L’utilité des prédictions des apports en eau pour l’hydroélectricité
Alors que l’hydroélectricité fait partie intégrante de la stratégie énergétique 2050 de la Suisse, offrir des prévisions fiables des apports en eau joue un rôle capital pour ce secteur. En améliorant les connaissances autour des volumes d’eau disponibles, les centrales hydroélectriques peuvent gagner jusqu’à 6% de recettes supplémentaires, par année, et optimiser leur production en fonction de la demande en énergie. Un gain d’efficacité non négligeable qui démontre l’importance des prédictions des apports en eau.
Lorsqu’on parle d’hydroélectricité, il s’agit de l’exploitation de l’énergie potentielle des flux d’eau (fleuves, rivières, chutes d’eau ou autre) pour la transformer en électricité. L’énergie cinétique du courant d’eau est transformée en énergie mécanique grâce à une turbine, puis en énergie électrique par un alternateur. A l’échelle mondiale, l’hydroélectricité se positionne comme la troisième source de production électrique et produit près de 16% de l’électricité utilisée dans le monde.
Pour le domaine de l’hydroélectricité, les prévisions hydrométéorologiques donnent des informations relatives à l’évolution future des conditions hydrologiques. Ces prévisions permettent notamment d’optimiser la production électrique et de gagner jusqu’à 6% de recettes supplémentaires par année, selon les programmes nationaux de recherche sur l’énergie. Les prévisions peuvent s’effectuer sur différents laps de temps, allant du très court terme aux prévisions de long terme.
Des prévisions à temporalité variable
Les prévisions à très courte échéance (entre deux et trois jours) sont utilisées pour la gestion des crues et la sécurité des ouvrages et des populations. Initiées plusieurs fois par jour, elles permettent de déterminer des règles de gestion.
Les prévisions à courte échéance (entre sept et quinze jours) sont utiles pour la planification de la production hydroélectrique et sa valorisation. Celles-ci fournissent une information sur les volumes d’eau entrant dans la réserve, ce qui permet de mieux définir les moments de stockage et déstockage de l’eau. Ces prévisions sont généralement effectuées tous les jours et prennent en compte les fluctuations du prix de l’électricité.
Ensuite, les prévisions à moyenne échéance (un mois à trois ans) permettent d’améliorer la planification de la gestion à l’échelle saisonnière. En informant sur les possibles niveaux futurs de stockage en eau, elles permettent une meilleure allocation de la production dans le temps.
Finalement, les prévisions à très long terme (plusieurs dizaines d’années) sont utiles pour optimiser les investissements de long terme dans les centrales et s’assurer que les infrastructures correspondent aux apports futurs. Dans un contexte de changement climatique, elles permettent d’anticiper l’impact du réchauffement sur l’énergie hydraulique.
Des outils pour mesurer les apports en eau
Ainsi, les prédictions des apports en eau ont leur importance dans le fonctionnement des centrales hydroélectriques. Aujourd’hui, il existe différentes solutions pour mesurer ces apports, à l’image du projet Radar4Infra développé par Hydrique Ingénieurs, MétéoSuisse et l’EPFL et soutenu par Alpiq, le Canton du Valais, les villes de Bâle et Lausanne ainsi qu’InnoSuisse. Le but du projet est de fournir des connaissances sur l’utilisation des données radar pour améliorer les prévisions à court terme, notamment les prévisions “flash-flood” jusqu’à 90 minutes en avance. Cela s’applique par exemple aux crues éclair, aux laves torrentielles ou à la prévention des dégâts aux ouvrages.
Ces dernières années, les outils de prédiction se sont passablement développés. Déploiement de capteurs à large échelle, intelligence artificielle, données en temps réel et traitement de celles-ci par l’IA et des algorithmes : de nombreuses technologies de pointe permettent aujourd’hui de fournir des prédictions aussi précises que possible.
En Valais, plusieurs partenaires se sont associés pour développer un laboratoire alpin dédié à l’hydroélectricité, l’Hydro Alps Lab. Son objectif est d’améliorer l’efficacité énergétique de l’eau dans le canton, notamment par la simulation numérique dans les machines hydrauliques et par la digitalisation des centrales, afin d’analyser les données avec des approches machine learning. Pour répondre au besoin du mix énergétique de demain, il y a lieu de flexibiliser les installations hydroélectriques et de les rendre plus efficaces. Et cela passe notamment par une prédiction optimale des apports en eau !
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