Une planification unilatérale aggrave les fluctuations

Le développement des énergies renouvelables fait l'objet de critiques massives en raison de la production d'électricité qui dépend des conditions météorologiques. Une nouvelle étude montre que cela est moins d? à la météo qu'au manque de prise en compte des conditions météorologiques paneuropéennes dans la planification. En effet, de nombreux pays européens suivent unilatéralement leurs stratégies nationales pour le développement des capacités éoliennes, sans regarder au-delà de la cl?ture de leur propre jardin.

Il serait toutefois préférable que les pays collaborent et encouragent également le développement des capacités dans d'autres régions d'Europe où l'énergie éolienne est actuellement peu utilisée. Car c'est la seule fa?on de maintenir à un niveau relativement bas les fluctuations extrêmes qui se produisent aujourd'hui dans la production d'électricité éolienne en raison des conditions météorologiques changeantes. C'est la conclusion à laquelle parvient un groupe de chercheurs en climatologie et en énergie de l'ETH Zurich et de l'Imperial College London dans leur dernière étude, qui vient de para?tre dans la revue spécialisée "Nature Climate Change".

Une première pour l'analyse combinée

Pour leur étude, les chercheurs ont combiné pour la première fois pour toute l'Europe des données sur les conditions météorologiques à grande échelle des 30 dernières années avec des données sur la production d'énergie éolienne et solaire. Pour ce faire, ils ont utilisé la plateforme développée à l'ETH Zurich. page externeRenewables.ninja,L'étude a été réalisée par l'Institut de recherche sur l'énergie éolienne (IRE) de l'Université de Zurich, afin de simuler de manière réaliste la production d'électricité éolienne et solaire en Europe.

A l'aide de ces données, ils ont notamment modélisé comment la production d'électricité éolienne se comportait par rapport à sept régimes météorologiques prédominants en Europe et comment elle allait changer à l'avenir avec le développement ultérieur de la capacité d'énergie éolienne. De tels régimes météorologiques expliquent pourquoi la production d'électricité éolienne européenne conna?t des fluctuations sur plusieurs jours.

Certains régimes sont caractérisés par des dépressions sur l'Atlantique qui provoquent des vents forts en Europe occidentale, mais s'accompagnent en même temps de conditions plus calmes plus à l'est. Pendant d'autres régimes, le temps est plus calme sur l'Atlantique et l'Europe de l'Ouest, mais en même temps, il y a des vents plus forts dans le sud de l'Europe et le nord de la Scandinavie. "Il n'y a guère de situation météorologique où le vent ne souffle pas du tout sur l'ensemble du continent et où, par conséquent, toute l'Europe n'aurait aucun potentiel pour l'énergie éolienne", explique Christian Grams, premier auteur, de l'Institut pour l'atmosphère et le climat de l'ETH Zurich.

Cependant, les parcs éoliens sont déjà répartis unilatéralement à travers l'Europe, surtout dans les pays autour de la mer du Nord. Cela fait fluctuer la production d'électricité éolienne, car la plupart des capacités sont installées dans des pays voisins où les conditions météorologiques sont similaires. Ainsi, si la mer du Nord conna?t une accalmie pendant quelques jours, voire quelques semaines, en raison d'une zone de haute pression stable, comme ce fut le cas durant l'hiver 2016/17, la production d'énergie éolienne de l'ensemble de l'Europe chute drastiquement.

La coopération permettrait de compenser les fluctuations

Ce problème est aggravé par le fait que les pays suivent généralement leurs propres stratégies pour continuer à développer l'énergie éolienne. De ce fait, encore plus de capacités sont concentrées dans la région de la mer du Nord. Cela entra?nera à l'avenir des fluctuations encore plus extrêmes : La différence entre une production élevée lorsque les conditions de vent sont favorables et une production faible en cas de calme plat atteindrait 100 gigawatts si les conditions étaient particulièrement défavorables. Cela correspond à peu près à la capacité de 100 centrales nucléaires, qui devraient être mises à disposition ou réduites en quelques jours.

En revanche, si les pays européens coopéraient et déterminaient les futurs sites des parcs éoliens en fonction des régimes météorologiques, les fluctuations pourraient être stabilisées au niveau actuel d'environ 20 gigawatts. Les Balkans, la Grèce, l'ouest de la Méditerranée et le nord de la Scandinavie pourraient être concernés.

En effet, sur ces sites, le vent souffle suffisamment fort lorsqu'une zone de haute pression assure l'absence de vent dans la région de la mer du Nord. Inversement, une zone de haute pression stable au-dessus de la Méditerranée peut y stopper la production d'énergie éolienne, mais les parcs éoliens de la mer du Nord produisent alors suffisamment d'électricité.

"C'est pourquoi la capacité de production d'électricité éolienne dans des pays comme la Grèce ou la Bulgarie pourrait servir de précieux compensateur dans le parc éolien européen actuel. Mais cela nécessite un changement de paradigme dans les stratégies de planification des pays où l'énergie éolienne a un potentiel", souligne le co-auteur Iain Staffell de l'Imperial College London.

Le stockage de l'électricité n'est pas réalisable

Selon les auteurs, il est difficile de stocker l'électricité pour plusieurs jours afin d'atténuer les fluctuations de plusieurs jours, par exemple avec des batteries ou des lacs de pompage-turbinage dans les Alpes, car une capacité de stockage aussi gigantesque ne sera pas disponible dans un avenir prévisible. Les technologies de stockage disponibles jusqu'à présent conviennent surtout pour compenser des fluctuations de courte durée, de quelques heures à quelques jours.

Au contraire, une plus grande répartition géographique des parcs éoliens nécessite également l'extension du réseau de transport. Un tel système énergétique renouvelable à l'échelle européenne pourrait néanmoins offrir à la Suisse la possibilité d'utiliser à nouveau ses capacités hydroélectriques de manière plus rentable afin de compenser les fluctuations à court terme.

Nécessité d'une volonté politique et d'une extension du réseau

Même l'énergie solaire permet de combler un éventuel manque sur plusieurs jours, tout au plus au niveau régional. Pour pouvoir compenser les fluctuations à l'échelle européenne, il faudrait, selon les chercheurs, multiplier par dix la capacité d'énergie solaire. "Certes, le soleil brille souvent lorsqu'il n'y a pas de vent", explique Stefan Pfenninger, coauteur de l'étude, de l'Institut pour les décisions environnementales de l'ETH Zurich. "Mais en hiver, le rayonnement solaire en Europe centrale et septentrionale n'est souvent pas suffisant pour produire suffisamment d'électricité avec des panneaux solaires". Il serait donc peu judicieux de vouloir compenser les fluctuations de l'énergie éolienne par une augmentation massive de la capacité solaire.

Les chercheurs espèrent maintenant que les producteurs d'énergie et les exploitants de réseau, mais aussi les gouvernements et les politiciens, auront vent de ces nouvelles connaissances et qu'ils coordonneront mieux la planification et l'extension du réseau à l'échelle européenne.