L'hydroélectricité, patient zéro de la crise climatique

Par quoi commencer une série consacrée à la vulnérabilité climatique du secteur électrique ? Peut-être par les énergies renouvelables qui, comme le solaire ou l'éolien, entretiennent un lien évident avec la météo ? Mais elles ne représentent pas grand chose dans la production d'électricité mondiale... Par les poids lourds du mix électrique, alors ? Le charbon, ou le nucléaire si on se place dans une perspective française ? Leur dépendance vis-à-vis du climat semble beaucoup plus ténue...Alors que choisir ?
En fait la solution s'impose. Il n'y a qu'une seule énergie qui représente une part importante de la production mondiale d'électricité et exploite une ressource directement liée au climat : c'est l'hydroélectricité.

Risque climatique pour le sbarrages hydrauliques : cas de la crue d'Oroville
Le deversoir du barrage d'Oroville (Etats-Unis) sévèrement endommagé par une crue début 2017

 

Comment le changement climatique peut modifier la ressource en eau


L'énergie hydraulique est à l'origine d'un sixième de la production électrique mondiale, c'est la troisième source d'électricité de la planète, derrière le charbon et le gaz, et la première qui soit décarbonée devant le nucléaire. Et elle exploite une ressource qui joue un rôle central dans le système climatique : l'eau. Plus particulièrement l'eau de ruissellement, c'est-à-dire l'eau issue des précipitations qui s'écoule à la surface avant de rejoindre les océans.

On pourrait penser que l'évolution du régime des précipitations suffit à donner une indication de celle du potentiel hydroélectrique mais ce serait un peu trop simple : le "productible", c'est-à-dire l'électricité qui serait produite si toute l'eau disponible pouvait être exploitée dans des conditions optimales, dépend aussi de la température et dans une moindre mesure du vent et de l'ensoleillement.

En effet toute l'eau n'arrive pas jusqu'aux usines hydroélectriques, il faut soustraire l'évapotranspiration, c'est-à-dire la partie qui s'évapore, directement ou après prélèvement par les plantes. Si une partie de l'eau utilisée vient de glaciers permanents, la hausse de la température va au contraire entraîner une augmentation de la ressource... jusqu'au moment où les glaciers auront disparu entraînant peut-être l'effondrement du productible.
Si par contre l'eau vient pour une part significative de la fonte des neiges de l'année, la hausse de la température va modifier la façon dont la production se répartie dans l'année : l'eau sera disponible plus tôt et en plus grande quantité à la fin de la saison froide mais elle se fera rare pendant la saison chaude, le productible annuel restant a priori inchangé. Une évolution de ce type peut avoir des conséquences importantes en particulier pour les installations au fil de l'eau ou avec de petites retenues d'eau. Une répartition différente de la ressource en eau dans l'année peut aussi dégrader la production lorsque les lac artifiels servent aussi au soutien d'étiage, c'est-à-dire qu'ils sont utilisées pour réguler le niveau du cours d'eau en aval.

Prévoir le productible ? Pas si simple...


Le rapport spécial du GIEC sur les énergies renouvelables et l'adaptation au changement climatique donne un aperçu global de l'évolution de la ressource en eau dans le courant du XXIe siècle :

Evolution de la ressource hydroélectrique avec le changement climatique selon le GIEC
Évolution de la ressource en eau de ruissellement en % entre 1980-1989 et 2090-2099 dans un scénario d'émissions pessimiste (A1B).
Les zones hachurées indiquent les régions où 90% des modèles convergent sur le sens de l'évolution, les zones où moins de 66% des modèles convergent ont été laissées sans couleur.
En Europe, l'évolution de la ressource hydrique devrait être nettement négative sauf en Scandinavie, cette perspective a été confirmée depuis par le 5e rapport du GIEC. Mais il met aussi en évidence des évolutions divergentes d'une région à l'autre, voire entre cours d'eaux d'un même bassin versant. Une étude au cas par cas s'impose.
D'autant plus que les projections du climat même à l'échelle d'une installation hydroélectrique ne suffisent pas à dire comment sa production va évoluer : cela dépend aussi de l'environnement dans lequel elle se trouve, de l'origine de l'eau, de la présence ou non d'une retenue, de la saisonalité de la demande en électricité, de la réglementation applicable...

Et c'est là que l'on rencontre un premier problème : les installations ne sont en général pas conçues pour le climat du milieu du XXIe siècle. Ni même pour celui du début du XXIe siècle...
De nombreuses installation hydroélectriques sont anciennes : en France par exemple leur âge moyen est autour de 75 ans, les hypothèses utilisées lors de leurs constructions sont  dépassées depuis longtemps.
Même des projets flambant neufs s'appuient souvent sur des données obsolètes : ils sont typiquement dimensionnés sur les observations météorologiques des 30 dernières années disponibles, et comme dans certaines parties du monde le réseau d'observation s'est dégradé à la fin du XXe siècle, la période retenue est souvent 1961-1990. Les choix économiques et techniques sont donc effectués avec une stationnarité du climat sur au moins un demi-siècle dont on sait qu'elle est erronée.


Les autres impacts du climat sur l'hydroélectricité


L'impact de la ressource en eau sur la production n'est pas le seul facteur de risque pour l'hydroélectricité. Le changement climatique peut aussi donner un coup de pouce à deux de ses éternels ennemis : les crues et les sédiments.

La fréquence et l'intensité des crues peuvent évidemment évoluer avec le régime des précipitations. Mais pas seulement : la hausse de la température, par exemple, fait aussi augmenter le risque de rupture de lacs glaciaires.
Des crues plus intenses ou plus fréquentes peuvent avoir une multitude d'effets négatifs, depuis la nécessité d'effectuer des lâchers d'eau préventifs, et donc de perdre de la production, jusqu'à la destruction des ouvrages avec potentiellement des graves conséquences pour les populations et les biens situés en aval.
Le cas du barrage d'Oroville, en Californie, illustre ce risque : au début de l'année 2017, des précipitations intenses ont nécessité des lâchers d'eau importants qui ont endommagé le déversoir principal. L'évacuation de l'eau a du être ralentie ce qui a fait monter le niveau du lac, déjà très élevé, et entrainé un risque de rupture qui a nécessité l'évacuation de plus de 180.000 personnes. Les réparations de fortunes effectuées sur le déversoir ont causé l'accumulation de débris au pied du barrage, obligeant à interrompre la production hydroélectrique. Le fonctionnement normal n'a repris qu'au printemps 2019 après des travaux qui ont couté 1.1 milliards de dollars.

