L'eau du lac Powell, l'un des plus grands réservoirs du pays, est tombée si bas au milieu de la sécheresse occidentale que les autorités fédérales ont recours à des mesures d'urgence pour éviter de couper l'énergie hydroélectrique au barrage de Glen Canyon.
Le barrage de l'Arizona, qui fournit de l'électricité à sept États, n'est pas la seule centrale hydroélectrique américaine en difficulté.
L'emblématique barrage Hoover, également sur le fleuve Colorado, a réduit son débit d'eau et sa production d'électricité. La Californie a fermé une centrale hydroélectrique au barrage d'Oroville pendant cinq mois en raison des faibles niveaux d'eau en 2021, et les autorités ont averti que la même chose pourrait se produire en 2022.
Dans le Nord-Est, un autre type de problème de changement climatique a affecté les barrages hydroélectriques :trop de précipitations en même temps.
Les États-Unis comptent plus de 2 100 barrages hydroélectriques opérationnels, avec des emplacements dans presque tous les États. Ils jouent un rôle essentiel dans leurs réseaux électriques régionaux. Mais la plupart ont été construits au siècle dernier sous un climat différent de celui auquel ils sont confrontés aujourd'hui.
À mesure que les températures mondiales augmentent et que le climat continue de changer, la concurrence pour l'eau augmentera et la manière dont l'approvisionnement en hydroélectricité est gérée au sein des régions et à travers le réseau électrique aux États-Unis devra évoluer. Nous étudions la production hydroélectrique du pays au niveau des systèmes en tant qu'ingénieurs. Voici trois éléments clés à comprendre sur l'une des plus anciennes sources d'énergie renouvelable du pays dans un climat en évolution.
Contenu
L'hydroélectricité représente 6 à 7 % de toute la production d'électricité aux États-Unis, mais il s'agit d'une ressource essentielle pour la gestion des réseaux électriques américains.
Parce qu'elle peut être activée et désactivée rapidement, l'énergie hydroélectrique peut aider à contrôler les changements d'une minute à l'autre de l'offre et de la demande. Cela peut également aider les réseaux électriques à rebondir rapidement en cas de panne. L'hydroélectricité représente environ 40 % des installations du réseau électrique américain qui peuvent être démarrées sans alimentation électrique supplémentaire pendant une panne de courant, en partie parce que le carburant nécessaire pour produire de l'électricité est simplement l'eau contenue dans le réservoir derrière la turbine.
De plus, il peut également servir de batterie géante pour le réseau. Les États-Unis comptent plus de 40 centrales hydroélectriques à pompage, qui pompent l'eau vers le haut dans un réservoir et l'envoient ensuite dans des turbines pour produire de l'électricité selon les besoins.
Ainsi, bien que l'hydroélectricité ne représente qu'une petite partie de la production, ces barrages font partie intégrante du maintien de l'approvisionnement en électricité aux États-Unis.
À l'échelle mondiale, la sécheresse a déjà réduit la production d'hydroélectricité. L'impact du changement climatique sur l'hydroélectricité aux États-Unis dépendra en grande partie de l'emplacement de chaque centrale.
Dans les zones où la fonte des neiges affecte le débit de la rivière, le potentiel hydroélectrique devrait augmenter en hiver, lorsque plus de neige tombe sous forme de pluie, mais ensuite diminuer en été lorsqu'il reste moins de neige pour devenir l'eau de fonte. Ce schéma devrait se produire dans une grande partie de l'ouest des États-Unis, accompagné d'une aggravation des sécheresses pluriannuelles qui pourraient réduire une partie de la production hydroélectrique, en fonction de la capacité de stockage du réservoir.
Le Nord-Est a un défi différent. Là-bas, les précipitations extrêmes pouvant provoquer des inondations devraient augmenter. Plus de pluie peut augmenter le potentiel de production d'électricité, et il y a des discussions sur la modernisation de plus de barrages existants pour produire de l'hydroélectricité. Mais comme de nombreux barrages là-bas sont également utilisés pour le contrôle des inondations, la possibilité de produire de l'énergie supplémentaire à partir de cette augmentation des précipitations pourrait être perdue si l'eau est libérée par un canal de trop-plein.
Dans le sud des États-Unis, une diminution des précipitations et une intensification de la sécheresse sont attendues, ce qui entraînera probablement une diminution de la production hydroélectrique.
L'effet de ces changements sur le réseau électrique national dépendra de la manière dont chaque partie du réseau est gérée.
Des agences appelées autorités d'équilibrage gèrent en temps réel l'offre et la demande d'électricité de leur territoire.
La plus grande autorité d'équilibrage en termes de production hydroélectrique est la Bonneville Power Administration dans le Nord-Ouest. Il peut générer environ 83 000 mégawattheures d'électricité par an sur 59 barrages, principalement à Washington, en Oregon et en Idaho. Le complexe du barrage de Grand Coulee peut à lui seul produire suffisamment d'électricité pour 1,8 million de foyers.
Une grande partie de cette zone partage un climat similaire et connaîtra le changement climatique à peu près de la même manière à l'avenir. Cela signifie qu'une sécheresse régionale ou une année sans neige pourrait frapper de nombreux producteurs d'hydroélectricité de la Bonneville Power Administration en même temps. Les chercheurs ont découvert que les impacts climatiques de cette région sur l'hydroélectricité présentent à la fois un risque et une opportunité pour les opérateurs de réseau en augmentant les défis de gestion en été mais aussi en réduisant les pénuries d'électricité en hiver.
Dans le Midwest, c'est une autre histoire. Le Midcontinent Independent System Operator (MISO) possède 176 centrales hydroélectriques réparties sur une zone 50 % plus grande que celle de Bonneville, du nord du Minnesota à la Louisiane.
Étant donné que ses centrales hydroélectriques sont plus susceptibles de connaître des climats et des effets régionaux différents à des moments différents, MISO et des opérateurs de même portée ont la capacité d'équilibrer les déficits hydroélectriques dans une zone avec la production dans d'autres zones.
Comprendre ces effets climatiques régionaux est de plus en plus essentiel pour la planification de l'approvisionnement en électricité et la protection de la sécurité du réseau, car les autorités d'équilibrage travaillent ensemble pour garder les lumières allumées.
Le changement climatique n'est pas le seul facteur qui affectera l'avenir de l'hydroélectricité. Les demandes concurrentes déterminent déjà si l'eau est allouée à la production d'électricité ou à d'autres usages tels que l'irrigation et la boisson.
Les lois et la répartition de l'eau évoluent également avec le temps et modifient la manière dont l'eau est gérée par les réservoirs, ce qui affecte l'hydroélectricité. L'augmentation des énergies renouvelables et la possibilité d'utiliser certains barrages et réservoirs pour le stockage de l'énergie pourraient également modifier l'équation.
L'importance de l'hydroélectricité dans le réseau électrique américain signifie que la plupart des barrages sont susceptibles de rester, mais le changement climatique modifiera la façon dont ces centrales sont utilisées et gérées.
Caitlin Grady est professeur adjoint d'ingénierie civile et environnementale et associé de recherche au Rock Ethics Institute de Penn State. Elle reçoit des fonds de la National Science Foundation et du département américain de l'Agriculture.
Lauren Denis est titulaire d'un doctorat. étudiant en génie civil et science du climat à Penn State. Elle reçoit des fonds de la National Science Foundation.
Cet article est republié de La conversation sous une licence Creative Commons. Vous pouvez trouver le article original ici .
