Expansion de l’hydroélectricité et amélioration de la gestion en réponse à l’augmentation de la fonte des glaciers en Islande
L’Islande dispose d’un système d’électricité et de chaleur 100 % renouvelable en raison de ses abondantes ressources hydroélectriques et géothermiques. En dépit de la prédominance manifeste des ressources géothermiques pour le chauffage domestique, l’hydroélectricité joue un rôle important dans le bouquet énergétique islandais, ce qui permet à la production d’électricité de l’Islande d’être 100 % renouvelable, dont 73 % proviennent de l’hydroélectricité; 27 % de la géothermie et moins de 0,01 % du vent. Les plus grandes centrales hydroélectriques d’Islande sont alimentées par des rivières glaciaires. Au cours des dernières décennies, on a observé une augmentation des débits et des changements dans la répartition saisonnière des débits fluviaux. D’autres augmentations des débits sont attendues en raison de la fonte des glaciers en raison du réchauffement climatique. L’hydroélectricité devrait tirer profit de l’augmentation du débit d’eau due au changement climatique induite par la fonte des glaciers, mais la gestion des réservoirs devra être ajustée pour tenir compte de cette augmentation du débit. Landsvirkjun, la compagnie nationale d’électricité islandaise, a inclus l’adaptation au changement climatique tant en termes de gestion que dans la conception, la mise à jour et l’expansion de ses actifs en conséquence.
Description de l'étude de cas
Défis
La hausse des températures mondiales causée par le changement climatique devrait entraîner une augmentation de la fonte des glaciers en Islande, augmentant ainsi le débit d’eau dans les centrales hydroélectriques. Presque tous les glaciers islandais ont perdu de la masse depuis le début des années 1990; cette tendance devrait se poursuivre avec le réchauffement climatique. Il a été prévu que presque aucun glacier islandais ne sera laissé en 2200. Le débit dans les rivières glaciaires augmentera simultanément avec la fonte glaciaire. Le ruissellement devrait culminer au cours des 50 prochaines années, après quoi le ruissellement de la fonte glaciaire devrait diminuer jusqu’au niveau de zéro en 2200.
Pour l’année 2015, l’augmentation des scénarios d’afflux en utilisant le climat de 2015 est d’environ 10 % plus élevée que ce qui avait été prévu par les enregistrements climatiques historiques. Les scénarios d’entrée représentent des entrées historiques depuis les années 1950 jusqu’à aujourd’hui qui ont été projetées pour (a) certaines années à l’avenir en utilisant à la fois les tendances historiques estimées de la température et des précipitations et les tendances futures prévues dues au changement climatique. À ce jour, le système d’alimentation existant a été principalement en mesure d’utiliser cette augmentation des flux sans investissement. Le volume des entrées devrait augmenter de 15 % supplémentaires d’ici 2050, par rapport à 2015. Le système d’alimentation existant ne peut utiliser que 30 % de cette augmentation. Sans modification des centrales hydroélectriques existantes, le reste de l’augmentation du débit devrait être déversé sur les voies de déversement. Pour tirer pleinement parti de l’augmentation des débits, il faudra augmenter la capacité installée des turbines et le stockage des réservoirs dans les centrales hydroélectriques existantes.
Objectifs
Le réchauffement de l’atmosphère sous le changement climatique provoque une fonte accélérée des glaciers, ce qui entraîne une augmentation du débit d’eau dans les centrales hydroélectriques. Le premier objectif de Landsvirkjun (la National Power Company) est d’améliorer les projections de l’écoulement de l’eau dans le cadre du changement climatique. De meilleures projections facilitent les mesures d’adaptation qui minimisent les déversements inutiles d’eau à travers les déversoirs. Ces mesures comprennent la modification des plans de gestion des réservoirs, l’installation d’infrastructures supplémentaires et/ou la refonte de l’infrastructure existante pour gérer l’augmentation du ruissellement. Un co-avantage est l’augmentation de la protection contre les inondations, car les réservoirs peuvent fonctionner comme une capacité tampon supplémentaire en cas d’inondation extrême.
Options d'adaptation mises en oeuvre dans ce cas
Solutions
En collaboration avec d’autres gouvernements nordiques et agences de recherche dans le cadre du groupe Norden, Landsvirkjun utilise la modélisation hydrologique pour projeter le débit futur de l’eau, en tenant compte des impacts du changement climatique. Les projections sur le débit futur des cours d’eau ont été améliorées grâce à l’utilisation des données de température et de précipitations observées, et les courbes d’élévation du volume des glaciers ont été ajustées en fonction des tendances des simulations du modèle climatique. Cette information a ensuite été introduite dans un modèle hydrologique pour produire des flux corrigés qui tiennent compte du changement climatique. Landsvirkjun a intégré des flux corrigés dans ses stratégies de gestion des réservoirs. L’organisation met à jour la série de débits et, par la suite, la gestion de son réservoir, tous les cinq ans afin de refléter l’évolution des conditions climatiques. Pour la nouvelle conception et la rénovation des anciennes usines, Landsvirkjun utilise comme spécification de conception qui prend en compte les flux futurs dans les 15 ans et au-delà.
