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L’essentiel sur…

L’impact du climat sur le secteur de l’énergie

Publié le 19 janvier 2017

​Le secteur de l’énergie peut être impacté par le climat. Bien maîtriser les données climatiques permet d’estimer les ressources en énergies renouvelables et gérer les conséquences liées à la variabilité météorologique (assurer l’équilibre offre-demande, planifier les opérations de maintenance, …). Ces données permettent également d’anticiper les risques liés à des extrêmes météorologiques. La dépendance du secteur de l’énergie au climat risque d’augmenter dans le contexte actuel de réchauffement climatique.

​Estimer les ressources en énergies renouvelables

Estimer les ressources en énergies renouvelables
Estimer les ressources en énergies renouvelables © CEA / C. Beurtey

La transition énergétique prévoit une augmentation des énergies renouvelables, peu émettrices de CO2, mais leur production dépend fortement de la météo (sur le court terme) et du climat (sur le long terme).  

Mesurer et prédire les paramètres climatiques tels que la température, le vent, les précipitations est essentiel pour la gestion des ressources en énergie renouvelables. 


L'énergie éolienne 

Le vent varie fortement dans l’espace et dans le temps. Avant d’investir dans l’installation d’un parc éolien, les producteurs ont besoin de connaître son rendement moyen et sa variabilité selon les jours ou les saisons.  

Lorsque l’installation est opérationnelle, les prévisions de cette vitesse permettent d’anticiper la production. 


L'énergie solaire 

Le rendement des panneaux photovoltaïques et thermiques dépend principalement du rayonnement solaire qui atteint le sol. Pour obtenir cette valeur, il faut estimer l’atténuation du rayonnement incident par la couverture nuageuse et par les aérosols (petites particules fines en suspension dans l’atmosphère). Evaluer le potentiel solaire nécessite une bonne connaissance de la circulation atmosphérique, de l’humidité de l’air et des particules présentes dans l’atmosphère.  

Par ailleurs, la température constitue un autre paramètre climatique à prendre en compte car le rendement des cellules photovoltaïques diminue avec la température.  


L’énergie hydraulique

Pour déterminer le potentiel énergétique d’un barrage hydroélectrique, il faut connaître la climatologie des précipitations et de l’évaporation à l’échelle du bassin versant et de la rivière car ces deux paramètres climatiques modulent le débit de l’eau et le stock du réservoir. 


Les bioénergies

Les précipitations, le rayonnement solaire, l'évaporation et la température influent sur la croissance de la végétation et donc le rendement des biocarburants. Les cultures ont elles-même un impact sur les cycles du carbone, de l’azote et de l’eau, c’est pourquoi une modélisation précise de ces interactions est essentielle pour estimer l’efficacité et le rendement économique de ces sources d’énergie. 


Le changement climatique en cours induit des modifications des régimes de pluie, de vent, de la couverture nuageuse et de la température. Ces paramètres climatiques modifiés vont impacter la disponibilité des ressources en énergies renouvelables.


Gérer les conséquences
de la variabilité du climat 

Gérer les conséquences de la variabilité climatique
Gérer les conséquences de la variabilité climatique © CEA / C. Beurtey


Le climat connaît des variations sur différentes échelles spatiales et temporelles (variations jour/nuit, été-hiver, d’une année sur l’autre….). Ces variations doivent être gérées par le secteur de l’énergie à plusieurs niveaux.
 

1. Gérer l’équilibre offre-demande 

L’offre électrique est impactée directement par la variabilité climatique dès lors qu’elle repose sur des énergies renouvelables dont la production n’est pas pilotable. Elle peut dépendre indirectement du climat pour les autres sources d’énergie. 

La demande des consommateurs varie en fonction de la météo. Un pic de consommation est constaté lors des vagues de froid (chauffage) ou de chaleur (climatisation). 

Pour éviter les situations de black-out (coupures importantes du courant électrique), les réseaux de transport d’électricité doivent assurer en permanence l’équilibre offre/demande. L’augmentation de la part des énergies renouvelables variables représente donc un défi pour l’équilibrage des réseaux à une échelle qui dépasse souvent celle d’un seul pays. Les périodes de faible production demanderont d’autres ressources pilotables, ou bien l’utilisation d’énergie stockée. Les périodes de forte production associées à une faible demande devront être utilisées pour le stockage ou l’export.


2. Anticiper les prix du marché 

Le prix de l’électricité, et de l’énergie en général dépend de l’offre et de la demande. L’estimation des prix et de la gestion du parc de production est un exercice quotidien auquel se livrent les producteurs et les gestionnaires de réseaux. Ils doivent pour cela disposer de prévisions météorologiques précises leur permettant d’estimer les prix. La demande de précision pour ces prévisions sera croissante avec l’augmentation de la part des renouvelables. Essentielles pour le court terme (quelques heures à quelques jours), les prévisions météorologiques sont également intéressantes à une échelle saisonnière, où elles peuvent donner de grandes tendances de l’évolution des prix et des ressources à mettre en œuvre. 

