Prévoir l’électricité produite par nos énergies renouvelables

Turbulence derrière les éoliennes géantes de la ferme d’Horn Rev à l’ouest du Danemark.

Les énergies renouvelables sont en passe de devenir un complément essentiel aux moyens actuels de production d’énergie électrique. On retrouve de plus en plus d’éoliennes dans nos campagnes, de panneaux solaires sur les toits des maisons, des parkings ou des supermarchés, et bientôt de ces serpents de mer qui oscillent avec les forces des vagues de l’océan Atlantique. Même si ces types d’énergie sont vus comme vertueux vis-à-vis de l’environnement, car ils n’émettent pas de CO2, leur caractère variable et intermittent rend obligatoire l’utilisation de centrales qui ont la capacité de démarrer rapidement en cas de besoin énergétique fort et/ou de manque de production renouvelable. Malheureusement ces dernières sont celles basées sur les énergies fossiles, très polluantes donc.

Production et consommation électriques doivent être maintenues en équilibre à tout moment. Afin de soutenir cet équilibre, on envisage aujourd’hui de rendre le réseau électrique « intelligent » (Smart Grid), d’intégrer du stockage de l’énergie en des points névralgiques, et d’appeler le consommateur à plus de flexibilité afin de s’adapter aux aléas de la production.

L’intégration massive de ces énergies renouvelables implique que nous devrons prédire les quantités d’énergie qu’elles pourront nous fournir, dans les heures et les jours (peut-être aussi les mois) qui suivent. Ces prévisions permettent déjà aujourd’hui d’optimiser la gestion du réseau électrique et une meilleure opération des marchés de l’électricité. Le but est de définir, au jour le jour, les quantités d’énergie nécessaires pour compléter la production électrique issue des énergies renouvelables, de la façon la plus économique et fiable possible. Ces estimations doivent aussi prendre en compte la structure du réseau de transport et de distribution d’électricité, alors que les zones de production d’énergie renouvelable sont souvent bien éloignées des zones de forte demande électrique.

La prévision de l’électricité produite grâce aux énergies renouvelables (éolien, solaire et houlomotrice principalement) est basée sur des modèles de prévision météorologique complexes, couplés à des modèles mathématiques et statistiques de séries temporelles. Par exemple, dans le cas de l’éolien, ces modèles utilisent des prévisions de vent fournies par Météo-France ou par le Centre Européen de Prévision Météorologique à Moyen Terme (CEPMMT ou ECMWF en Anglais), ainsi que des mesures récentes provenant des stations d’observation météorologiques et des fermes éoliennes. Le caractère aléatoire de ces prévisions et leur incertitude sont prises en compte à travers une forme probabiliste. Cela permet par la suite de prendre des décisions de façon optimale en prenant en compte le risque que la production électrique diminue ou augmente brusquement. Plusieurs équipes en Europe travaillent activement pour l’amélioration de ces prévisions et de leurs utilisations.

Brève rédigée par Pierre Pinson (Université Technique du Danemark) d’après les travaux du département de mathématiques appliquées et d’informatique de l’Université Technique du Danemark.

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Crédits Images : Christian Steiness.

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