Le changement climatique peut également entraîner une dégradation de la qualité de l'eau : avec la fonte des glaciers et des débits plus importants, les cours d'eau ont tendance à se charger en débris et en sédiments.
Les débris peuvent bloquer les conduites et les canaux ou bien endommager directement les installations hydroélectriques. Les sédiments eux vont s'accumuler au fond des retenues d'eau et en diminuer progressivement la capacité, là où elles sont possibles des curages plus fréquents seront nécessaires. Il entraînent aussi une usure plus rapide, notamment de la turbine, cet effet est notamment étudié en Suisse.

Et naturellement, les installation hydroélectriques subissent indirectement les impacts du changement climatique sur leur environnement : dégradation des réseaux électriques ou routiers, effets de la température sur les salariés, etc. Même la modification de la répartition de la faune et de la flore peut créer de nouvelles contraintes pour les exploitants de barrages hydroélectriques, par exemple s'il s'agit d'espèces protégées ou d'algues flottantes...


La vulnérabilité de l'hydroélectricité comme risque systémique pour une société bas-carbone



Ces risques ne concerne pas que les exploitants et les riverains des installations : l'hydroélectricité est la clé de voûte d'un mix électrique bas carbone. Evidemment parce qu'elle est la première source d'électricité décarbonée à l'échelle mondiale mais aussi parce que sa flexibilité et la capacité de stockage offerte par les retenues d'eau en font le complément idéal de renouvelables variables comme le solaire ou l'éolien. Enfin n'oublions pas qu'en régulant le cours des fleuves, les barrages hydroélectriques permettent de sécuriser la production des centrales thermiques situées en aval.
Par conséquent, si l'hydraulique vacille c'est la résilience de l'ensemble de la production électrique qui est menacée et l'espoir d'un mix bas-carbone qui s'éloigne.

Il ne s'agit pas là d'une conjecture alarmiste mais d'un scénario s'est déjà réalisé : lors de la sécheresse des années 2000, les pays d'Afrique de l'Est, très dépendants de la production hydroélectrique, ont connu une grave crise énergétique. Certains, comme le Kenya, ont réussi à diversifier leur mix vers d'autres sources renouvelables mais beaucoup ont fait appel dans l'urgence à des productions fossiles dont ils peinent presque deux décennies plus tard à se débarrasser.
De même, le Portugal et l'Espagne ont vu leurs émissions de gaz à effet de serre s'envoler en 2017 lorsqu'ils ont été obligés de compenser une mauvaise hydraulicité par le recours au gaz et au charbon. Dans ce cas, l'effet semble heureusement avoir été transitoire.

Au-delà du secteur électrique, les barrages jouent aussi un rôle important dans l'alimentation en eau des régions agricoles et des grands centres urbains. S'ils ne parviennent plus à jouer ce rôle, certains chercheurs vont jusqu'à envisager l'apparition de "villes faillies" : les difficultés du Hoover Dam par exemple pourrait priver Los Angeles d'une de ses sources majeure d'électricité et menacer l'approvisionnement en eau potable de Las Vegas.


Si vous souhaitez creuser ce sujet, je vous renvoie au guide publié récemment par l'International Hydropower Association et à cette étude de cas pour plus de détails sur la méthodologie.

Publié le 23 mai 2019 par Thibault Laconde

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Série d'été : les risques climatiques et l'adaptation dans le secteur de l'électricité


La lutte contre le changement climatique a, classiquement, deux versants : limiter l'ampleur du phénomène (on parle souvent de "mitigation" dans un horrible angliscisme) et s'y adapter.
Pourtant lorsque l'on pense au secteur électrique, c'est presque automatiquement et exclusivement la réduction des émissions de gaz à effet de serre qui vient à l'esprit : la production d'électricité est encore aux deux-tiers fossiles, dont une majorité de charbon, ce qui la rend responsable d'un quart environ des émissions mondiales.
L'adaptation de la production et du transport d'électricité aux effets du changement climatique est encore balbutiante et elle est rarement perçue comme prioritaire. C'est sans doute une erreur.

La "première faillite climatique" est aussi électrique


Il y a quelques mois, la faillite de l'électricien PG&E a reçu le surnom médiatique de "première faillite liée au changement climatique". En novembre 2018, dans un contexte de sécheresse exceptionnelle, un incident sur une ligne électrique avait déclenché le plus grave incendie de l'histoire californienne : 620km² étaient partis en fumée, dont la ville de Paradise, et 85 personnes avaient trouvé la mort. Incapable de faire face à la responsabilité, le plus grand électricien de Californie s'est déclaré en faillite en janvier, avant même la fin de l'enquête.

Cet épisode a brutalement démontré la vulnérabilité du secteur de l'électricité face au changement climatique mais en réalité le constat n'est pas nouveau.

Fin 2017, l'Iran a annoncé la suspension de 50 projets hydroélectriques redus obsolètes par la baisse des précipitations. Pendant l'été 2018, des réacteurs nucléaires français ont du être mis à l'arrêt pour respecter la température limite imposée pour les fleuves en aval, c'est régulièrement le cas depuis 2 décennies, plus surprenant : des centrales suédoises et finlandaises ont également été touchées. A l'automne, la sécheresse en Europe centrale perturbait la navigation fluviale et les approvisionnement en charbon de certaines centrales électriques. On pourrait multiplier les exemples...

Pour le secteur de l'électricité est spécialement vulnérable


Comme c'est le cas de la plupart des activités humaines, le secteur électrique est dépendant de son environnement : la température de l'eau et de l'air, la ressource en eau, le vent, le soleil, etc. jouent un rôle dans son bon fonctionnement. Nous ne nous en rendons simplement plus compte parce que tenons les conditions actuelles pour acquise.

