Europe: développement des services climatologiques pour le secteur de l’énergie
La nature nous apporte l’énergie nécessaire pour nous protéger du froid, préparer nos repas, faire tourner nos industries et mener les activités qui nous permettent de vivre au quotidien. Pour capter cette énergie, nous dépendons de réseaux toujours plus complexes et de sources d’énergie toujours plus variées, qui sont inextricablement liés aux réalités physiques de la météorologie et du climat. La production d’énergie renouvelable est certes tributaire des conditions météorologiques, mais l’efficacité de la production d’énergie à partir d’autres sources est elle aussi conditionnée par le climat. Si nous voulons vivre dans de bonnes conditions tandis que s’élèvent les températures planétaires, nous devons mettre au point des systèmes de production d’énergie à même de s’adapter aux changements climatiques qui interviendront.
- Author(s):
- Carlo Buontempo
Nous devrons donc non seulement construire des infrastructures énergétiques plus adaptables en soi, mais aussi concevoir des outils et des méthodes qui nous permettront de mieux anticiper et atténuer les risques climatiques. Ces dernières années, la Commission européenne a financé une série d’initiatives (recherches, projets et innovations) à l’appui du développement de services climatologiques destinés au secteur de l’énergie.
La demande d’énergie non destinée à l’industrie est principalement motivée par les variations de la température, de la couverture nuageuse et du vent, surtout dans les pays des latitudes moyennes. Les conditions météorologiques extrêmes ont aussi un impact visible sur le secteur de l’énergie, en raison des dommages causés aux éléments exposés du réseau. Les poteaux électriques de lignes haute tension qui sont tombés au nord de l’Espagne durant l’hiver rigoureux de 2010 démontrent la vulnérabilité des équipements aux conditions climatiques les amenant à dépasser les valeurs prévues à leur conception.
La complexité des interactions entre infrastructures énergétiques et conditions météorologiques est encore exacerbée par le changement climatique. Toute modification des caractéristiques du climat remet inévitablement en cause les hypothèses sur lesquelles s’est fondée l’estimation des risques environnementaux à prendre en compte pour une installation. Qu’il s’agisse d’oléoducs construits sur du pergélisol en train de fondre ou de centrales hydro-électriques dont les bassins ne sont jamais remplis à pleine capacité, la variabilité à basse fréquence du climat et ses changements à long terme sont de nouveaux défis que le secteur de l’énergie n’est pas encore à même de relever.
Concevoir un réseau énergétique pouvant s’accommoder d’un subit excédent ou déficit d’énergie est une tâche difficile, exigeant de disposer des informations les plus pointues sur les conditions climatiques à venir. Les courtiers en énergie et les fournisseurs d’énergie appliquent des méthodes statistiques et des technologies à mégadonnées pour faire face au problème. Grâce à une optimisation des séries de données d’observation de haute qualité et à la fourniture de prévisions climatiques bien ciblées, il serait possible de donner une vigoureuse impulsion au secteur de l’énergie pour qu’il puisse relever le défi.
Les initiatives de la Commission européenne au profit des services climatologiques visent souvent à mettre au point des services, prototypes ou outils pré-opérationnels validés, dans l’idée qu’ils seront instructifs et utiles pour faire naître une résilience climatique au sein de la société.
EUPORIAS
EUPORIAS, un projet de recherche financé au titre du septième programme-cadre de l’Union européenne, a produit un certain nombre de services climatologiques prototypes répondant aux besoins de secteurs particuliers à l’échelle saisonnière. Bien que les effets du changement climatique ne soient pas directement perceptibles à cette échelle, concevoir des pratiques de gestion prenant en compte la variabilité du climat pourrait être une manière efficace d’amener l’industrie énergétique à la résilience face au changement climatique. Dans le cadre d’EUPORIAS, le prototype RESILIENCE est un outil particulier, développé pour le secteur de l’énergie.
RESILIENCE, qui s’applique à la production d’énergie éolienne, fournit des prévisions saisonnières de la vitesse future du vent à l’échelle mondiale. Il a notamment pour objectif de faire connaître les progrès récents dans le domaine de la prévision du climat, de créer un outil pour répondre aux besoins d’utilisateurs particuliers, et d’appliquer une méthode efficace de visualisation des informations probabilistes. Le projet se concentre sur l’estimation du régime moyen des vents dans des régions dotées de nombreuses installations d’énergie éolienne. Le prototype RESILIENCE met à profit les prévisions de la vitesse du vent à dix mètres du système de prévisions saisonnières opérationnel du système 4 du CEPMMT, qui se fonde sur un modèle climatique mondial couplé. Les prévisions sont validées à l’aide des données d’ERA-Interim pour la vitesse de vent en surface.
