En 2022, une recherche rapide sur Internet pour le lac Mead ou le lac Powell renvoie des images surprenantes de lits de lacs asséchés et de terres desséchées.

La méga-sécheresse dans le sud-ouest des États-Unis est la plus sèche et la plus longue des 1 200 dernières années, épuisant les niveaux des réservoirs d'eau à des niveaux extrêmement bas au cours des 22 dernières années.

Cette sécheresse persistante inquiète les décideurs et les planificateurs du système quant à la fiabilité du réseau électrique dans des conditions de sécheresse qui s'aggravent et où les températures grimpent. Les sécheresses affectent particulièrement les barrages hydroélectriques ainsi que certaines centrales thermoélectriques qui nécessitent de grandes quantités d'eau pour le refroidissement.

Mais un nouveau rapport d'hydrologues du Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) suggère que la relation entre la sécheresse et l'énergie hydroélectrique est plus nuancée qu'il n'y paraît.

Pour obtenir une image précise, les hydrologues du PNNL ont combiné 20 ans de données annuelles de production d'électricité provenant de plus de 600 centrales hydroélectriques avec des données historiques sur les précipitations de huit régions climatiques hydroélectriques distinctes de l'ouest des États-Unis. Chaque région hydroélectrique est confrontée à des conditions climatiques uniques. Les conditions de fonctionnement uniques du réservoir ajoutent également de la complexité. À l'aide de ces données, les hydrologues ont extrapolé la production d'hydroélectricité jusqu'en 1900.

Ils ont constaté que, même pendant les sécheresses les plus graves observées au cours des deux dernières décennies, l'hydroélectricité a soutenu 80 % des niveaux moyens de production d'électricité, ce qui équivaut à environ 150 térawattheures d'électricité renouvelable, soit environ 20 % de la demande d'électricité à travers le monde. Ouest. Cette alimentation flexible permet également d'équilibrer l'offre et la demande sur le réseau occidental.

"C'est une baisse notable, mais cela reste beaucoup d'énergie renouvelable", a déclaré Sean Turner, modélisateur des ressources en eau au PNNL et auteur principal du rapport.

L'équipe du PNNL a utilisé l'apprentissage automatique et l'analyse statistique pour catégoriser les centrales hydroélectriques en fonction de leurs modèles de production annuels. Cette analyse a révélé des régions climatiques hydroélectriques distinctes dans l'Ouest. Par exemple, les centrales hydroélectriques à l'ouest des Cascades connaissent des conditions climatiques différentes de celles à l'est, ce qui démontre que différentes régions climatiques existent dans un grand bassin fluvial comme le fleuve Columbia.

"Lors de l'étude et de la caractérisation de la sécheresse, l'instinct est de la regarder à un niveau régional ou étatique, mais les frontières des États ne sont peut-être pas les plus pertinentes pour comprendre les impacts de la sécheresse sur l'hydroélectricité", a déclaré Turner. "En les regroupant par conditions climatiques, on obtient une évaluation plus précise de l'impact de la sécheresse sur l'hydroélectricité."

Se concentrer sur une vue d'ensemble

"Quand les gens lisent des histoires sur un barrage particulier pendant une sécheresse, comme le barrage de Glen Canyon, ou sur un état particulier, comme la Californie, ils ont l'impression que l'hydroélectricité ne sera pas très fiable à l'avenir, mais un barrage représente juste un petite partie de la capacité globale », a déclaré Turner. "Cela signifie que l'hydroélectricité totale de l'Ouest restera une source majeure d'approvisionnement en électricité, même pendant les pires années de sécheresse."

Les barrages hydroélectriques génèrent de l'énergie en libérant l'eau du réservoir à travers des turbines. Pendant une sécheresse, avec moins de pluie et de chutes de neige, moins d'eau coule dans les réservoirs. Avec de faibles niveaux de réservoir et moins d'eau à libérer, la production d'énergie hydroélectrique diminue.

Mais la sécheresse altère rarement l'énergie hydroélectrique dans toutes les régions de l'ouest des États-Unis simultanément, ce qui signifie qu'une région non touchée par la sécheresse peut être en mesure de combler les lacunes d'une autre.