Mais ce secteur a en plus des caractéristiques très spécifiques qui le rendent particulièrement exposé au changement climatique. La première est évidente : la durée de vie de vie des infrastructures.
Le pylône de PG&E dont est parti l'incendie était vieux de 99 ans. De la même façon de nombreuses infrastructures électriques que nous utilisons aujourd'hui - réseaux, centrales, barrages - seront encore là à la fin du siècle. Elles devront alors fonctionner dans une climat qui, selon toutes probabilités, sera très différent de celui pour lequel elles ont été conçues.

Le cas de PG&E illustre une autre caractéristique qui rend les électriciens vulnérables aux changements climatiques : leur empreinte territoriale.
Dans un pays comme la France, il faut bien chercher pour trouver un kilomètre carré sans une ligne électrique, sans infrastructure électrique. Les lignes électriques, aériennes ou enterrées, sont partout. La production est également répartie sur l'ensemble du territoire avec de grandes centrales mais aussi une multitude de plus petites unités. Difficile dans ces conditions de passer entre les gouttes lors d'une vague de chaleur, d'une tempête ou de tout événement climatique qui peut mettre à mal le système électrique.

Cette exposition est d'autant plus critique que ce système électrique est fragile : pour fonctionner, la production doit être en permanence égale à la consommation ce qui est particulièrement difficile à garantir si certains de ses composants sont indisponibles même temporairement. Dans ce cas, le système peut s'effondrer sur une région beaucoup plus grande que celle concernée par l'aléa climatique.
Le risque est aussi systémique : si l'approvisionnement en électricité est coupé, c'est l'ensemble de l'activité qui est menacée. Cette situation ne relève pas de la science-fiction : elle s'est matérialisée plusieurs fois depuis 2000, notamment lors de sécheresses dans des pays dépendants de l'hydroélectricité : en 2017 le Malawi aurait ainsi perdu 7% de son PIB.


Bref, je pense qu'il y a un beau sujet à explorer et qu'il est beaucoup trop vaste pour être traité en un article. Cela m'a donné envie de consacrer une série à la vulnérabilité climatique du système électrique et puisque je cherchais, comme chaque année, un fil rouge pour la période estivale...
Le premier, consacré à l'hydroélectricité sera publié jeudi et les autres suivront au rythme d'un toute les deux semaines.

En attendant vous pouvez retrouver ici les séries des années précédentes : l'influence historique du climat en 2018 et les pionniers de la climatologie en 2017.



Publié le 22 mai 2019 par Thibault Laconde

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Climat : plaidoyer pour l'équivalent-radiateur

A combien de radiateurs allumés pour l'éternité vos émissions de gaz à effet de serre sont-elles équivalentes ?
En tant que "professionnel" de la lutte contre le changement climatique, je suis régulièrement frappé par le contraste entre l'urgence existentielle, presque la panique, que je ressens et la légèreté avec laquelle nombre de mes interlocuteurs et la société dans son ensemble traite ce phénomène. Je ne crois pas être le seul…

Je pense que la façon dont nous mesurons le changement climatique y est pour quelque chose et j'aimerais vous proposer une façon, à mon avis, plus efficace de communiquer sur l'ampleur du phénomène.


Pourquoi les degrés ne marchent pas


Cela semble naturel : le changement climatique (à fortiori si on l'appelle réchauffement) s'exprime en température et se meure en degrés.

Exprimé de cette façon, le réchauffement actuel est évalué depuis la fin du XXIe siècle et très bien modélisé à l'échelle globale depuis les années 70 : l'incertitude porte beaucoup plus sur nos émissions de gaz à effet de serre dans les années qui viennent que sur leurs effets.
Les ordres de grandeurs sont désormais largement connus : à la louche, nous avons déjà gagné un degré par rapport au XIXe siècle et, en fonction de ce que nous émettons, le mercure devrait encore monter de 1 à 4°C d'ici à 2100. Projection moins connue : si nous ne parvenons pas à réduire nos émissions, la hausse se poursuivrait pour atteindre de l'ordre de 8°C supplémentaires en 2300 par rapport à l'ère préindustrielle.

Lorsqu'on regarde l'histoire des climats terrestres, il est évident que cela représente un choc qui défie l'imagination : rappelons que seuls 5°C environ nous séparent du dernier maximum glaciaire… Et pourtant toutes nos expériences quotidiennes nous disent qu'une augmentation de température ne change pas grand-chose, qu'elle est bénigne et, au pire, facile à compenser : si la température de la pièce où vous vous trouvez augmentait de 2°C, vous ne vous en rendriez probablement même pas compte, si vous vous en rendiez compte il a peu de chance que vous en ressentiez un quelconque inconvénient et même si c'était le cas il vous suffirait d'enlever une couche…

Je crois que nous avons tendance, même involontairement, à penser que ce qui est vrai pour nous l'est aussi pour la planète entière. Évidemment, ça ne marche pas comme ça.

Ajoutons un inconvénient supplémentaire : la mesure en degré rend apparemment notre contribution individuelle au problème négligeable et l'action futile : même si la température augmente fortement, notre responsabilité n'est que de l'ordre du milliardième de degrés, même le thermomètre le plus précis existant aujourd'hui ne pourrait pas la mesurer alors à quoi bon…


Alors comment mesurer et exprimer le réchauffement climatique ?


Si exprimer le changement climatique en degrés ne marche pas, existe-t-il une autre mesure permettant de communiquer l'ampleur du phénomène ?

En plus de faire passer l'énormité du changement en cours, une bonne mesure devrait pour moi réunir trois qualités :
  1. Elle devrait d'abord refléter le changement climatique dans sa globalité : exit donc des mesures d'impacts (hausse du niveau des océans, nombre jours anormalement chaud, etc.) qui sont certes parlantes mais ne portent que sur un aspect du phénomène.
  2. Elle devrait être largement compréhensible, donc a priori se rattacher à une grandeur que nous utilisons dans notre vie quotidienne ou pour laquelle il est possible de donner des équivalences évocatrices, même si nous manipulons des concentrations du même ordre lorsque nous salons nos plats, cela exclut je pense les concentrations en gaz à effet de serre dans l'atmosphère.
  3. Finalement, elle devra être acceptée sur le plan scientifique.
Mon candidat : la puissance moyenne absorbée par la surface terrestre, exprimée en watt.

