La course vers les énergies renouvelables s’accélère, et pour tous les défis imminents de la crise climatique, des signes de progrès sont là: les panneaux solaires commencent à couverture des déserts, les éoliennes parsèment les côtes et les barrages hydroélectriques exploitent des rivières puissantes pour produire de l’électricité propre.
Pourtant, même si la poussée pour les énergies renouvelables prend de l’ampleur – motivé par une technologie moins chère et un besoin urgent de réduire les émissions de carbone – les experts agitent des drapeaux de mise en garde: parce que les sources d’énergie renouvelables dépendent des conditions météorologiques, le changement climatique dictait de plus en plus et compense la production d’énergie renouvelable.
Cette tendance est devenue plus prononcée en 2023, marquée par une volatilité qui a perturbé la production d’énergie renouvelable dans le monde. Les températures ont grimpé à 1,45 ° C au-dessus des niveaux pré-industriels, et le passage de La Niña à El Niño Les précipitations modifiées, les schémas de vent et le rayonnement solaire.
Hamid Bastani, un expert en climat et en énergie de l’organisation météorologique mondiale (WMO), a fourni un exemple brutal de cet impact. « Au Soudan et à la Namibie, la production hydroélectrique a chuté de plus de 50% en raison de précipitations inhabituellement faibles », a-t-il déclaré dans une interview avec l’ONU News.
Au Soudan, les précipitations n’ont totalisé que 100 millimètres (moins de quatre pouces) en 2023 – moins de la moitié de la moyenne nationale à long terme.
« Il s’agit d’un pays où l’hydroélectricité représente environ 60% du mélange d’électricité. Ces réductions pourraient avoir des implications importantes », a expliqué M. Bastani, notant que le système électrique soutient une population importante et en croissance rapide d’environ 48 millions.
Ces quarts de travail ne se sont pas limités à l’hydroélectricité. L’énergie éolienne a également montré des signes de stress dans les conditions climatiques changeantes.
La Chine, qui représente 40% de la capacité éolienne terrestre mondiale, n’a vu qu’une modeste augmentation de 4 à 8% de la production en 2023, car les anomalies du vent ont perturbé la production. En Inde, la production a diminué au milieu des vents de mousson plus faibles, tandis que certaines régions d’Afrique ont subi des pertes encore plus nettes, la production de vent diminuant jusqu’à 20 à 30%.
L’Amérique du Sud, quant à elle, a vu la pointe de l’échelle dans l’autre sens. Un ciel clair et un rayonnement solaire élevé ont stimulé les performances du panneau solaire, en particulier dans des pays comme le Brésil, la Colombie et la Bolivie.
En tant que tel, la région a connu une augmentation de quatre à six pour cent de la génération solaire – une bosse axée sur le climat qui s’est traduit par environ trois térawattheures d’électricité supplémentaire, suffisamment pour alimenter plus de deux millions de maisons pendant un an à des taux de consommation moyens.
«C’est un bon exemple de la façon dont la variabilité du climat peut parfois créer des opportunités», explique Roberta Boscolo, qui dirige le bureau de New York de l’OMM et anciennement le travail climatique et énergétique de l’agence. «En Europe aussi, nous voyons plus de jours avec un rayonnement solaire élevé, ce qui signifie que l’énergie solaire devient plus efficace au fil du temps.»
Mme Boscolo et M. Bastani sont parmi les contributeurs à un récent WMO – IRENA L’étude examinant comment les conditions climatiques en 2023, façonnées par El Niño, le réchauffement climatique et les extrêmes régionaux, ont affecté à la fois la génération d’énergies renouvelables et la demande d’énergie dans le monde entier.
L’énergie solaire a représenté plus de 73% de toutes les nouvelles capacités renouvelables ajoutées à l’échelle mondiale en 2023, ce qui en fait la source d’énergie à la croissance la plus rapide dans le monde.
Systèmes construits sur la stabilité, dans un monde qui est tout sauf
Mme Boscolo, qui a passé des années à travailler à l’intersection de la science du climat et de la politique énergétique, souligne rapidement la vulnérabilité de l’infrastructure des énergies renouvelables. Les barrages, les fermes solaires et les éoliennes sont tous conçus sur la base des modèles climatiques passés, les rendant sensibles au climat changeant.
Prendre l’hydroélectricité. Les barrages reposent sur des flux saisonniers prévisibles, souvent alimentés par la fonte des neiges ou le ruissellement glaciaire. « Il y aura un coup de pouce à court terme dans l’hydroélectricité alors que les glaciers fondent », a-t-elle déclaré. « Mais une fois que ces glaciers sont partis, il en va de même pour l’eau. Et c’est irréversible – du moins sur les échelles de temps humaines. »
Ce modèle se déroule déjà dans les régions Comme les Andes et l’Himalaya. Si l’eau de fonte disparaît, les pays devront remplacer la façon dont ils génèrent de l’énergie ou font face à des déficits énergétiques à long terme.
