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OSUG - Terre Univers Environnement

Variabilité hydro-climatique et intégration d’énergies renouvelables en Europe : Évaluation multi- échelle de l’équilibre production-demande pour différentes sources et combinaisons d’énergies

Thèse soutenue par Damien RAYNAUD le 8 décembre 2016

par Brice Boudevillain - 20 décembre 2016 ( maj : 22 décembre 2016 )

Encadrant : B. Hingray

Objectifs : Modélisation des énergies liée au climat (ELC)

Les variables climatiques telles que la température, le vent ou la pluie sont connues pour fluctuer dans le temps et dans l’espace sur un large panel d’échelles allant de la minute à la décennie et de l’échelle locale à globale. Contrôlées par un même groupe de processus physiques, ces variables sont interdépendantes au sein d’une même échelle. Leurs effets communs influencent des activités humaines variées, des services de santé jusqu’au transport ou la production agricole. Elles gouvernent également la production de différents types d’énergies renouvelables (hydroélectrique, éolienne, solaire ou bioénergies, par la suite regroupées sous l’acronyme ELC - Energies Liées au Climat) et contrôlent une large part de l’énergie consommée (chauffage, climatisation). En conséquence, elles jouent un rôle direct dans les politiques d’adaptation visant à réduire les émissions de carbone et contribueront concrètement aux futures économies vertes.
L’intérêt de l’accroissement des futurs moyens de production d’énergies renouvelables (installation de nouveaux parcs de panneaux solaires ou d’éoliennes) dépend du prix des investissements initiaux associés et des choix du futur (électricité basée sur les énergies renouvelables ou sur les énergies fossiles). Il est également complètement dépendant de la concordance entre les ressources disponibles et la demande que ce soit en termes de quantité ou de fluctuations. Cette condition n’est à priori pas assurée par les énergies solaire et éolienne de par leur non contrôle même si la production hydro-électrique permet un peu plus de flexibilité grâce aux réserves intra ou interannuelles constituées par les barrages.

L’objectif de cette thèse est de développer et / d’adapter le cadre méthodologique et les modèles qui permettront de :

* Caractériser comment les variables météo et leurs ELCs associées co-fluctuent de l’échelle journalière à l’échelle pluriannuelle et de caractériser par la suite la fiabilité de concordance entre la disponibilité des ressources et la demande. Evaluer le bénéfice de l’installation d’infrastructures de stockage à l’échelle du bassin versant.

* Evaluer les possibles conséquences du futur changement climatique et / ou développer des scenarios de co-fluctuation des variables météo et des ELC et modéliser la fiabilité d’un tel système basé sur l’énergie renouvelable.

* Pour cela la thèse s’appuiera et testera sur deux études de cas (situés en Norvège et Italie) avant d’étendre l’étude à un plus grand nombre de régions européennes.

* Le modèle statistique de descente d’échelle Analog pour la génération scenarios météo futurs à partir des sorties à faible résolution des modèles climatiques globaux. Ces scenarios devront être pertinents en terme de co-fluctuations des ELCs à l’échelle régionale (Mezghani et Hingray, 2009, Lafaysse et al., soumis).

* Des modèles simples de conversion de variables météo en production électrique par les énergies renouvelables pour les zones tests, et permettant la co-simlulation des productions énergétiques incontrôlables (solaire ou éolienne) et des productions hydroélectrique, fossile ou nucléaire.
* Le modèle de gestion AIC basé sur la programmation dynamique et dédié à l’optimisation des retenues d’eau à des fins multiples (François et al., soumis)

* Les modèles et les développements se feront au LTHE, Grenoble dans le cadre du projet européen COMPLEX. La thèse sera menée en étroite collaboration avec différents acteurs du projet en Norvège et Italie.

Résumé de la soutenance





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