Cette façon d'évaluer le changement climatique est largement répandue dans la communauté scientifique. Elle figure même explicitement dans le nom donné aux 4 scénarios du 5e rapport du GIEC : RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 et RCP8.5 qui conduisent respectivement à une augmentation de la puissance absorbée (ou rayonnée : si la surface est en équilibre thermique cela revient au même) de 2,6, 4,5, 6 et 8,5 watt par mètres carrés.

Et même si tout le monde ne sait pas précisément ce qu'est un watt, il est facile de donner des équivalences parlantes : quelques watts c'est une ampoule, mille c'est une bouilloire domestique, un milliard c'est un réacteur nucléaire, etc.


Combien de radiateurs allumés pour l'éternité représentent vos émissions de gaz à effet de serre ?


Et pour ce qui est d'illustrer l'ampleur du phénomène, jugez par vous-même : dans le scénario RCP8.5, le scénario de laisser-faire, la puissance rayonnée augmenterait de 8,5W/m² c'est-à-dire, puisque la surface terrestre est de l'ordre de 500 millions de milliards de mètres carrés, que la puissance totale absorbée par notre planète devrait augmenter d'environ 4 millions de milliards de watts. A la louche, c'est comme si nous construisions quatre millions de réacteurs nucléaires qui fonctionneraient en permanence pour réchauffer le sol (pour comparaison, il y a moins de 500 réacteurs nucléaires en service dans le monde).

A cette échelle, notre contribution individuelle devient loin d'être négligeable : avec les émissions historiques complétées par le scénario RCP8.5, un être humain moyen vivant et émettant des gaz à effet de serre 1980 et 2060 est responsable d'un réchauffement d'à peu près 210 000 watts.
Figurez-vous la chose suivante : vous êtes né entouré de quelques deux cents radiateurs. Chaque mois où vous continuez à émettre des gaz à effet de serre, vous augmentez d'un ou deux crans la puissance d'un de vos radiateurs et si vous vivez toute votre vie au rythme d'émission actuel, vos 200 radiateurs, allumés à pleine puissance, vous survivront et réchaufferont la Terre bien après que vous l'ayez quitté.
Bien sur si vous êtes américain ou abonné aux vols en classe affaire ce sera plutôt de l'ordre de 500 radiateurs que vous laisserez dérrière vous...

Si on prend maintenant le scénario de réduction ambitieuse des émissions de gaz à effet de serre, le RCP2.6, la puissance totale absorbée par la Terre ne devrait plus augmenter "que" de 1,3 millions de milliards de watts, nous ne construisons donc plus qu'un million de réacteur nucléaires pour réchauffer la planète...
Dans ce scénario, si vous êtes né en 1980 et que vous vivez quatre-vingt ans avec un rythme d'émissions moyen, votre contribution au réchauffement sera encore d'un peu plus d'une centaine de radiateurs.

C'est beaucoup. Trop. Mais ça signifie aussi que les efforts, même limités, comptent : si, par exemple, vous renoncez à un seul voyage en avion, vous laisserez déjà un ou deux radiateurs de moins en quittant ce monde.

(Vous pouvez accéder ici au détail des calculs et des sources utilisées pour cet article)


Publié le 6 mai 2019 par Thibault Laconde

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Comment EDF se prépare aux effets du changement climatique pour le secteur électrique (entretien)

Comme vous le savez, je travaille en ce moment sur l'utilisation des projections climatiques par les entreprises et les organismes publics. Je m'intéresse particulièrement au secteur de l'énergie. D'abord parce qu'on ne se refait pas, ensuite parce que ses activités dépendent souvent directement de paramètres climatiques et que ses infrastructures sont conçues pour être exploitées plusieurs décennies et doivent donc être en mesure de supporter le climat futur.
J'ai eu l'occasion d'échanger sur ce sujet avec Sylvie Parey, ingénieure de recherche au sein du département Optimisation, Simulation, Risques et Statistiques (OSIRIS) de la R&D d'EDF. Je vous propose la restranscription de cette discussion :

Est-ce que vous pouvez commencer par expliquer votre parcours et l'historique de la prise en compte du climat par EDF ?

J'ai été embauchée par EDF en 1989 pour travailler sur les questions de changement climatique. Dès
1990, il y a eu un premier conseil scientifique qui a recommandé à EDF de s'intéresser à la question du climat et d'essayer d'en anticiper les impacts éventuels sur ses activités. A l'époque les premiers projets qui avaient été lancés étaient plutôt des projets en collaboration étroite avec la recherche académique pour bien comprendre le système climatique : quelles pourraient être ses évolutions ? Quelle est la part de la variabilité naturelle et celle du changement climatique ? Quelles sont les rétroactions positives ? Et, à coté de ces questions, est-ce qu'il est possible de faire de la prévision à plus long-terme, sur une saison par exemple ?

Des années 90 au début des années 2000, nous avons fait du développement de connaissance, de la mise en place de méthodologie plus que des applications dans l'adaptation. Même dans la communauté scientifique, à cette époque-là, on était beaucoup plus sur l'atténuation que l'adaptation. Il y a eu une toute première étude d'impact à la fin des années 90 sur l'hydrologie et la thermie d'un fleuve, avec des outils qui étaient encore assez frustres à l'époque mais qui ont donné des tendances qui se sont confirmées par la suite. Les tempêtes de 99, même si elles ne peuvent pas être reliées au changement climatique, nous ont amenés à travailler sur la caractérisation des phénomènes extrêmes. J'ai notamment travaillé avec un professeur de mathématique de l'université d'Orsay pour adapter les méthodes statistiques d'estimation des extrêmes dans le cas de phénomènes non-stationnaires.

Est arrivée la canicule de 2003. On a vu se réaliser ce qu'on avait anticipé : les vagues de chaleur plus fréquentes, plus intenses avec des conséquences sur la température de l'eau, les débits et la production… La canicule a mis au goût du jour ces questions qui étaient restées jusque là dans le domaine de la veille scientifique. Les directions opérationnelles et notamment la direction en charge du parc nucléaire ont montré un intérêt accru pour la prise en compte du changement climatique dans les processus opérationnels. En 2004, on a lancé une série de projets sur l'adaptation qui se continuent jusqu'à aujourd'hui.

