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Interview de Stéfan Lucien et Caroline Serraud (Steria) :

En quoi les prévisions météorologiques doivent permettre de mieux insérer la production d’électricité d’origine renouvelable sur les réseaux d’électricité ? Peut-on prévoir avec fiabilité ce type de production ?

L’aspect intermittent de la production d’origine renouvelable est corrélé à l’aléa météorologique : nébulosité et température pour la production photovoltaïque et vent pour la production éolienne. Les éoliennes ne produisent, en effet, que si le vent souffle suffisamment, sans toutefois dépasser un seuil au-delà duquel les pales de l’éolienne se mettent en drapeau.

De ce fait, la fiabilité de la prévision de ce type de production est directement liée à celle de la prévision météorologique qui en sera faite. Si le champ de prévision est assez bien maîtrisé par les modèles déterministes et que la fiabilité de la prévision est bonne, on peut alors aboutir à de bons résultats. Dans certains cas, un léger décalage observé dans un champ d’action peut entraîner une erreur de prévision de production significative.

La figure 1, ci-dessous, montre la même prévision du champ de pression réduit au niveau de la mer pour une échéance donnée à partir des sorties du modèle issues de l’ECMWF (ECMWF : European Centre for Medium-range Weather Forecasts). On peut alors en déduire le champ de vent à 10 mètres qui sera ensuite interpolé à 50 mètres. On remarque que la prévision du champ de pression varie sensiblement entre la sortie de modèle du 24 juin 2011 à 12h UTC et celui du 29 juin 2011 à 12h UTC pour l’échéance du 2 juillet 2011 à 12h UTC. En effet, le scenario tend à s’orienter vers un repli plus important de l’anticyclone sur l’Atlantique. Le modèle du 25 juin 2011 à 12h UTC, prévoit même du Mistral et de la Tramontane. Les sorties suivantes vont atténuer ce phénomène. Il est, par conséquent, difficile d’estimer à l’avance quelle va être la production des fermes d’éoliennes situées au sud de Lyon.


Figure 1 : carte du champ de pression réduite au niveau de la mer. Modèle ECMWF.

Insérer la production d’électricité d’origine renouvelable suppose aussi de connaître la disponibilité du parc. La météorologie peut permettre de mieux planifier les interventions de maintenance sur les matériels et d’envisager un mode de maintenance plus glissant, si les modèles sont assez stables sur la durée 5 à 10 jours.

Mais optimiser un tel parc de production suppose de disposer, quasiment en temps réel, d’informations concernant la production éolienne et photovoltaïque. En effet, cela peut permettre d’opérer des rapprochements statistiques et/ou corrélatifs entre l’aléa météorologique et la production. Ainsi, un faible écart-type prévisions/production sera satisfaisant pour maintenir l’équilibre entre l’offre et la demande.

Pouvez-vous nous expliquer comment les prévisions météorologiques permettent de prévenir les pics de production ou de consommation qui mettent en péril l’équilibre du réseau ?

Nous avons abordé cette thématique au Conseil Supérieur de la Météorologie en 2010 dans le cadre d’une conférence intitulée : Les influences de la météorologie sur la consommation d’électricité. Il se trouve que la France fait figure de pays à part au regard de ses voisins européens. Notre pays a fait des choix en matière d’indépendance énergétique qui se sont traduits, notamment après le premier choc pétrolier de 1973, par l’installation du parc électronucléaire le plus important d’Europe et le deuxième dans le monde en termes de puissance installée. Disposant d’une telle puissance et au regard des investissements colossaux consentis par la France, l’opérateur historique a mis en place une véritable politique d’incitation à l’usage du Chauffage Electrique Individuel (CEI). Pendant près de 30 ans le parc immobilier français s’est équipé en appareils de chauffage électrique qui ont peu à peu fait glisser la consommation d’électricité vers une « météo-sensibilité » accrue. L’évolution de la population, des usages domestiques et tertiaires de l’électricité font que, à chaque fois que la température baisse d’un degré l’hiver, il faut mobiliser près de 2400 MW de puissance supplémentaire. La figure 2, ci-dessous, montre bien cette « météo–sensibilité » hivernale que l’on peut observer, chiffres à l’appui.

