L’hydroélectricité au soutien de l’énergie solaire et éolienne

L’énergie solaire et éolienne est en augmentation au niveau mondial et en train de devenir de moins en moins chère. Cela aide à garder les objectifs climatiques en vue, mais pose également de nombreux défis. Les critiques soulignent souvent que ces sources d’énergie sont trop imprévisibles et variables pour faire partie, à grande échelle, d’un mix électrique fiable.

« En effet, nos systèmes électriques devront devenir beaucoup plus flexibles afin de pouvoir alimenter le réseau avec de grandes quantités d’énergie solaire et éolienne. Cette flexibilité est actuellement assurée en grande partie par les centrales électriques à gaz. Malheureusement, celles-ci émettent des grandes quantités de CO₂ », déclare Sebastian Sterl, expert en énergie et climat à Vrije Universiteit Brussel (VUB) et KU Leuven. « Mais dans de nombreux pays, les centrales hydroélectriques peuvent être une alternative verte pour soutenir l’énergie solaire et éolienne, car ces centrales hydroélectriques peuvent être déployées pendant des épisodes de production insuffisante d’énergie solaire et éolienne. »

L’équipe de recherche, composée d’experts de la VUB, de KU Leuven, de l’Agence Internationale pour les Énergies Renouvelables (IRENA) et de Climate Analytics, a créé un nouvel outil de calcul pour cette étude, qui s’appuie sur des données détaillées sur l’hydrologie, la météorologie et le climat. Ainsi, l’équipe a conçu des stratégies qui permettront à l’Afrique de l’Ouest d’exploiter au mieux les ressources d’énergie renouvelables pour assurer la fiabilité de l’approvisionnement d’électricité, même sans stockage d’énergie à grande échelle. Tout cela sans perdre de vue l’impact environnemental des grandes centrales hydroélectriques.

« Ceci est loin d’être évident à calculer », explique Prof. Wim Thiery, climatologue à la VUB, qui a également fait partie de l’équipe de recherche. « Les centrales hydroélectriques en Afrique de l’Ouest dépendent de la mousson ; pendant la saison sèche, elles ne fonctionnent que sur leurs réserves. L’ensoleillement et le vent, ainsi que la demande électrique, ont leurs propres profils typiques à l’échelle horaire, diurne et saisonnière. Les ressources solaires, éoliennes et hydroélectriques varient d’une année à l’autre et changeront sous l’influence du réchauffement climatique. En outre, leur potentiel est spatialement très inégalement réparti. »

Système d'échanges d'énergie électrique Ouest Africain
L’étude montre que la mise en œuvre d’un « Système d'échanges d'énergie électrique Ouest Africain », une intégration au niveau régional des réseaux électriques nationaux, sera particulièrement important. Les pays au climat tropical, tels que le Ghana et la Côte d’Ivoire, disposent généralement d’un grand potentiel d’énergie hydraulique et d’un bon gisement solaire, mais n’ont pratiquement pas de vent. Dans les pays secs et désertiques, comme le Sénégal et le Niger, le potentiel hydraulique est quasiment absent, mais le soleil y brille plus fort et il y a plus de vent. Le potentiel de production d’électricité fiable et propre sur la base de l’énergie solaire et éolienne, soutenue par l’hydraulique flexiblement déployé selon les besoins, augmenterait par plus de 30% si les pays étaient en mesure de partager leur potentiel, selon l’étude.

Ensemble, tous les mesures permettraient de couvrir environ 60% des besoins actuels en électricité de l’Afrique de l’Ouest avec des ressources renouvelables et complémentaires, dont la moitié solaire et éolien et l’autre moitié hydraulique – sans qu’il soit nécessaire de recourir à des batteries ou d’autres moyens de stockage énergétique à grande échelle. L’étude montre que le coût de l’énergie solaire et éolienne en Afrique de l’Ouest devrait également baisser dans quelques années à un point tel que ces stratégies solaire-éolien-hydraulique produiront de l’électricité moins chère que les centrales à gaz, qui représentent actuellement plus de la moitié de l’approvisionnement en électricité en Afrique de l’Ouest.

Réduction des impacts écologiques

Les centrales hydroélectriques peuvent avoir un effet négatif considérable sur l’écologie locale. Dans de nombreux pays en développement, plusieurs projets controversés pour des nouvelles centrales hydroélectriques sont en planification. L’étude peut contribuer à rendre plus durables les investissements prévus dans l’hydroélectricité. « En utilisant de manière optimale les centrales hydroélectriques existantes et prévues pour soutenir massivement l’électricité solaire et éolienne, on pourra en même temps rendre certains nouveaux barrages superflus », explique Sterl. « On fera ainsi d’une pierre deux coups. On évitera à la fois les émissions de CO₂ des centrales électriques à gaz, et l’impact environnemental de la surexploitation de l’hydroélectricité. »

Pertinence mondiale

Les méthodes développées pour l’étude peuvent facilement être transférées à d’autres régions, et ont une pertinence au niveau mondial. Sterl : « Chaque région disposant d’hydroélectricité ou d’un bon potentiel d’hydroélectricité pourrait s’y appuyer afin de compenser des réductions en énergie solaire et éolienne. » Ces dernières années, plusieurs pays européens, la Norvège en tête, ont manifesté un intérêt accru pour déployer leur énergie hydraulique au soutien de l'énergie solaire et éolienne dans les pays de l'UE. L’exportation d’hydroélectricité norvégienne vers d’autres pays quand ceux-ci subissent des pénuries d’énergie solaire et éolienne permettra d’avancer la transition énergétique en Europe.

Lien https://www.nature.com/articles/s41893-020-0539-0

L’étude a été menée dans le cadre du projet CIREG (cireg.pik-potsdam.de) et a bénéficié du soutien de l’Union Européenne et la Politique Scientifique Fédérale (BELSPO).

Contact (NL / EN / FR)

Sebastian STERL

Email: sebastian.sterl@vub.be
Tel.: +31 617 37 57 96

Wim THIERY

Email: wim.thiery@vub.be
Tel.: +32 485 70 80 18