La série de flux corrigés de Landsvirkjun utilise les données de la CIPV ainsi que des résultats spécifiques pour l’Islande, tels que la distribution saisonnière attendue des changements de température et de précipitations. La série de débits est également calibrée chaque année en fonction des résultats de la surveillance. Ces résultats servent à ajuster la gestion des réservoirs et à évaluer d’éventuelles refontes et mises à niveau des centrales électriques actuelles ainsi que des propositions de projets futurs. En substance, la gestion et la conception des actifs existants et prévus sont ajustées pour tirer parti de l’augmentation des flux glaciaires, sur la base de données améliorées sur les flux actuels et futurs. Ces mesures entraînent une augmentation de la production d’énergie renouvelable en Islande, en raison de la réduction des pertes de ressources en eau par les déversements.
La centrale hydroélectrique de Búrfell fournit un exemple où l’amélioration des données sur le débit d’eau a rendu une expansion économiquement réalisable: la capacité de la centrale est passée de 70 MW à 100 MW. Landsvirkjun a décidé de construire une nouvelle centrale hydroélectrique, qui prolonge la centrale d’origine et réduit sa charge. La nouvelle extension de Búrfell a été construite sous terre pour des raisons économiques et de durabilité; il est opérationnel depuis juin 2018. La centrale hydroélectrique de Búðarháls est un nouveau projet mis en service en 2014. La capacité de cette centrale a été augmentée, passant de 80 MW initialement prévus à 95 MW en réponse au changement climatique. Le projet hydroélectrique de Hvammur est un projet futur, dont la capacité a également été augmentée sur la base des flux corrigés, passant de 82 MW à 95 MW. Le projet Hvammur a été approuvé par le Parlement islandais dans le cadre du «Plan directeur pour la protection de la nature et l’utilisation de l’énergie» (voir la section sur les aspects juridiques), mais la décision de commencer la construction n’a pas été prise.
Pertinence
Cas développé et mis en œuvre en tant que mesure d’adaptation au changement climatique.
Détails supplémentaires
Participation des parties prenantes
La société a collaboré avec Norden pour identifier et analyser les impacts du changement climatique sur les systèmes d’énergie renouvelable. Norden est une initiative de collaboration régionale impliquant des gouvernements et des agences de recherche du Danemark, de Finlande, d’Islande, de Norvège, de Suède, des îles Féroé, du Groenland et d’Åland. Le programme est financé par le Conseil nordique des ministres.
Dans cette recherche collaborative, les données de température et de précipitations observées, ainsi que les courbes d’élévation du volume et du volume des glaciers, ont été ajustées en fonction des tendances du modèle climatique. Des données historiques sur la fonte des glaciers et l’augmentation prévue du ruissellement et du volume d’eau qui en résulte ont été obtenues. Cet échange de connaissances et de recherche entre les pays scandinaves a permis de disposer d’une base de données probantes bien développée qui est examinée par un consortium de recherche et, en tant que telle, diffusée dans la communauté au sens large.
La consultation publique a été incluse dans la conception de l’expansion des sites hydroélectriques actuels par le biais de la procédure d’évaluation de l’impact sur l’environnement, comme le garantit la loi. L’acceptation a également été recherchée en appliquant le protocole d’évaluation de la durabilité de l’hydroélectricité (HSAP) pour le projet hydroélectrique de Hvammur et pour l’exploitation de la centrale hydroélectrique de Blanda. Ce dernier a reçu le prix Blue Planet de l’IHA en 2017.
Facteurs de réussite et facteurs limitants
Facteurs de succès:
- La collaboration avec d’autres sociétés d’électricité, universités et institutions a facilité et renforcé la crédibilité des efforts d’adaptation; cela s’est principalement fait par l’intermédiaire du consortium Norden.
- Le Conseil exécutif de Landsvirkjun est impliqué dans le processus d’adaptation
- Une approche progressive de l’adaptation au changement climatique: tous les cinq ans, les tendances passées et les projections des précipitations et de la température sont revues, tandis qu’un calibrage annuel des modèles est effectué en fonction des résultats de la surveillance, afin d’ajuster la gestion actuelle et l’investissement pris par Landvirkjun.
