Publications et rapports
Dans cette section, nous faisons la promotion de nos articles et rapports publiés dans le cadre du projet CIREG.
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Un atlas spatio-temporel de l'hydroélectricité en Afrique à des fins de modélisation énergétique
La Vrije Universiteit Brussel a publié avec l'International Renewable Energy Agency un nouvel article en anglais intitulé "Un atlas spatio-temporel de l'hydroélectricité en Afrique à des fins de modélisation énergétique" dans la nouvelle revue Open Research Europe. Vous êtes chaleureusement invités à émettre des commentaires de qualité en tant que pair évaluateur public.
Résumé
La modélisation des systèmes électriques avec une part importante de ressources renouvelables, telles que l'énergie solaire, l'énergie éolienne et l'hydroélectricité, nécessite la mise à disposition d'ensembles de données sur les profils des ressources renouvelables avec une haute résolution spatio-temporelle par la communauté de modélisation énergétique. Alors que de telles ressources existent pour les profils d'énergie solaire et éolienne à l'échelle diurne et saisonnière sur tous les continents, ce n'est pas encore le cas pour l'hydroélectricité. Nous présentons ici un nouvel atlas africain de l'hydroélectricité en accès libre, contenant les profils saisonniers de production d'hydroélectricité de presque toutes les centrales hydroélectriques existantes et de plusieurs centaines de centrales futures sur le continent africain. L'atlas s'appuie sur une modélisation hydrologique à l'échelle continentale, combinée à des bases de données techniques détaillées sur les caractéristiques des centrales hydroélectriques, et peut faciliter la modélisation des systèmes électriques en Afrique.
- 09.04.2021
- Hydro
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Modélisation de l'impact du changement climatique sur le potentiel hydroélectrique du bassin versant du Bamboi
Un nouvel article (en anglais) sponsorisé par la CIREG est publié dans la revue Modeling Earth Systems and Environment. Le potentiel hydroélectrique du bassin versant de Bamboi a été modélisé pour évaluer l'impact du changement climatique.
Résumé
La compréhension des impacts du changement climatique aide aux efforts d'adaptation dans le secteur de l'énergie. Cette étude évalue l'impact du futur changement climatique sur le potentiel hydroélectrique (HPP) du bassin versant de Bamboi en Afrique de l'Ouest en combinant le modèle validé HBV-light pour simuler le débit du bassin avec un modèle de production d'hydroélectricité. Deux ensembles de données de simulation climatique régionale MPI-ESM-REMO et WASCAL dans le cadre du RCP 4.5 ont été appliqués au modèle validé HBV light pour simuler le débit du bassin versant. Sur la base des débits simulés de référence et prospectifs, une centrale hydroélectrique au fil de l'eau de 1,3 MW a été considéré pour évaluer le potentiel hydroélectrique du bassin versant. Les changements hydrologiques et de la centrale hydroélectrique ont été exprimés en tant que dufférence entre deux périodes futures (2020-2049 et 2070-2099) et la période de référence (1983-2005). Les données climatiques projettent une augmentation annuelle moyenne des précipitations de 8,8 % et 7,3 % et une augmentation du débit de 11,4 % et 9,735 % pour les périodes 2020-2049 et 2070-2099, respectivement. Toutefois, une diminution globale de la production d'hydroélectricité de - 9,1 % et - 8,4 % pour les périodes 2020-2049 et 2070-2099, respectivement, a été simulé. Ces résultats découlent d'une augmentation du débit pour la saison des pluies non convertible en hydroélectricité, combinée à une diminution du débit pendant les mois secs qui entraîne d'importantes pertes de centrales hydroélectriques.
La publication peut être consultée sous ce lien.
- 07.12.2020
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CIREG Note politique: Mix énergétiques intelligents du solaire, de l’éolien, et de l’hydroélectricité en Afrique de l’Ouest
Une nouvelle étude montre le potentiel élevé d’un système électrique régionalement intégré en Afrique de l’Ouest pour augmenter l’utilisation de l’énergie solaire et éolienne et éviter la surexploitation hydroélectrique.