Le schéma représente (au travers des tailles des billes) l’intensité des vagues de froid au regard des pointes de consommation d’électricité. Pour pouvoir comparer, nous sommes partis d’une même taille de bille.


Figure 2 : évolution des pointes de consommation par rapport à l'intensité des vagues de froid

On constate que, pour une intensité de vague de froid presque sept fois inférieure à celle de janvier 1985, la pointe observée le 15 décembre 2010 s’est accrue de près de 60 %. On peut alors imaginer l’impact de la vague de froid de 1985 sur le système électrique actuel. En période estivale, la référence est la canicule qu’a connue la France en 2003. Depuis, le parc de climatisation s’est largement développé, ce qui va probablement engendrer des pointes de consommation estivales, qu’il faudra également gérer. Actuellement, 1°C d’augmentation de la température moyenne au-delà de 26°C nécessite la mobilisation de 450 MW de puissance supplémentaire. L’optimisation de la production d’énergies renouvelables, rapidement mobilisable, devient alors essentielle en période estivale sachant qu’en 2003, ce type d’énergie n’a fourni que 10 % de la production allemande en pleine canicule.

Les prévisions météorologiques actuelles sont-elles suffisamment fiables pour permettre aux « producteurs » d’électricité d’origine renouvelable de souscrire des engagements fermes sur un marché ? Quel est le délai de préavis ? Quelles sont les perspectives ?

Difficile de trancher définitivement sur cette question. Certains jours, lorsque la situation météorologique n’est pas trop turbulente et que la prévisibilité est assez bonne, on peut envisager une bonne estimation de ce que sera la production. Cela ne signifie pas pour autant que l’ensemble des parcs d’une région donnée vont pouvoir produire. En effet, si leur disponibilité est faible alors même que les conditions météorologiques sont optimales et bien prévues, les prévisions de production devront en tenir compte. Enfin, il faut garder à l’esprit que les évènements exceptionnels peuvent, de façon fortuite, venir indirectement troubler tout ou une partie de l’appareil de production (panne ou casse). Les tempêtes de 1999 étaient globalement bien prévues par les modèles météorologiques qui étaient fiables dans l’ensemble en termes de timing. En revanche, l’intensité en était sous-estimée, ce qui fait apparaître une nouvelle notion de fiabilité : celle de fiabilité par paramètre (ici le vent). A cette même époque, les fermes d’éoliennes situées aujourd’hui sur l’axe de passage de la tempête Lothar n’existaient pas. Combien d’éoliennes auraient été mises à terre ? Il est un fait, en tous les cas, que le risque « tempête extrême » est à prendre en compte dans un parc qui s’étoffe presque tous les jours.

Aujourd’hui, la prévision est fiable en moyenne à 85 % pour une prévision du jour au lendemain, autour de 80 % pour une prévision à trois jours, mais tombe rapidement à 50 % à une semaine. Il est donc difficile d’avoir une vision de production de façon constante et certaine, même à très court-terme.

Quelles seraient les options qui permettraient de faire face à un défaut de prévisions météorologiques ?