Pendant cette canicule de 2003, justement, quelles ont été les conséquences pour EDF ?

Des pertes de production essentiellement. Ce qui se passe pour le nucléaire, c'est que des contraintes réglementaires nous obligent à diminuer la charge lors des événements caniculaires : EDF est tenu de ne pas réchauffer trop les cours d'eau en aval des centrales. Certaines centrales ont des limites en différences de température entre l'amont et l'aval, d'autres ont des limites fixes avec des températures à ne pas dépasser en aval du site. En 2003, ces températures étaient déjà atteintes en amont !

Vous parlez de la réglementation des rejets thermiques. Est-ce que c'est la seule vulnérabilité d'une centrale nucléaire pendant un épisode de chaleur ou est-ce qu'il y en a d'autres ?

C'est la principale, effectivement. Suite à cet épisode on a évidemment pensé à la sureté nucléaire puisque les centrales ont été conçues dans des années où le climat n'était pas le même. EDF a lancé un programme pour le parc nucléaire en exploitation, le référentiel grands chauds. Pour la partie qui me concerne à la R&D, il s'agit de ré-estimer les températures extrêmes en tenant compte des évolutions climatiques en cours et en couvrant les prochaines décennies de façon à vérifier que les installations peuvent toujours produire en toute sécurité.

Centrale nucléaire avec tours aéroréfrigérantes (source)


Quand on regarde la littérature scientifique sur le sujet, on voit que le problème qui se pose notamment dans les pays nordiques est moins celle des rejets thermiques que celle du dimensionnement des condenseurs.

Tout à fait. Il y a eu suite à la canicule de 2003 et au vu des vérifications qui ont suivi des nécessités d'adaptation à la fois de la maintenance des condenseurs et éventuellement de rajouts de plaques pour accroitre l'efficacité des échanges.

Donc ces organes ont été redimensionnés en fonction…

Des températures qu'on a calculées, oui.

Et aujourd'hui à quel extrême de température est préparé le parc nucléaire ?

Ca dépend des sites, notamment des températures d'eau qui sont calculées pour chaque centrale en fonction des températures qui ont été observées. EDF a mesuré la température de l'eau en amont de ses centrales depuis 1977 donc on a des séries assez longues. En 2003, on était encore un peu juste pour étudier les extrêmes mais elles commençaient à être assez longues et on a pu faire des études d'estimation d'extrême pour chaque site. Ces évaluations ont été faites en 2004 à l'établissement du référentiel grand chaud et elles sont réévaluées périodiquement et notamment à chaque visite décennale ce qui permet éventuellement d'adapter la centrale pour tenir compte de l'évolution des températures.

Donc le dimensionnement est fait sur des températures passées ?

En fait on identifie les tendances sur les températures passées et on extrapole ces tendances de façon à estimer les extrêmes sur les prochaines décennies. Ca c'est pour le parc en exploitation, évidemment sur les nouveaux projets c'est différent. Sur le parc en exploitation on se place à des échéances relativement proches sur lesquelles, même s'il n’est jamais très satisfaisant en tant que scientifique de tirer des tendances, on peut faire l'hypothèse que c'est une bonne approximation. En revanche quand on dimensionne un nouveau projet qui va être en exploitation jusqu'à la deuxième moitié du siècle, on ne peut pas tirer les tendances : on va chercher les résultats des simulations climatiques pour estimer les extrêmes.

Sur quels scenarios ?

Toujours le scénario le plus pénalisant, donc le RCP8.5 actuellement. C'était le A2 à l'époque.

Avec quelles projections travaillez-vous ?

L'ensemble. On fait du multimodèle. On fournit finalement une distribution possible ensuite ce sont les directions opérationnelles qui font des choix à la fois de valeur et de dimensionnement.

Et sur quelles valeurs travaillez-vous ? La médiane ?

Souvent je donne la moyenne d'ensemble et puis on a aussi souvent tendance à un peu privilégier les données françaises. On a la chance d'avoir deux modèles au CNRM et à l'IPSL donc on regarde en particulier ces deux modèles.

On a parlé de température mais il y a un autre risque pour une centrale nucléaire et une centrale thermique en général, c'est la sécheresse. Est-ce que c'est une question qui se pose ?

Oui mais pas de la même façon. Sur les débits on a effectivement des signaux qui montrent que les étiages vont être vraisemblablement plus précoces et plus sévères mais par contre là il y a des moyens d'action. Sur l'ensemble d'un bassin versant, notamment sur la Loire, il y a une coordination de l'eau qui se met en place à l'intérieur d'EDF entre les barrages en amont des centrales et les centrales de façon à optimiser les lâchers d'eau pour assurer un débit suffisant en aval pour les centrales nucléaire. C'est plus compliqué sur le Rhône où il faut organiser la coordination entre différents acteurs, à la fois côté suisse et avec la Compagnie Nationale du Rhône. Ce sont des discussions qui se font entre acteurs liés à l'énergie mais aussi plus largement avec tous les acteurs de l'eau dans le cadre des coordinations de bassin.

Ce que l'on voit lorsqu'on regarde les historiques, c'est que des problèmes se posent pour plusieurs réacteurs simultanément et généralement dans des centrales assez proches géographiquement. Cet été par exemple 4 réacteurs ont été arrêtés, 3 dans la vallée du Rhône et un à Fessenheim, est-ce que ça ne créé pas un risque supplémentaire par rapport à des arrêts "classiques", non corrélés ? Et comment gérer ce type de phénomène ?

Effectivement, ce sont des choses qu'on a commencé à regarder. Les premières études ont été faites avec des méthodes de descente d'échelle et de correction de biais un peu simplistes et on essaie de mettre en place des outils pour les approfondir.