Tout autant d’attention a été portée aux aspects scientifiques de l’adaptation du post-traitement et de l’étalonnage des données aux besoins du secteur de l’énergie, ainsi qu’à la représentation graphique des prévisions probabilistes sous un format facilement lisible et attrayant pour les utilisateurs. Le prototype trouve son utilité pour deux principaux groupes cibles: les courtiers en énergie qui souhaitent étendre leur perspective au-delà de l’horizon des prévisions à long terme pour leurs transactions et les opérateurs de parcs d’éoliennes désireux d’évaluer leurs probabilités de retour sur investissement et de planifier des opérations de maintenance aux périodes où elles ne seront pas trop onéreuses et entraîneront le moins de manque à gagner. C’est ainsi qu’a pu naître le projet UKKO, une carte du monde sur laquelle des glyphes orientables permettent aux utilisateurs de visualiser rapidement les prévisions et les tendances en matière de vents, puis de solliciter plus de détails pour une région. UKKO est un projet qui a été élaboré par Future Everything, le centre BSC et le Service météorologique du Royaume-Uni pour EUPORIAS.
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Predictions of wind speed from ECMWF System 4. The colour and directions of the glyphs indicate the seasonal forecast at that location. The thickness of the glphs indicates the mean wind speed predicted for the coming season. The opacity provides a measure of the skill of the prediction measured by the Ranked Probability Score. The regions with no glyphs are the regions where climate predictions provide no additional information to the one available from climatology. The user can see the historical time series for wind speed (bottom left) and the future predictions in the form of a probability cone (bottom right). |
Service climatologique Copernicus
Pour accroître la résilience de l’Europe face au climat par l’instauration d’un marché des services climatologiques, la Commission européenne a créé le Service sur le changement climatique, qui relève du programme Copernicus (C3S). Le système d’informations sectorielles du C3S procède actuellement à la validation du projet sur la base des besoins des différents secteurs. Deux des sept projets dont le financement était déjà assuré à l’automne 2016 visent à concevoir des outils pour le secteur de l’énergie.
Le premier de ces projets démontre, avec le concours de l'Université d'East Anglia et de ses sous-traitants, qu’en combinant les différentes sources d’énergie en Europe, il serait possible de répondre à la demande à des échelles de temps allant de la saison suivante aux décennies à venir. Il a pour but premier d’élaborer un dispositif de démonstration de services climatologiques comprenant toute une gamme d’outils, dont une interface Web interactive permettant aux utilisateurs d’évaluer l’évolution de l’offre et de la demande d’énergie en fonction de facteurs liés au climat dans des régions précises d’Europe, sur la base de scénarios énergétiques du projet e-Highway2050. Des outils de visualisation permettront d’établir les profils de l’offre et de la demande d’énergie, qui serviront de base à l’analyse des performances d’un système d’énergie au cours d’un phénomène «moyen» ou «extrême», tant à l’échelle nationale que régionale.
Le deuxième projet, un travail collaboratif entre des centres de recherche et de services climatologiques et des professionnels de l’énergie, est coordonné par le C3S et le Commissariat à l'énergie atomique. Il a pour but de définir dix indicateurs paneuropéens sur les tendances et la variabilité climatiques utiles dans le domaine de l’énergie, en offrant une cohérence transsectorielle. Il aidera les utilisateurs à évaluer et à prévoir la vulnérabilité de leurs infrastructures aux phénomènes climatiques extrêmes dans les décennies à venir. Le système de visualisation, qui devrait être lancé fin 2017, fournira des valeurs statistiques élémentaires et des séries de données synthétisées ou élaborées pour les variables climatiques, ainsi que des indicateurs d’énergie et des précisions sur les informations, la documentation et l’évaluation des produits.
Aucune de ces initiatives ne pourra à elle seule doter le secteur de l’énergie de tous les outils nécessaires pour relever les défis que nous réserve le climat. Toutefois, ces services prototypes novateurs et ces dispositifs de démonstration créent une dynamique et jettent les bases d’autres projets. L’adoption récente de l’énergie comme thème prioritaire par le Cadre mondial pour les services climatologiques confirme combien ces expériences sont importantes et vient étayer le renforcement des services climatiques afin de répondre à la demande du secteur de l’énergie et d’améliorer ses capacités.
Author
Carlo Buontempo, Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (CEPMMT)