UN rapport récent du programme d’environnement des Nations Unies (Duper), par exemple, a souligné que l’augmentation du niveau de la mer et les tempêtes plus fortes posent des risques croissants pour les installations de production d’énergie, y compris les fermes solaires situées près des côtes.
De même, les incendies de forêt de plus en plus intenses et fréquents peuvent également éliminer les lignes électriques et noircir les régions entières, tandis que la chaleur extrême peut réduire l’efficacité des panneaux solaires et des infrastructures de grille de contrainte, tout comme la demande de pics de refroidissement.
Les centrales nucléaires sont également en danger dans le climat changeant.
« Nous avons vu des centrales nucléaires qui ne pouvaient pas fonctionner en raison du manque d’eau … pour le refroidissement », a déclaré Mme Boscolo. À mesure que les vagues de chaleur deviennent plus fréquentes et que les niveaux de rivière baissent, certaines installations nucléaires plus anciennes peuvent ne plus être viables dans leurs emplacements actuels.
«C’est une autre chose qui devrait être examinée avec différents yeux à l’avenir. Lorsque nous concevons, lorsque nous construisons, lorsque nous projetons l’infrastructure de production d’électricité, nous devons vraiment réfléchir à ce que sera le climat de l’avenir, et non quel était le climat du passé».
La capacité mondiale de l’électricité renouvelable a augmenté de près de 50% en 2023 – la plus forte augmentation annuelle en deux décennies – avec la plupart des ajouts provenant du solaire et du vent.
S’adapter à l’avenir à travers les données, l’IA et la technologie
L’expert souligne qu’une chose est certaine: notre planète se dirige vers un avenir dans lequel l’électricité, en particulier à partir de sources renouvelables, sera centrale.
«Notre transport va être électrique; notre cuisson va être électrique; notre chauffage va être électrique. Donc, si nous n’avons pas de système d’électricité fiable, tout va s’effondrer. Nous devrons avoir cette intelligence climatique lorsque nous réfléchissons à la façon de changer nos systèmes énergétiques et de la fiabilité et de la résilience de notre système énergétique à l’avenir.»
En effet, pour s’adapter, les deux experts ont souligné la nécessité d’adopter ce qu’ils appellent intelligence climatique – L’intégration des prévisions climatiques, des données et des sciences dans tous les niveaux de planification énergétique.
«Dans le passé, les planificateurs d’énergie ont travaillé avec des moyennes historiques», a expliqué M. Bastani. « Mais le passé n’est plus un guide fiable. Nous devons savoir ce que le vent fera la saison prochaine, à quoi ressemblera les précipitations l’année prochaine – pas seulement à quoi il ressemblait il y a une décennie. »
Au Chili, par exemple, la génération hydroélectrique a augmenté de 80% en novembre 2023, en raison de précipitations inhabituellement élevées. Bien que cette augmentation ait été axée sur le climat, les experts disent que les prévisions saisonnières avancées pourraient aider les amateurs de barrages à mieux anticiper de tels événements à l’avenir et à gérer les réservoirs pour stocker l’eau plus efficacement.
De même, les travailleurs éoliens peuvent utiliser des prévisions pour planifier l’entretien pendant les périodes faibles-vent – minimiser les temps d’arrêt et éviter les pertes. Les opérateurs de grille peuvent également planifier des pics d’énergie pendant les vagues de chaleur ou les sécheresses.
« Nous avons maintenant des prévisions qui s’étendent de quelques secondes à plusieurs mois », a déclaré M. Bastani. «Chacun a une application spécifique – de l’équilibrage immédiat des grilles aux décisions d’investissement à long terme.»
L’amélioration des prévisions climatiques peut aider les systèmes énergétiques à planifier des jours à l’avance.
L’intelligence artificielle (IA) prête une main: les modèles d’apprentissage automatique formés sur les données sur le climat et l’énergie peuvent désormais prédire les fluctuations des ressources avec une résolution et une précision plus élevées. Ces outils pourraient aider à optimiser le déploiement du stockage de la batterie ou de déplacer l’énergie entre les régions, ce qui rend le système plus flexible et réactif.
«Ces modèles peuvent aider les opérateurs à mieux anticiper les fluctuations du vent, des précipitations ou des rayonnements solaires», a expliqué M. Bastain.
