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Prévisions météo et rendement photovoltaïque
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Prévisions météo et rendement photovoltaïque
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Le rendement électrique des installations photovoltaïques est soumis à des fluctuations considérables, comme c’est le cas pour les éoliennes. Un facteur d’influence important est le temps. Grâce aux prévisions, les météorologues peuvent prévoir sur plusieurs jours les rendements attendus de l’énergie solaire avec une fiabilité séduisante.
Texte: Benedikt Vogel, sur mandat de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN)
Quiconque produit de l’énergie solaire doit compter avec des rendements qui varient dans le temps – en fonction de la météo. Les météorologues peuvent calculer l’évolution au cours des prochains jours grâce aux prévisions météorologiques. Et Jan Remund, responsable de l’énergie et du climat chez Meteotest AG à Berne, d’expliquer: «Les prévisions constituent la base de l’exploitation sûre du réseau électrique, permettant aux opérateurs de réseau d’éviter que l’énergie solaire soit injectée dans le réseau plus ou moins que prévu.» Aujourd’hui, Swissgrid, la société nationale pour l’exploitation du réseau, utilise des données prévisionnelles, tout comme les grandes compagnies suisses d’électricité et les négociants en électricité, qui peuvent s’en servir pour estimer l’évolution des prix sur les bourses de l’électricité. Des prévisions encore plus précises Les experts en météorologie peuvent déjà prévoir les rendements des systèmes photovoltaïques de manière assez fiable aujourd’hui. L’un des objectifs du domaine de la météorologie énergétique – une branche de la science météorologique – est d’améliorer encore la précision des prévisions météorologiques. Sous les auspices de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), le groupe d’experts dirigé par Jan Remund prépare des rapports sur divers aspects de l’énergie solaire.
Test pratique de caméras dans les nuages Un projet actuel du groupe d’experts est consacré à la qualité des caméras météo. Celles-ci photographient le ciel à intervalles rapprochés. Un logiciel analyse les images
Photo: S. Wilbert (DLR) des nuages et en déduit une prévision de l’évolution du temps dans les prochaines minutes. Aujourd’hui déjà, grâce aux caméras de surveillance des nuages en Amérique du Sud, les générateurs diesel sont automatiquement ralentis lorsque de hauts rendements photovoltaïques sont imminents. Les premiers résultats de la comparaison de quatre des six systèmes montrent que les prévisions obtenues sont pertinentes pour l’évolution du temps sur une périodes de prévision de deux à trois minutes.
Comparaison des prévisions sur plusieurs jours Un autre projet du groupe d’experts «Solar Resource» se référait aux prévisions sur plusieurs jours. Cinq modèles de prévision météorologique numérique ont été comparés pour estimer les rendements photovoltaïques régionaux. Ces modèles météorologiques modélisent les changements temporels de l’atmosphère terrestre sur la base de données de mesure provenant de nombreuses stations météorologiques et de satellites. Quatre modèles ont fait appel à l’intelligence artificielle. Dans une cinquième méthode, analogue, les prévisions ont été établies à partir d’une comparaison de la situation météorologique actuelle avec des situations similaires (analogues) dans le passé. La référence des cinq modèles de l’étude était la persistance, c’est-à-dire l’hypothèse selon laquelle le temps restera le même à l’avenir qu’aujourd’hui.
Les prévisions météorologiques actuelles sont souvent calculées à partir des données provenant de nombreuses stations météorologiques. Illustration: Un thermomètre (à gauche) et une unité de transmission de données contrôlée par Jan Remund, collaborateur de Meteotest.
Site d’essai météorologique à Almería (sud de l’Espagne): en été 2020, six systèmes dotés de logiciels et de caméras ont été comparés ici, dont deux venaient de Suisse.
Les principales conclusions de l’étude ont montré que les méthodes basées sur l’intelligence artificielle tendent à produire des prévisions plus précises. Cependant, elles ne sont pas très supérieures à l’approche analogique. La meilleure prévision est obtenue en combinant plusieurs modèles. Et: plus la zone couverte par la prévision est grande, plus elle est précise. Les cinq modèles de prévision ont
Jan Remund, responsable de l’énergie et du climat auprès du prestataire météorologique privé Meteotest AG à Berne
également obtenu des résultats nettement meilleurs aux modèles «non prévisionnels».
L’énergie solaire, principal pilier du système énergétique L’énergie solaire peut devenir un pilier du système énergétique. Richard Perez, chercheur à l’Université d’Etat de New York à
Albany, New York, et membre du groupe d’experts de l’AIE, étudie les conditions qui doivent être réunies pour que l’énergie solaire soit utilisée le plus largement possible. Ses calculs montrent qu’il est économiquement judicieux d’augmenter considérablement la production photovoltaïque – même si les centrales solaires doivent alors être temporairement arrêtées en cas d’excédent de production. Jan Remund complète: «Si nous voulons vraiment utiliser le photovoltaïque à grande échelle, nous devons nous défaire de l’idée que nous n’avons pas le droit de ‹détruire› l’énergie solaire. Nous avons besoin de très grandes capacités de production pour couvrir avec elle la charge de base de l’approvisionnement en électricité.»
Pour tout renseignement, contacter Stefan Oberholzer (stefan.oberholzer@bfe.admin.ch), responsable du programme de recherche photovoltaïque de l’OFEN.
Plus d’articles spécialisés sur les projets de recherche, les projets pilotes et de démonstration ainsi que les projets phares dans le domaine photovoltaïque sur www.bfe. admin.ch/ec-pv.
La Suisse en réseau international
L’Agence internationale de l’énergie, basée à Paris, dispose d’une quarantaine de programmes de recherche portant sur divers aspects de l’approvisionnement énergétique, chacun d’entre eux comprenant plusieurs projets de recherche. La tâche «Solar Resource for High Penetration and Large Scale Applications» (ressource solaire pour les applications à haute pénétration et à grande échelle) est un projet de collaboration impliquant des scientifiques de 53 institutions dans 21 pays. L’un des aspects traités est la relation entre les prévisions météorologiques et le photovoltaïque. Grâce à ces résultats, les chercheurs préparent une base pour la planification et l’exploitation des systèmes photovoltaïques.
Plus d’informations à l’adresse suivante: bit.ly/3r7Vj92