La gestion de ce type d'événement se fait au niveau national. La production des centrales est assujettie à la demande de RTE, si RTE met en évidence que la baisse de charge ou l'arrêt d'une centrale met en danger la stabilité du réseau, il peut demander à l'exploitant de continuer la production quitte à exceptionnellement dépasser les limites de températures en aval moyennant un suivi biologique renforcé, c'est ce qui avait été mis en place en 2003. Il faut bien souligner que c'est un sujet réglementaire et que la sécurité des réacteurs n'est pas en jeu.

Nous avons parlé du risque d'interruption de la production mais la chaleur entraine aussi une baisse de rendement. Est-ce qu'elle est significative ou anticipée comme devenant significative ?

Pas à ma connaissance.

Pour de nouveaux réacteurs, est-ce que l'évolution de la température pourrait jouer sur les choix de localisation ?

Oui. Lorsque c'est possible, il faudra probablement privilégier les bords de mer. Et pour les bords de rivières, il y aura sans doute des choix technologiques à faire mais ça sort de mon domaine de compétence.

A ce sujet, il existe un choix technologique permettant d'arbitrer entre les risques liés à la température et ceux liés aux sécheresses, ce sont les aéro-réfrigérants qui limitent les rejets thermiques mais augmentent la consommation d'eau. Est-ce que c'est une question qui vous a été posée ?

Pas directement : je ne fais pas d'étude d'hydrologie. Je ne fais que fournir les données d'entrées - température et précipitations - utilisées par mes collègues hydrologues.

D'accord. Même si ce n'est pas directement votre domaine, est-ce que vous savez quelles sont les tendances qui sont anticipées pour la production hydroélectrique ?

Ce qu'on voit c'est une diminution du manteau neigeux avec une diminution de la quantité de neige et une fonte plus précoce, des étiages plus précoces et plus sévères en été et plutôt une diminution du débit à l'échelle annuelle même si ça dépend du bassin versant.

Et au sein de l'année, est-ce qu'on peut s'attendre à une évolution ?

Oui, essentiellement liée à la fonte de la neige : la fonte devenant plus précoce, les étiages arrivent un peu plus tôt dans le printemps et se poursuivent plus longtemps en automne.

Est-ce que ça change quelque chose pour la production ?

En fait ça change la gestion de la production. La direction en charge de l'hydraulique gère différemment ses barrages de façon à prendre en compte ces données.

Niveau d'eau bas dans le réservoir d'un barrage hydroélectrique français en 2015 (source)

Sur les autres filières de productions, éolien, solaires, etc., est-ce que vous avez identifié des impacts potentiels ?

Pour l'instant, non pas vraiment. C'est un sujet qu'on suit de près, je fais régulièrement un état des connaissances scientifiques mais pour l'instant ça reste assez compliqué. L'impact du changement climatique sur le vent est assez incertain parce qu'il y a une grande variabilité interannuelle qui rend difficile l'identification d'un signal lié au changement climatique ou l'attribution d'un phénomène au changement climatique. Il est donc difficile d'anticiper des changements dans un sens ou dans l'autre pour le potentiel éolien.

Pour le photovoltaïque, le problème se pose au niveau des nuages qui restent une des grandes incertitudes des modèles climatiques. On a quelques études qui mettent en évidence des changements mais relativement faibles par rapport à la variabilité naturelle, cela nous encourage pour l'instant à rester en veille pour voir si les signaux se confirment dans un sens ou dans un autre et, à ce moment là, agir en conséquence.

Est-ce qu'il peut y avoir un impact sur la biomasse destinée à la production d'électricité ?

Vraisemblablement. Du moment qu'il y a un impact sur l'agriculture.

Outre la production, on peut s'attendre à ce que le changement climatique ait un impact sur la consommation. Qu'est-ce que vous pouvez m'en dire ?

En France, la part du chauffage électrique fait que les pointes de consommation sont plutôt en hiver, lors des vagues de froid. On commence à voir depuis quelques années ce qu'on appelle un gradient d'été, c'est-à-dire une augmentation de la consommation en été avec la hausse des températures, mais il reste bien moindre que le gradient d'hiver : à la pointe un degré en hiver c'est 2400MW, en été c'est 4 à 500 MW.

Et vous anticipez que ça va augmenter ?

Tout dépendra de l'équipement en climatisation en France. A équipement fixe, si les températures augmentent, la consommation deviendra plus élevée plus longtemps pendant l'été. Cette augmentation pour l'instant ne compense pas complètement les diminutions liées à la baisse de la demande en hiver. Mais il faudrait prendre en compte aussi les déterminants de la demande : comment vont évoluer les comportements ? Comment va évoluer l'équipement des particuliers et des professionnels en système de climatisation ? Ce sont des choses qui commencent à être étudiées.

Entre la production et la consommation, il y a le réseau. Est-ce que vous vous attendez à ce que le changement climatique ait des effets dans ce domaine ?

Nous n'avons plus aucun lien avec RTE qui a sa propre R&D mais nous faisons des études pour Enedis. On sait qu'en 2003 il y a eu des problèmes sur certaines lignes enterrées en section urbaine notamment à Paris avec des composants qui ne supportaient pas bien la chaleur. Sur les lignes aériennes, il y a une diminution de la charge qu'on peut passer mais je n'ai pas l'impression que ce soit identifié comme un problème à l'heure actuelle.

Est-ce qu'il y a une coordination européenne sur ce sujet compte-tenu de l'interdépendance des réseaux et de la proximité des conditions climatiques ?

Au niveau scientifique, on est impliqué dans des projets européens notamment le programme Copernicus pour essayer de proposer une base de données des données météorologiques importantes pour l'énergie, avec les observations historiques et les différentes évolutions possibles. C'est un projet qui a été initié en 2015 avec deux prototypes dans lesquels EDF a été impliqué, le projet ECEM (European Climate Energy Mixes) et Clim4Energy. Ces deux projets se sont terminés début 2018 et ont abouti à un projet d'opérationnalisation à l'horizon 2020 ou 2021.

Pour conclure, vous diriez que la question de l'impact du changement climatique dans le secteur de l'énergie arrive à maturité ou bien est-ce encore largement une terre à découvrir ?

