Les incendies de forêt ont réduit jusqu'à 20 % l'ensoleillement total en septembre 2020, ce qui représente un risque potentiel pour la production des centrales photovoltaïques.
La préparation aux catastrophes - comprendre et atténuer les pertes dues au vent, à la grêle et au feu - est désormais un sujet courant dans l'industrie solaire. Rien qu'aux États-Unis, en 2020, la NOAA a enregistré 22 catastrophes distinctes dont les dommages ont dépassé 1 milliard de dollars chacune. Ce décompte pulvérise le précédent record de 16 établi en 2011 et 2017. Dans cet article, nous revenons sur la disponibilité solaire en 2020 en Amérique du Sud et en Europe, sur la base des données SolarAnywhere® dérivées des satellites. Nous examinons également plus en profondeur l'impact de la fumée des feux de forêt en Amérique du Nord, qui suggère que les feux de forêt sont désormais à l'origine du risque de production pour certaines centrales électriques.
Amérique du Sud
Le Chili et l'Argentine ont connu une année 2020 ensoleillée. L'insolation a été supérieure de 5 % ou plus à la moyenne selon les endroits. Les observations de l'impact des aérosols au Brésil confirment d'autres preuves de la gravité des incendies de forêt dans ce pays. Selon les agences gouvernementales brésiliennes, le nombre d'incendies de forêt a atteint un niveau record pour la décennie.
Europe
Le soleil était au rendez-vous en Europe du Nord. Les systèmes solaires de certaines parties du Royaume-Uni, de l'Allemagne et de la France ont bénéficié d'un ensoleillement (GHI annuel) supérieur de 5 % ou plus à la normale. L'Italie a également connu une bonne année pour la production solaire. Le Portugal et l'Espagne n'ont pas eu la même chance, terminant l'année quelques pour cent en dessous de la moyenne. Les écarts positifs de l'année ont été stimulés par un premier semestre exceptionnellement ensoleillé (janvier à juin 2020). Comme nous l'avons écrit l'année dernière, les écarts sont dus à la réduction de la couverture nuageuse et, dans une bien moindre mesure, à la réduction des aérosols liée à COVID-19.
Amérique du Nord
Aux États-Unis, l'insolation globale a été inférieure de quelques pour cent à la moyenne dans le Sud-Est, ce qui pourrait être une bonne nouvelle pour les propriétaires qui peuvent attribuer une baisse de production aux conditions météorologiques. En revanche, les propriétaires d'installations solaires du Minnesota et du Maine ont connu une année relativement bonne.
Une grande partie de l'Ouest, y compris le Nevada et l'Arizona, a bénéficié d'une insolation de 2 à 5 % supérieure à la moyenne. En Californie, en Oregon, dans l'État de Washington et dans le Colorado, les régions les plus touchées par les incendies de forêt ont terminé l'année quelques pour cent en dessous de la moyenne. Il faut toutefois noter que l'impact total des incendies sur la production solaire a été plus important que celui décrit dans ces visualisations, car les aérosols ont un impact disproportionné sur l'irradiance directe. L'effet est particulièrement visible pour les panneaux photovoltaïques à poursuite, car ils bénéficient davantage du DNI que les systèmes à inclinaison fixe.
Les impacts de la fumée des feux de forêt sur les ressources solaires
L'année 2020 a été la saison des feux de forêt la plus active de l'histoire récente en Oregon, en Californie et dans l'État de Washington, si l'on en croit les superficies brûlées et les détections de feux. Les particules de fumée, et plus généralement les aérosols dans l'atmosphère, diminuent le rayonnement solaire disponible pour la production solaire.
Une étude récente menée dans la région du California Independent System Operator (CAISO) a révélé que la production d'énergie solaire au cours des deux premières semaines de septembre 2020 - une période où la Californie a été fortement touchée par la fumée des feux de forêt - adiminué de 13,4 % par rapport à l'année précédente, malgré une augmentation de la capacité totale du système. Les modélisateurs climatiques prévoient depuis longtemps que des conditions plus chaudes et plus sèches entraîneront probablement une augmentation de l'activité des incendies aux États-Unis au cours des prochaines décennies.1.
Une nouvelle analyse de Clean Power Research quantifie l'impact de la fumée des feux de forêt sur la production d'énergie solaire. Lorsque les incendies de forêt en Amérique du Nord ont atteint leur apogée en septembre 2020, les aérosols ont visiblement réduit la lumière du soleil dans une grande partie de la région. En fait, l'ensoleillement total (GHI) pour le mois a été réduit de 20 % dans certains endroits, comme le montre la carte ci-dessous. Il s'agit notamment de la vallée centrale de la Californie et de certaines parties du bassin du fleuve Columbia (y compris Portland et Bend) qui ont été les plus durement touchées par la fumée.
Les incendies de forêt se sont poursuivis tout au long du mois d'octobre. Dans le Colorado, la neige tombée en octobre a ralenti les incendies, mais n'a pas pu les arrêter. Le Colorado a subi les trois plus grands incendies de l'histoire de l'État.
jalon 2020 : Dans certains endroits, la fumée des feux de forêt a dépassé l'impact annuel des nuages.
La modélisation de l'insolation normale directe (DNI) du ciel clair, c'est-à-dire la lumière solaire directe d'un jour sans nuage, illustre la durée et la gravité de la saison des feux de forêt. L'impact de la saison des feux de forêt de 2020 sur l'insolation a été plus de deux fois supérieur à celui de toutes les années précédentes étudiées (jusqu'en 2001) pour des sites de la vallée centrale de la Californie et du nord du Colorado.
La modélisation des séries temporelles d'un système PV de suivi situé dans la vallée centrale de la Californie montre que les écarts d'août à octobre 2020 ont totalisé -122 MWh/MW-DC, soit l'équivalent de -5,8 % de la production d'énergie de l'année type. L'année 2020 a été la pire année enregistrée (depuis 2001) pour la production d'énergie photovoltaïque en mode suiveur à cet endroit.
L'encrassement dû aux cendres et, plus généralement, à l'augmentation des particules, a probablement constitué un frein supplémentaire aux performances. Le NREL a constaté que les particules (c'est-à-dire les PM10 et les PM2,5) sont fortement corrélées à l'encrassement.
L'analyse indique que nous avons franchi un cap sinistre en 2020 : Dans certains endroits, l'impact annuel de la fumée des feux de forêt a dépassé celui des nuages ou de ce que l'on appelle normalement la météo lorsqu'on étudie la variabilité solaire. Il s'ensuit que les feux de friches constituent désormais un risque de production pour certaines centrales électriques. En outre, les évaluations du risque climatique des actifs solaires peuvent inclure les changements potentiels de la ressource solaire.
A propos de cette analyse
SolarAnywhere V3.5, en cours de test au moment de la publication de cet article, intègre des données d'aérosols à haute résolution afin de mieux modéliser les phénomènes d'aérosols tels que la fumée. L'analyse complète de l'impact des feux de forêt et la validation des mises à jour de la version 3.5 devraient être publiées plus tard dans l'année.
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