L'énergie éolienne est en passe de fournir près d'un cinquième de la demande mondiale d'électricité d'ici 2050, selon le Conseil mondial de l'énergie éolienne. Alors que les éoliennes sont généralement considérées comme une alternative durable aux sources d'énergie traditionnelles, on sait relativement peu de choses sur l'impact qu'elles ont sur leur environnement immédiat. Une équipe de recherche collaborative basée à Pékin, Chine, travaille à mieux comprendre l'effet des parcs éoliens au niveau local et mondial en examinant les performances des modèles prédictifs actuellement utilisés pour prévoir leur effet. Leur analyse est publiée dans Avancées des sciences de l'atmosphère .

« Des études d'observation et de modélisation indiquent que les parcs éoliens peuvent potentiellement influencer la météo locale en contribuant à la turbulence de l'air et en réduisant la vitesse du vent en aval du parc, " a déclaré Guo Zhenhai, auteur de l'article et professeur au State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics of the Institute of Atmospheric Physics of the Chinese Academy of Sciences. "Les observations directes sont limitées, bien que, les techniques de modélisation sont donc devenues un outil de recherche précieux pour examiner les impacts des parcs éoliens. »

Le vent déplace les longs bras d'une turbine. Tandis que les bras tournent, ils transfèrent l'énergie de l'énergie cinétique du vent aux engrenages à l'intérieur de la turbine. L'énergie finit par se diriger vers un générateur, où il est traduit en électricité. Des vents plus forts aident les parcs éoliens à produire encore plus d'électricité. Cependant, comme l'énergie cinétique est absorbée par les turbines, les vents semblent s'éteindre au moment où ils atteignent la terre au-delà du parc éolien.

Un changement de vent pourrait modifier des facteurs critiques pour l'agriculture dans les zones locales, comme la température et le taux d'humidité de l'air et du sol, selon les chercheurs. Mais, en raison de la taille des parcs éoliens, et la nature changeante des vitesses du vent, topographie, d'autres variables d'influence, il existe très peu de données observables sur l'influence exacte des parcs éoliens sur leurs voisins.

Les scientifiques utilisent généralement des modèles climatiques pour voir comment certains paramètres changent, comme une augmentation de la température, pourrait affecter les précipitations dans une zone particulière, mais ils sont fortement calibrés et validés par rapport à des données observables. Les deux modèles informatiques utilisés pour prédire comment les parcs éoliens affectent l'environnement qui les entoure n'ont pas les mêmes informations du monde réel disponibles pour comparer la précision, selon Guo.

Les deux systèmes, appelé Paramétrage des parcs éoliens et Recherche et prévisions météorologiques, sont généralement combinés pour mieux garantir des comportements similaires entre les prévisions. À mesure que les paramètres changent dans différents scénarios de modélisation, les chercheurs doivent savoir si le comportement prévu est le résultat d'une nouvelle variable ou causé par un snafu informatique. Cette détermination est presque impossible à faire sans une validation appropriée.

Dans un effort pour mieux comprendre comment les modèles prédisent les résultats météorologiques sans points de données durs, les chercheurs ont examiné comment valider les résolutions du modèle par rapport à lui-même. La résolution est le niveau de détail d'un point d'intérêt d'étude spécifique, telles que des limites géographiques précises. Un modèle avec une faible résolution géographique pourrait exécuter des simulations de l'effet du vent sur des centaines de kilomètres; une haute résolution pourrait réduire les simulations à des zones plus précises.

« Alors que le modèle couplé est largement utilisé, il n'est pas bien validé en raison du manque de données d'observation directes, " dit Guo. " En fait, dans la plupart des études où le modèle couplé est utilisé, il est à noter que les résolutions du modèle jouent un rôle majeur dans la reproduction des quelques ensembles de données d'observation qui sont disponibles."

Le choix de la résolution du modèle pour certaines variables par rapport à d'autres peut considérablement fausser les résultats, et, afin de recréer les conditions du monde réel, les scénarios de modélisation nécessitent des résolutions variables pour différents paramètres.

Guo et son équipe ont spécifiquement examiné les résolutions verticales et horizontales, qui contrôlent la façon dont le modèle simule le flux de vent dans et au-delà du parc éolien. Ils ont découvert que des résolutions verticales et horizontales plus élevées avaient un impact sur la façon dont le vent se déplaçait dans les simulations, et la résolution horizontale pourrait influencer de manière significative le comportement de la température de surface et de la vapeur d'eau.

"Nous avons besoin de plus d'études de modélisation et d'observation sur une plus longue période de temps et d'un plus large éventail de conditions atmosphériques pour comprendre comment déployer l'énergie éolienne de manière optimale, " a déclaré Guo. " Le processus de validation que nous avons entrepris est une étape importante dans la spécification des conditions aux limites pour garantir que les termes du système peuvent actuellement représenter la situation observée.