Il y a eu une grosse prise de conscience depuis 2003 chez EDF et un peu plus tardivement à l'échelle nationale et internationale. Il y a aussi eu beaucoup d'évolutions dans la modélisation du climat, la compréhension des rétroactions, du système climatique, la résolution des modèles…

Depuis 30 ans que je travaille sur ce sujet, il y a beaucoup de progrès qui ont été faits. Et ça continue.


Publié le 12 avril 2019 par Thibault Laconde

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Je suis en train de monter une start-up dans l'adaptation au changement climatique. Et vous pouvez aider !

Si vous fréquentez régulièrement ce blog, vous vous êtes sans doute aperçu que je me tiens relativement coi ces derniers temps. Cela vous aura d'autant plus étonné que nous avons enfin un projet de PPE, que l'Allemagne est en train de se donner une feuille de route pour sortir du charbon et que Taiwan a décidé de continuer son chemin vers la fin du nucléaire malgré un referendum contraire... bref qu'il y avait matière.
Si je ne vous ai parlé d'aucun de ces sujets, c'est pour une raison simple. En ce moment un autre projet absorbe l'essentiel de mon temps et de mon énergie.

J'aimerais vous en parler pour vous expliquer la direction que va prendre ce blog pendant les prochains mois et aussi pour solliciter vos idées et vos remarques. Au fil des ans, une vraie communauté de passionnés s'est créée ici et il serait dommage de ne pas en tirer partie dans ce projet.


A quoi s'attendre pour l'année énergétique et climatique 2019 ? La réponse par 5 experts.

Que réserve 2019 pour le climat et l'énergie ? Quels seront les sujets qui feront l'actualité ? Les tendances à suivre ? Comme chaque année, j'ai invité quelques experts à plancher sur la question. Voici leurs réponses :

Revue de presse E&D 2018 - l'actualité énergie et climat de la semaine 50

Le choix de la rédaction

En Pologne, le charbon n'est plus l'avenir

La 24e conférence sur le climat se tient en ce moment à Katowice dans une région minière d'un des pays les plus dépendant au charbon de la planète. Mais derrière ce passif historique, la ville a entrepris sa reconversion.  > Lire l'article


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Dans E&D cette semaine

Une ébauche de discussion sur les revendications des "gilets jaunes" : Revendications des "gilets jaunes" en matière d'énergie : ouvrons la discussion

A venir :

  • Quelques questions sur les politiques climatiques après les "gilets jaunes"
  • Prochaine revue de presse le 21 décembre
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Le coin du data scientist

Global Fossil Project Tracker : une cartographie des projets d'énergies fossiles à l'échelle mondiale.

Développé par le réseau CoalSwarm, cette carte permet de visualiser plus de 2000 grandes infrastructures charbonnières, pétrolières et gazières en service ou en projet à l'échelle mondiale. > Voir la carte


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Actualités et parutions énergie

Charbon

  • Sydney et Melbourne, les deux plus grandes villes d'Australie, veulent se passer du charbon. > Lire l'article 
  • En 2030, toutes les centrales à charbon canadiennes devront capter leurs émissions de CO2 ou  fermer. > Lire l'article
  • En Allemagne, la mine de charbon de Hambach dévore une forêt millénaire. > Lire l'article

Nucléaire

  • Le premier EPR entre en service à Taishan (Chine)... > Lire le communiqué
  • ... mais la Chine se désintéresse de l'énergie nucléaire. > Lire l'article
  • En Grande Bretagne, Hitachi pourrait renoncer au projet de Wylfa. > Lire l'article 
  • En Afrique du Sud, le gouvernement renvoie l'ensemble du conseil d'administration de NESCA, l'entreprise publique en charge du nucléaire. > Lire l'article

Renouvelables

  • L'Allemagne pourrait atteindre 100% d'énergie renouvelable en 2050 sans surcoût. > Lire l'article
  • Selon l'ADEME, l'évolution optimale du mix électrique français conduit à 85% de renouvelables en 2050. > Voir le rapport 
  • Le Kosovo se débat pour passer du charbon aux renouvelable. > Lire l'article
  • En novembre, pour la première fois, la production éolienne a couvert plus de 100% des besoins en électricité de l'Ecosse. > Lire l'article
Mobilité et transport
  •   Les ventes de voitures neuves s'écroulent en Chine : -18% en novembre, -16% en octobre, -14% en septembre... > Lire l'article
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Actualités et parutions climat

Institutionnels

  • A Paris, la Marche pour le climat a réuni au moins 17000 personnes le 8 décembre. > Lire l'article
  • A la COP24, les Etats-Unis, la Russie, l'Arabie-Saoudite et le Koweit bloquent la reconnaissance du dernier rapport du GIEC. > Lire l'article

Entreprises

  • Le PDG de Maersk, le premier transporteur de conteneurs de la planète, veut atteindre zéro émission en 2050. > Lire l'article
  • Un rapport évalue les progrès des assurances dans le désinvestissement du charbon. > Lire le rapport
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Revendications des "gilets jaunes" en matière d'énergie : ouvrons la discussion

Il y a quelques jours, les rédactions de plusieurs médias ont reçu un document qui au premier coup d'oeil ressemble plus à une demande de rançon qu'à un programme politique. Il tient en fait un peu des deux : c'est une liste de 42 "directives du peuples" hétéroclites adressées aux députés pour qu'ils les "transposent en loi", le tout est signé "les gilets jaunes".
Impossible de connaître l'origine ou la représentativité de ce document mais faute de mieux, il peut servir de base pour réfléchir à ce que pourrait attendre les manifestants en matière d'énergie. Il contient en effet plusieurs points qui sont directement liés à la politique énergétique. Je vous propose de les passer en revue et de les discuter.

N'hésitez pas à en débattre dans les commentaires ou à me contacter pour compléter.

Revue de presse E&D 2018 - l'actualité énergie et climat de la semaine 49

Le choix de la rédaction

En Australie, le gouvernement envisage des mesures extrèmes pour faire baisser le coût de l'énergie

Le gouvernement du libéral Scott Morisson defend en ce moment devant le parlement un paquét énergie qui donnerait au régulateur le droit de fixer le prix de l'électricité sans controle judiciaire et permettrait de forcer les entreprises à vendre leurs actifs.  > Lire l'article


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Dans E&D cette semaine

Pas de nouvelle publication cette semaine mais un article de 2015 qui peut être utilement redécouvert : Taxe carbone, une idée neuve ?