3. Planifier les opérations 

Les conditions de fonctionnement et de maintenance peuvent dépendre des prévisions météorologiques et climatiques. Quelques exemples :

  • Si les vitesses de vent ne sont pas assez élevées, il peut être intéressant de planifier les travaux de maintenance du parc éolien. En revanche, ces opérations sont à éviter pendant les tempêtes. 

  • Couper et transporter les arbres dans certaines régions des pays scandinaves ne peut s’effectuer que sur un sol gelé en hiver ou un sol sec en été. Les véhicules utilisés ne peuvent pas circuler sur les sols marécageux. Il est donc important de prédire avec précision les périodes de dégel selon les zones pour optimiser le déploiement des équipes.   

  • L’installation, la maintenance et le démantèlement des infrastructures off-shore ou côtières, comme des plateformes gaz et pétrolière offshore demandent des prévisions du niveau marin et des probabilités de vagues extrêmes sur des périodes assez longues.


Estimer les risques induits par les extrêmes météorologiques


Estimer les risques liés aux extrêmes météorologiques
Estimer les risques liés aux extrêmes météorologiques © CEA / C. Beurtey

Si les événements météorologiques extrêmes sont aujourd’hui peu fréquents, ils peuvent générer de très lourds dégâts économiques et matériels. Le secteur de l’énergie a besoin d’estimer les risques afin de dimensionner correctement les infrastructures ou à défaut anticiper les frais associés. 
Quels risques associés aux extrêmes météorologiques ?

  • Extrême météorologique : inondation
    Risques de submersion des centrales thermiques et des postes électriques 

  • Extrême météorologique :  vagues de chaleur 
    Risque : les circuits de refroidissement des centrales thermiques peuvent être arrêtés et induire un arrêt ou ralentissement de la production de la centrale alors que la demande en électricité pour la climatisation augmente.

  • Extrême météorologique :  vagues de sécheresse 
    Risque : étiage des rivières impactant le refroidissement des centrales et la production hydraulique

  • Extrême météorologique : fortes intempéries (rafales de vent, pluies verglaçantes…)
    Risque : dégâts matériels sur les pylônes, les éoliennes

  • Extrême météorologique : vagues de froid
    Risque : augmentation de la consommation entraînant un risque de rupture du réseau
 

Et demain ?

Les experts du GIEC sont formels : le climat se réchauffe. Si nous ne souhaitons pas dépasser un réchauffement global supérieur à 2°C d’ici
2 100 (seuil au-delà duquel plusieurs dégâts seraient irréversibles notamment la remontée du niveau marin), il est nécessaire que les énergies bas carbone (énergies renouvelables et nucléaire) atteignent 90% du mix global énergétique d’ici la fin du siècle. 

Le secteur de l’énergie doit donc faire face à un double défi, réduire les émissions de gaz à effet de serre en augmentant la part d’énergie bas carbone et gérer la dépendance accrue au climat liée à une part plus importante de renouvelables dans le mix énergétique.

Décarboniser le secteur de l'énergie pour 2100
Décarboniser le secteur de l'énergie pour 2100 © CEA / C. Beutey


Cas de la France : mix énergétique et part des énergies bas-carbone


Comme dans d’autres pays, la France s’est engagée dans une transition énergétique à moyen terme pour atteindre un objectif de réduction de ses émissions de gaz à effet de serre. Elle a prévu notamment d’orienter son mix énergétique pour le rendre moins carboné, tout en diminuant en parallèle sa consommation énergétique finale. Dans le cadre de cette transition, le mix énergétique de la France conserve un socle nucléaire, qui permet à la France, avec l'énergie hydraulique, de produire massivement une énergie bas carbone. 

Pour réduire les gaz à effet de serre, la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte (LTECV), votée en 2015, prévoit notamment :

  • Une baisse importante de la consommation des énergies fossiles (-30% en 2030 par rapport à 2012)

  • Une augmentation de la part des énergies renouvelables dans la consommation finale (23% en 2020,  32% en 2030 dont 40% pour  la  production électrique)

  • D’ici 2050, la diminution de moitié de la consommation énergétique finale de 2012. Cela sous-entend d’agir dans différents secteurs comme celui des bâtiments, de l’industrie, des transports, de l’agriculture. 







NOTIONS CLÉS

  • Météo : La météo décrit les conditions atmosphériques sur de courtes échelles temporelles (de quelques heures à quelques mois). Elle s’intéresse aux précipitations, à la température, aux nuages et à la vitesse du vent d’un lieu donné. 

  • Climat : Le climat constitue une statistique sur de longues échelles de temps des conditions météorologiques (de quelques mois à quelques millions d’années) pour une région donnée. Exemple : climat tropical, tempéré…










































NOTIONS CLÉS

  • Variabilité climatique
    En un lieu et un jour donnés les variables climatiques changent d’une année sur l’autre. 

    Cette fluctuation du climat au-dessus ou au-dessous d’une valeur moyenne (établie sur plusieurs décennies) caractérise la variabilité du climat.   

  • Changement climatique : C’est un changement qui modifie la tendance de la moyenne sur le long terme. Actuellement, un changement climatique lié à l’activité humaine est en train de modifier profondément les climats de la Terre.