.

La transmission de cette puissance sur les distances et les soi-disant coutures, quelque chose que NREL a étudié, nécessiterait changements de politique, mais sera nécessaire, a déclaré Novacheck. « Si nous passons de 10% d’énergie éolienne et solaire aujourd’hui à 30% au cours des prochaines décennies, une certaine transmission sera nécessaire. »

D’autres espoirs reposent sur les progrès du stockage sur batteries, qui permettraient d’utiliser plus tard les énergies renouvelables issues de périodes de forte production, lorsque la demande est plus élevée. Le stockage à court terme pourrait résoudre le problème « Courbe de canard de Californie, « permettant en particulier d’utiliser l’énergie solaire produite pendant la journée quelques heures plus tard, à partir du coucher du soleil; un stockage de longue durée pourrait conserver l’énergie pendant des jours ou des semaines.

Une autre option est produire de l’hydrogène vert avec un électrolyseur éolien ou solaire qui divise l’eau (H2O) pour produire de l’hydrogène (H2). Le processus rend le gaz à hydrogène renouvelable (RH2) plus cher que l’éolien ou le solaire utilisé pour le créer, mais il présente également des avantages qui retiennent de plus en plus l’attention. Parmi eux: l’hydrogène vert peut générer de l’électricité sans émission dans des turbines ou des piles à combustible, être stocké dans des densités plus élevées et des poids plus légers que les batteries pour un stockage de longue durée, et être utilisé dans des processus industriels à haute température.

Les chercheurs – dont Suh de l’étude UC-Santa Barbara – ont appelé à un mélange de solutions.

« Stockons-nous l’énergie ou inventons-nous un système de réponse à la demande? Ce sera les deux, et les centres de données sont une opportunité là-bas », a déclaré Shehabi. « Je prévois que les meilleures technologies atteindront le sommet, qu’il s’agisse de batteries, d’hydrogène ou de quelque chose auquel nous ne pensons pas encore. »

Chuang et Novacheck ont ​​tous deux appelé à davantage de recherche sur les solutions de réponse à la demande – et sur les moyens d’exploiter cela à la fois du côté technique et politique, y compris la tarification au moment de l’utilisation. « Nous devons apprendre comment encourager la flexibilité de la demande », a déclaré Novacheck. « L’argent parle, et il y a de l’argent sur la table – nous devons simplement nous assurer que tout le monde sait comment s’y rendre. »