Quelle est la résilience de la production d'électricité renouvelable ?

Le récent rapport d'évaluation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) montre que le passage des énergies fossiles aux énergies renouvelables est bénéfique pour atténuer le changement climatique, mais qu'il est loin d'être suffisant en tant que mesure isolée. Le GIEC prévient que les phénomènes météorologiques extrêmes, tels que les inondations, les tempêtes et les ouragans, seront vraisemblablement plus violents et plus fréquents à l'avenir si le réchauffement climatique se poursuit. C'est une raison suffisante pour considérer la résilience de nos sources d'énergie face aux événements météorologiques extrêmes que nous connaissons déjà et que nous pourrions conna?tre plus souvent et avec plus de force à l'avenir.

Régulièrement, des tempêtes estivales et des vagues de chaleur forcent de grandes centrales thermiques - qui produisent la majorité de notre électricité aujourd'hui - à s'arrêter temporairement en Europe en raison de problèmes avec leurs systèmes de refroidissement. Les vagues de chaleur de 2003, 2006 et 2009, en particulier, ont forcé de nombreux réacteurs nucléaires à s'arrêter, de sorte que des parties du système électrique se sont presque - mais alors seulement presque - effondrées. L'interconnexion du système électrique européen lui confère une certaine résilience : une ou quelques grandes centrales peuvent être mises hors service par des conditions météorologiques extrêmes, mais le système européen a jusqu'à présent toujours disposé d'une capacité de secours suffisante pour amortir les pertes et éviter les pannes.
Mais comment le système énergétique décarbonisé que nous recherchons, celui qui repose principalement sur des sources d'énergie renouvelables, résistera-t-il face à des conditions extrêmes ?

Une grille pour plus de résilience

Les générateurs d'énergie éolienne et solaire sont complètement différents de ceux du charbon et du nucléaire. Comme ils tirent leur énergie directement du soleil ou du vent, ils sont directement exposés aux phénomènes météorologiques extrêmes, tels que la grêle ou les tempêtes de vent. Nous savons, gr?ce aux progrès technologiques réalisés dans le passé, que les unités de production d'énergie éolienne et photovolta?que (PV) modernes sont très robustes et survivront à la plupart des événements. Toutefois, si les conditions météorologiques extrêmes deviennent plus violentes, cela pourrait poser un problème pour les générateurs renouvelables individuels.
Un système complet basé sur l'énergie éolienne et solaire, cependant, est susceptible d'être encore moins vulnérable aux conditions météorologiques extrêmes qu'un système électrique thermique (conventionnel). Il y a trois raisons principales à cela.

Tout d'abord, le PV et l'éolien ne sont pas des technologies thermiques et ne seront pas gravement affectés par des événements qui pourraient, en principe, affecter les stations d'énergie thermique tels que les droughts, les inondations ou l'augmentation des températures de l'air. Ce qui pourrait les affecter, ce sont les changements futurs de la couverture nuageuse et de l'intensité du vent, mais ceux-ci sont probablement trop faibles pour affecter sérieusement les générateurs d'énergie éolienne ou solaire.

Deuxièmement, l'énergie éolienne et photovolta?que n'est disponible que lorsqu'il y a du vent et du soleil. Par conséquent, un système de production d'énergie renouvelable doit disposer de capacités de secours en place pour compléter la production intermittente pendant les périodes prolongées de temps nuageux et/ou calme. Ces capacités de secours, le plus souvent un parc distribué de centrales hydroélectriques et de générateurs thermiques de taille moyenne comme les turbines à gaz, sont nécessaires au système pour fonctionner dans des conditions normales, mais peuvent également remplacer les générateurs éoliens et photovolta?ques qui tombent en panne en raison de conditions météorologiques extrêmes. Ces options de secours peuvent également être affectées par des conditions météorologiques extrêmes, mais les différents types de production d'électricité peuvent être affectés par des événements météorologiques extrêmes différents : par conséquent, un tel système serait plus diversifié et donc plus résilient qu'un système reposant principalement sur de grandes centrales thermiques.

La résilience par les nombres

Third, whereas the current system is based on very large generators, a renewables-based system will be based on small units. Une seule éolienne, par exemple, représente généralement 2 à 5 mégawatts - un réacteur nucléaire moderne est 300 à 800 fois plus grand. Par conséquent, chaque unité de production d'énergie renouvelable défaillante a beaucoup moins d'importance pour la stabilité du système électrique européen intégré que, par exemple, une centrale nucléaire ou une centrale au charbon défaillante. Cela s'appliquera également si l'Europe opte pour un système centralisé de production d'énergie renouvelable (voir mon blog précédent) avec des fermes éoliennes ou solaires de plusieurs centaines de mégawatts : les grandes fermes éoliennes sont composées de nombreuses petites turbines et les fermes solaires de nombreux panneaux PV largement indépendants. Chaque générateur étant con?u pour résister aux intempéries, il est très peu probable que chaque turbine d'une ferme soit endommagée par une tempête de vent ou que chaque panneau photovolta?que d'une ferme solaire soit détruit par une tempête. Au contraire, les turbines et les panneaux survivront et seront en mesure de générer de l'électricité une fois l'événement passé.

En conséquence, le système européen de production d'électricité n'est pas particulièrement vulnérable aux phénomènes météorologiques extrêmes aujourd'hui, et le décarboniser gr?ce aux énergies renouvelables le rendra encore moins vulnérable. Néanmoins, les exploitants de générateurs renouvelables sont bien avisés de protéger physiquement leurs actifs : l'augmentation des phénomènes météorologiques extrêmes ne peut pas provoquer de pannes graves, mais elle peut endommager ou détruire des unités individuelles et menacer ainsi la viabilité économique des projets.

Cependant, les parties les plus vulnérables de notre système énergétique aujourd'hui ne sont pas les unités de production d'électricité mais le réseau de distribution d'électricité. Pratiquement tous les grands black-out en Europe sont causés par des défaillances du réseau électrique - y compris les événements météorologiques extrêmes. Afin de s'adapter au risque croissant d'événements météorologiques extrêmes, nos efforts futurs devront également se concentrer sur l'amélioration et la protection du réseau contre les intempéries.