A venir :

  • Plusieurs articles en cours de préparation sur les gilets jaunes
  • Quelques nouvelles de la COP24 ? S'il s'y passe des choses intéressantes...
  • Prochaine revue de presse le 7 décembre
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La donnée de la semaine

Dans une scénario de réchauffement modéré, la production de vin pourrait chuter de 19 à 62% dès 2050.

Une grande partie de l'Europe du Sud et de l'Est pourrait devenir impropre à la culture de la vigne dans le courant du siècle. Dans un scénario de réchauffement climatique élevé, la production de vin pourrait même s'écrouler de 25 à 73%. > Voir la présentation



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Actualités et parutions énergie

Fossiles

  • Aux États-Unis, le rythme de fermeture des centrales à charbon s'accélère : 14.3GW en moins cet année, soit deux fois plus qu'en 2017, et la fermeture de 23.1GW supplémentaires est déjà prévue entre 2019 et 2024. > Lire l'article
  • L'Afrique du Sud est confronté à une nouvelle vague de coupures d'électricité. > Lire l'article
  • Le prix du pétrole continue à chuter sur fond de négociation entre l'OPEP et la Russie, il passe sous 60$/bbl pour la première fois depuis un an. > Lire l'article

Nucléaire

  • L'avenir d'ASTRID, le projet de réacteur de 4e génération français, est remis en cause. > Lire l'article
  • Le Japon abandonne le projet nucléaire Sinop en Turquie, trop couteux. > Lire l'aticle

Renouvelables

  • Le Kenya joue la carte de la géothermie. > Lire l'article
  • En Californie, toutes les maisons construites à partir de 2020 devront être équipées d'installations solaires. > Lire l'article


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Actualités et parutions climat

Institutionnels

  • Aux Etats-Unis, un rapport de l'Union of Concerned Scientists documente les pratiques de l'administration Trump dans le domaine scientifique. > Voir le rapport
  • En Grande Bretagne, le patron d'un lobby opposé à la lutte contre le changement climatique revendique le droit de tromper le public au nom de la liberté d'expression. > Voir l'article

Entreprises

  • Shell va se donner des objectifs de réduction des émissions annuels et envisage d'indexer les rémunération de ses dirigeants sur leurs résultats dans ce domaine. > Lire l'article
  • Xcel, un de plus grand producteur d'électricité aux Etats-Unis, s'est engagé à décarboner omplètement sa production d'ici 2050. > Lire l'article
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Revue de presse E&D 2018 - l'actualité énergie et climat de la semaine 48

Le choix de la rédaction

Les États-Unis en pleine crise de schizophrenie sur le climat

L'administration américaine a publié vendredi dernier un rapport préparé par plus de 300 scientifiques issus des différentes branches du gouvernement et alarmant sur les effets du changement climatique aux États-Unis. La date, au lendemain de Thanksgiving, avait été choisie pour minimiser les échos de cette publication que l'administration s'est ensuite employée à discréditer. Le président Trump quant à lui s'est estimé trop intelligent pour accorder du crédit à ce rapport. > Consulter le rapport


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Dans E&D cette semaine

Deux nouvelles parutions récemment :
  • Une analyse de la trajectoire proposée par le gouvernement pour les renouvelables électriques et le nucléaire. > Voir l'article
  • Une compilation de réactions à l'annonce de la PPE. > Voir l'article
Vous pouvez également retrouver une sélection d'article plus anciens dans la Newsletter spéciale PPE envoyée cette semaine > Voir la Newsletter 

A venir :

  • Quelques nouvelles de la COP24 ? S'il s'y passe des choses intéressantes...
  • Prochaine revue de presse le 7 décembre
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La donnée de la semaine

Quel est le coût de l'intermittence des énergies renouvelables ? Entre 0 et 12€/MWh selon RTE.

Le développement d'une production renouvelable variable nécessite de construire ou maintenir des capacité de "back-up" pour assurer la sécurité d'approvisionnement. RTE a estimé les coûts correspondant et les évalue entre 0€/MWh (pour ses scénarios Volt et Ampère) et 12€/MWh (Scénario 100% EnR de l'ADEME), c'est-à-dire dans le cas le plus défavorable sur le même ordre de grandeur que le surcout lié à la modernisation du parc nucléaire français. > Voir la présentation


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Actualités et parutions énergie

Charbon

  • Selon Carbon Tracker, 40% des centrales à charbon dans le monde fonctionnent à perte. > Lire l'article
  • Uniper demande des proposition au gouvernement après la confirmation de la fermeture des centrales à charbon en France. > Lire le communiqué
  • En Allemagne, le rapport de la commission sur la sortie du charbon prolonge ses travaux jusqu'aux 1er février 2019. > Voir le tweet
  • En Allemagne, Greenpeace propose de racheter (pour un montant dérisoire) les mines et les centrales à charbon de RWE et de les fermer. > Voir la proposition 

Nucléaire

  • Taïwan s'est prononcé contre la sortie du nucléaire lors du referendum qui s'est tenu le 24 novembre. > Voir les résultats
  • L'EPR finlandais prend encore 4 mois de retard, il devrait entrer en fonctionnement début 2020 (initialement le projet devait durer de 2005 à 2009) > Lire l'article

Renouvelables

  • Selon Allianz, la France est désormais le pays du G20 le plus attractif pour les énergies renouvelables devant l'Allemagne et la Grande Bretagne. > Voir le rapport

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Actualités et parutions climat

  • 2018 devrait être la quatrième année la plus chaude depuis le début des observations. > Lire l'article 
  • Selon la Commission Européenne, l'UE devrait investir 175 à 290Mds€ supplémentaires par an dans les infrastructures énergétiques pour arriver à zéro émission nette en 2050. > Lire le rapport
  • Le Vanuatu envisage une action en justice contre des compagnies pétrolières et d'autres Etats. > Lire l'article
  • Le Brésil renonce à organiser la COP25 en 2019. > Lire l'article
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