- Compte tenu de l’incertitude dans les projections climatiques, Landsvirkjun maintient des plans alternatifs qui peuvent être mis en œuvre si le scénario sélectionné s’avère inexact. Ces plans alternatifs comprennent la conclusion d’accords avec les principaux consommateurs, où une partie des ventes annuelles d’énergie sous contrat peut être réduite, en plus d’avoir des plans prêts pour la construction de nouveaux projets hydroélectriques, géothermiques et éoliens renouvelables.
Facteur limitant:
- L’augmentation du débit d’eau devrait être temporaire. Les flux de fonte des glaces devraient atteindre un plateau d’ici 2030 et rester constants après 2080. D’ici 2080, le volume des glaciers aura tellement diminué que les flux commenceront à diminuer. Ce phénomène à long terme a peu d’effets sur les décisions actuelles, qui ont un horizon de décision de 50 ans. Une fois que les débits sont revenus aux niveaux des années 1990, c’est-à-dire avant que les glaciers islandais ne commencent à perdre de la masse, les centrales hydroélectriques existantes peuvent avoir une capacité un peu plus élevée que nécessaire.
Coûts et bénéfices
Coûts:
- Le coût d’investissement dans des projets de recherche dans le cadre d’une initiative collaborative scandinave (Norden) a été modéré, soit environ 1 million d’euros.
- Le coût de la modification des plans de gestion des réservoirs est modéré et se traduit par un coût interne, comme l’ajout de 2 à 3 membres du personnel.
- Le coût de la modification de la conception des actifs prévus (dans la plupart des cas, la capacité des projets hydroélectriques est augmentée) est élevé, de l’ordre de dizaines de millions d’euros.
Principaux avantages:
- L’amélioration de la modélisation hydrologique a permis d’obtenir des informations précieuses pour la prise de décisions concernant les futurs investissements dans les centrales hydroélectriques.
- L’augmentation de la capacité de production de 10 % à ce jour en réponse à l’augmentation des débits d’eau due aux changements climatiques actuels et aux projets augmente les revenus annuels.
L’augmentation de la capacité des réservoirs peut assurer une capacité tampon contre les inondations extrêmes, ce qui entraîne une protection accrue contre les inondations. Les inondations les plus extrêmes en Islande sont les inondations glaciaires dues aux éruptions volcaniques. Les inondations glaciaires sont plus fréquentes en Islande qu’ailleurs dans le monde en raison de l’interaction des volcans avec les glaciers.
Aspects légaux
Le «Plan directeur pour la protection de la nature et l’utilisation del’énergie» est un outil permettant de concilier les intérêts concurrents de la conservation de la nature et de la production d’énergie à l’échelle nationale et aux premières étapes de la planification. Toutefois, l’aspect de l’adaptation au climat n’est pas pris en compte dans ces étapes de planification, et il n’est pas non plus inclus dans la procédure d’évaluation des incidences sur l’environnement. Un aspect important à considérer est qu’en Islande, l’hydroélectricité fournit 73 % de sa part d’énergie renouvelable et, à ce titre, constitue une contribution importante au bouquet énergétique de l’Islande.
Temps de mise en œuvre
Il a fallu quatre ans (2006 à 2010) pour que la société Landsvirkjun utilise des séries de flux corrigées dans la prise de décision sur la gestion des réservoirs et les décisions d’investissement sur les actifs futurs. L’installation d’une capacité supplémentaire dans la centrale de Búrfell a pris un peu plus de deux ans depuis le début de la construction (2016).
Durée de vie
L’évaluation de la fonte attendue des glaciers et donc du volume d’eau pour la production d’hydroélectricité est effectuée tous les cinq ans et calibrée par les résultats de la surveillance annuelle. En conséquence, les décisions d’investissement et de gestion sont prises sur la base d’une évaluation actualisée, en tenant compte des mesures historiques et des projections futures. Cette stratégie a un horizon temporel de 50 ans, car le retour sur investissement pour les projets hydroélectriques est calculé sur une période de 50 ans, et les projections de ruissellement des glaciers peuvent être réalisées sur une telle période avec suffisamment de confiance.
Informations de référence
Contacter
Óli Grétar Blöndal Sveinsson,
Landsvirkjun
Executive VP of Research and Development
E-mail: Oli.Gretar.Sveinsson@landsvirkjun.is
Úlfar Linnet,
Landsvirkjun
Manager of Resources Department
E-mail: Ulfar.Linnet@landsvirkjun.is
Halldór Björnsson
Icelandic Met Office
Head of Atmospheric research group
E-mail: halldor@vedur.is
Sites Internet
Référence
Landsvirkjun and Iceland Met Office
Publié dans Climate-ADAPT Nov 22 2022 - Dernière modification dans Climate-ADAPT Apr 18 2024
Veuillez nous contacter pour toute autre enquête sur cette étude de cas ou pour partager une nouvelle étude de cas (email climat.adapt@eea.europa.eu a >)