Par exemple, Deux projets récents d’énergie WMO récents illustré comment l’intelligence artificielle peut être appliquée dans la planification des énergies renouvelables du monde réel. Au Costa Rica, l’agence a travaillé avec les autorités nationales de l’énergie pour développer et mettre en œuvre un modèle basé sur l’IA pour la prévision de la vitesse du vent à court terme. L’outil est désormais intégré à la plate-forme interne de prévision de l’énergie du Costa Rican Electricity Institute, aidant à optimiser les opérations dans des parcs éoliens sélectionnés.
Au Chili, un autre projet s’est concentré sur la technologie solaire flottante, en utilisant l’IA pour estimer les taux d’évaporation sur les réservoirs. Les résultats, désormais incorporés dans la plate-forme officielle des explorateurs d’énergie solaire du Chili, ont montré que les panneaux solaires flottants peuvent réduire l’évaporation de l’eau jusqu’à 85% en été, avec une moyenne nationale de 77%.
En effet, la promesse et le défi de la planification renouvelable intelligente du climat sont les plus évidents dans le Sud mondial. L’Afrique, par exemple, possède certains des meilleurs potentiels solaires sur la planète, mais seulement 2% des capacités renouvelables installées au monde se trouvent sur le continent.
Pourquoi l’écart? Mme Boscolo souligne un manque de données et d’investissement.
«Dans de nombreuses régions du Sud mondial, il n’y a tout simplement pas suffisamment de données d’observation pour créer des prévisions précises ou rendre les projets énergétiques bancables», a-t-elle déclaré. «Les investisseurs doivent voir des projections fiables à long terme. Sans cela, le risque est trop élevé.»
WMO s’efforce d’améliorer la surveillance des intempéries et de l’énergie dans les régions mal desservies, mais les progrès sont inégaux. L’agence demande davantage de fonds pour les réseaux de données locaux, la planification d’énergie transfrontalière et les services climatiques adaptés aux besoins régionaux.
« Il ne s’agit pas seulement de l’atténuation du climat », a ajouté Mme Boscolo. «Il s’agit d’une opportunité de développement. Les énergies renouvelables peuvent apporter de l’électricité aux communautés, stimuler la croissance industrielle et créer des emplois si les systèmes sont bien conçus.»
M. Bastani voit un besoin de partage mondial de données entre les sociétés énergétiques et les climatologues.
« Il y a un énorme potentiel inexploité dans les données recueillies par le secteur privé … intégrant les observations historiques et en temps réel des centrales électriques – solaire, éolien, hydroélectricité, même nucléaire – peut considérablement améliorer les modèles météorologiques et climatiques. Il s’agit d’un gagnant-gagnant. »
Les prévisions climatiques aident les sociétés énergétiques à anticiper les changements météorologiques dans l’offre et la demande, l’amélioration de la fiabilité et la réduction des risques.
Diversification du portefeuille d’énergie pour s’adapter
Une autre action clé pour garantir une énergie propre dans un avenir proche est la diversification. S’appuyer trop sur une seule source renouvelable peut exposer les pays à des changements saisonniers ou à long terme dans le climat, explique M. Bastani.
En Europe, par exemple, les planificateurs d’énergie sont de plus en plus préoccupés par quelque chose appelé « Dunkelflaute »– Une période de temps nuageux et sans vent en hiver qui sape à la fois l’énergie solaire et la génération de vent. Ce phénomène, lié à des systèmes à haute pression connus sous le nom de morosité anticyclonique, a provoqué des appels à plus de stockage d’énergie et de puissance de sauvegarde.
« Un mélange diversifié qui comprend le solaire, le vent, l’hydroélectricité, le stockage de batteries et même les sources à faible teneur en carbone (comme la géothermie) est essentielle », a déclaré M. Bastani. « Surtout que le temps extrême devient plus fréquent. »
Dans le futur
Alors que le monde se dirige vers un futur alimenté par les énergies renouvelables, relever les défis posés par le changement climatique est impératif. La volatilité connue en 2023 souligne la nécessité d’une planification et d’une infrastructure intelligentes climatiques qui peuvent résister à des changements imprévisibles dans les conditions météorologiques.
Pour que les énergies renouvelables tiennent vraiment sa promesse, le monde doit investir non seulement dans la capacité en expansion, mais aussi dans la construction d’un système résilient, adaptable et informé par la meilleure science du climat disponible.
Les experts de l’OMM, Hamid Bastani et Roberta Boscolo, soulignent l’importance d’intégrer l’intelligence climatique dans les systèmes énergétiques pour assurer leur fiabilité et leur résilience. En tirant parti des prévisions avancées et de l’intelligence artificielle, nous pouvons mieux anticiper et nous adapter à ces changements, en optimisant la production d’énergies renouvelables et la sauvegarde de notre avenir.
L’avenir de l’énergie ne concerne pas seulement plus d’éoliennes et de panneaux solaires, mais aussi de s’assurer qu’ils peuvent résister aux forces mêmes qu’ils sont censés atténuer.