Certaines situations météorologiques sont un peu mieux envisagées par les modèles de prévision que d’autres. C’est le cas par exemple des grands flux d’ouest qui dominent sous nos régions de l’Europe de l’Ouest. Lorsqu’une vague de froid ou de chaleur s’installe par exemple la difficulté dans la prévision météorologique va s’accentuer essentiellement sur le paramètre température à moyen et plus long-terme. Les différents modèles issus des grands centres météorologiques n’utilisant pas les mêmes schémas physiques (c’est-à-dire les mêmes équations) il peut en résulter des prévisions légèrement différentes des grands centres d’actions (Anticyclones et Dépressions) qui distribuent les vents ainsi que les masses nuageuses. Dans le particularisme français que nous avons précédemment cité, il est un fait que l’incidence directe d’une erreur de prévision de ces trois principaux paramètres (vent – nébulosité – température) peut avoir des conséquences non négligeables. Par définition, la météorologie n’est pas une science exacte. Décrire l’état de l’atmosphère à une échéance donnée suppose une parfaite connaissance de l’état initial qui sera intégré dans les modèles de prévisions déterministes. Aujourd’hui nous sommes loin de maîtriser tous les paramètres qui composent notre atmosphère. La météorologie n’est pas une assurance tout risque sur laquelle on peut fonder entièrement une activité avec un degré de certitude absolu.

Les axes d’améliorations ou les pistes à suivre pourraient être :

  • d’intégrer les mesures en temps réel sur les parcs, et de prendre en compte les indisponibilités des parcs de production ;
  • adapter certains champs de prévision comme celui des vents sur certains secteurs géographiques à une échelle plus fine ;
  • envisager des modèles plus fins également sur les secteurs au relief plus complexe (remontée d’échelle).

Pouvez-vous nous présenter les techniques mises en place par Steria en matière de prévisions météorologiques ?

Steria en tant que telle n’a pas vocation à maintenir un service de prévisions météorologiques au sein de son entité. Néanmoins la société dispose de consultants spécialisés dans le domaine capables de fournir du conseil, mais aussi des outils pouvant être proposés à nos clients. Nous sommes en phase de mise en œuvre d’un modèle à haute résolution capable d’être alimenté par trois grands modèles globaux mondialement reconnus à savoir le GFS (Global Forecasting System), celui issu du Centre Européen cité plus haut et le modèle Canadien. Nous disposons également de toute une série d’outils capable de traduire le résultat de ces modèles en carte et données numériques qui peuvent alimenter des systèmes d’information (SI) décisionnels ou s’interfacer même avec des outils de Gestion de maintenance assistée par ordinateur (GMAO) au travers de petits flux d’alerte. Le tout sera hébergé sur nos plateformes.

En quoi les prévisions météorologiques contribuent-elles à rendre les réseaux électriques plus intelligents ?

Sur le sujet je vous invite à consulter l’article que nous avions rédigé et intitulé : Les réseaux intelligents d’électricité pour gérer les impacts de la météo sur les pics de consommation.

Avant de rendre ces réseaux intelligents, la météorologie permet surtout d’appréhender les paramètres qui ont un impact direct, d’une part, sur la consommation et, d’autre part, sur l’appareil de production. Au-delà des réseaux intelligents d’électricité, il faut garder à l’esprit que plus largement la météorologie impacte près de 30 % du PNB et que des prévisions de qualité permettent de faire gagner près de 8 milliards d’euros par an à l’économie française.


Stéfan Lucien et Caroline Serraud
23 août 2011


Stéfan Lucien est Responsable Innovation au sein du Département Energie – Spécialité Météorologie chez Steria.

Caroline Serraud est Consultant au sein du Département Energie – Spécialité Météorologie chez Steria.



Steria délivre des services qui s’appuient sur les nouvelles technologies et qui permettent aux administrations et aux entreprises d’améliorer leur efficacité et leur rentabilité. Grâce à une excellente connaissance des activités de ses clients et son expertise des technologies de l’information et de l’externalisation des processus métiers de l'entreprise, Steria fait siens les défis de ses clients et les aide à développer des solutions innovantes pour y faire face. De par son approche collaborative du conseil, Steria travaille avec ses clients pour transformer leur organisation et leur permettre de se focaliser sur ce qu’ils font le mieux. Steria partage dans cette interview l’expertise de deux consultants du Département Énergie, spécialisés en météorologie.

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