En fait, au cours des 20 dernières années, aucune sécheresse n'a touché toutes les principales régions de production hydroélectrique à la fois.

Par exemple, les débits fluviaux et les niveaux des réservoirs en Californie et dans le sud-ouest sont aujourd'hui faibles en raison de la sécheresse en cours, qui affecte la production d'hydroélectricité dans ces régions. Mais la part du lion de la production hydroélectrique dans l'Ouest est acheminée vers le réseau depuis les Cascades du Nord et le bassin du fleuve Columbia, dans l'État de Washington, l'Oregon, l'Idaho et la Colombie-Britannique.

"La sécheresse actuelle est grave, mais elle est loin d'être la pire année de production hydroélectrique pour l'Ouest et les conditions des ressources en eau sont en fait supérieures à la moyenne en ce moment dans le Nord-Ouest", a déclaré Turner.

Turner indique qu'une extrapolation rétrospective de l'hydroélectricité régionale et les données disponibles sur la production d'électricité pour le XXe siècle indiquent toutes deux qu'une répétition de la sécheresse occidentale historique de 1976-1977 pourrait être pire pour la production d'hydroélectricité que toute autre sécheresse de ce siècle. Contrairement aux événements récents, cette période a affecté toutes les principales régions de production hydroélectrique du Nord-Ouest et de la Californie.

Mais il est difficile de prédire l'avenir.

"Les modèles climatiques ne sont pas d'accord sur la question de savoir si les sécheresses deviendront plus graves ou fréquentes à l'avenir, ou si la région deviendra plus sèche ou plus humide en termes de précipitations au cours des cent prochaines années", a déclaré Turner.

Des vagues de chaleur record exercent une pression supplémentaire sur l'hydroélectricité et le réseau

Au cours de la dernière semaine de juin 2021, juste après une vague de chaleur record du nord-ouest du Pacifique, le modélisateur de systèmes électriques Konstantinos Oikonomou a commencé à enquêter sur le fonctionnement des barrages hydroélectriques pendant la vague de chaleur et sur la manière dont ils ont pu répondre à la demande de charge exceptionnelle causée par les consommateurs. augmenter leur climatisation.

Il a constaté que la vague de chaleur créait en fait des conditions favorables pour les centrales hydroélectriques.

"La fonte rapide du manteau neigeux pendant la vague de chaleur a aidé les réservoirs à se remplir d'eau, ce qui a permis aux centrales hydroélectriques de répondre à la demande accrue de charge", a déclaré Oikonomou.

Mais les chercheurs se demandent ce qui pourrait arriver si plusieurs vagues de chaleur se produisent consécutivement et que l'eau du manteau neigeux n'est plus abondante.

Des hydrologues et des modélisateurs de systèmes électriques ont simulé les impacts des vagues de chaleur et des sécheresses sur le réseau électrique. Ils ont constaté que les interconnexions régionales sont essentielles pour gérer les événements extrêmes.

Cette année, les recherches d'Oikonomou se concentrent sur la création d'un nouveau cadre pour simuler le comportement du réseau dans des conditions météorologiques extrêmes, telles que les sécheresses et les vagues de chaleur, et dans des événements tels que des lignes de transmission défectueuses. Dans le cadre de ce travail, il exécutera une variété de scénarios hypothétiques pendant une année entière en utilisant le modèle de réseau électrique à grande échelle du Western Electricity Coordinating Council.

"Nous utilisons le modèle pour zoomer sur des événements horodatés particuliers afin de comprendre les pénuries d'énergie et quelles autres ressources énergétiques du système ont dû augmenter pour compenser la perte d'hydroélectricité", a déclaré Oikonomou. "Ces informations aideront les exploitants de centrales électriques et les planificateurs de systèmes à explorer des stratégies d'atténuation pour renforcer le réseau contre les pannes." + Explorer plus loin

L'avenir de l'hydroélectricité est assombri par les sécheresses, les inondations et le changement climatique. Il est également essentiel au réseau électrique américain