Qualité physico-chimique et bactériologique des eaux souterraines dans une zone rurale de l'ouest du Niger : une étude de cas de Bonkoukou
Résumé
La précarité de la population rurale en Afrique est souvent symbolisée par le manque d'eau potable et de sécurité. Cette étude examine les caractéristiques physico-chimiques et bactériologiques de 32 échantillons d'eau par rapport aux normes de l'OMS. Les échantillons d'eau ont été prélevés dans des puits, des forages et des petits systèmes d'approvisionnement en eau potable (CEP) dans la commune de Bonkoukou (Niger) et ses environs. L'indice de qualité de l'eau (IQE) a été utilisé pour évaluer la qualité globale de l'eau avec différents paramètres physico-chimiques. Lorsque le pH des échantillons était acceptable, les échantillons présentaient des niveaux plus élevés de minéralisation et de désoxygénation. Dans l'ensemble, les échantillons étaient légèrement durs, chlorés et sulfatés mais très alcalins et contenaient des ions nitrate et nitrite 2 à 16 fois plus élevés que les normes de l'OMS. L'utilisation de l'IQE montre que les échantillons du CEP sont propres à la consommation. Les échantillons provenant de puits sont les plus pollués (58,50 %) par rapport à ceux provenant de forages (53,00 %), tandis que le pourcentage d'échantillons provenant de forages, impropres à la consommation, est plus élevé (41,00 %) que celui des échantillons provenant de puits (25,00 %). En outre, l'eau dans cette région était caractérisée par la présence de germes totaux indiquant une pollution bactériologique. Par conséquent, pour assurer l'approvisionnement en eau potable d'un grand nombre de personnes dans une telle zone rurale, il faut améliorer et généraliser la capacité des CEP actuels.
- 05.11.2020
- Hydro
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Une simulation, différentes conclusions—la période de référence fait la différence! (publication disponible en anglais)
Résumé
Le choix de la période de référence, intentionnellement ou non, comme référentiel pour évaluer les changements futurs de toute variable projetée peut jouer un rôle important dans l'énonciation des résultats. Dans les études d'impact climatique régionales, des bases de référence bien établies ou choisies arbitrairement sont souvent utilisées sans être remises en question. Nous avons ici étudié les effets de différentes périodes de référence sur l'interprétation des simulations de débit de huit bassins fluviaux au cours de la période 1960-2099. Les simulations ont été forcées par quatre modèles climatiques globaux rééchelonnés et corrigés des biais, selon deux scénarios de forçage radiatif (RCP 2.6 et RCP 8.5). Afin d'évaluer systématiquement l'impact du choix des différentes bases de référence sur les résultats des simulations, nous avons mis au point un indice de similitude qui compare deux séries chronologiques de changements projetés. Les résultats montrent que 25 % des simulations analysées sont sensibles au choix de la période de référence dans le cadre de la RCP 2.6 et 32 % dans le cadre de la la RCP 8.5. Dans les cas extrêmes, les signaux de changement de deux séries chronologiques montrent des tendances opposées. Cela a de graves conséquences sur les messages clés tirés d'une étude d'impact climatique à l'échelle du bassin. Pour résoudre ce problème, un algorithme a été mis au point pour identifier des périodes de référence flexibles pour chaque simulation individuellement, qui représentent mieux les propriétés statistiques d'une période historique donnée.
- 22.09.2020
- Hydro
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Turbines aux Caraïbes : Décarboniser le mix électrique du Suriname par l'intégration de l'énergie éolienne soutenue par l'hydroélectricité (publication disponible en anglais)
Le département d'hydrologie et d'ingénierie hydraulique (HYDR) de l'Université Libre de Bruxelles et Le Centre de recherche pour le développement de l'Université de Bonn a publié un nouvel article disponible en anglais dans Renewable and Sustainable Energy Reviews. Bien que les études de cas de la CIREG en Afrique de l'Ouest ne soient pas directement concernées par l'article, Sebastian Sterl et ses co-auteurs ont utilisé des techniques de modélisation développées dans le cadre du projet.
Résumé
Le Suriname, nation des Caraïbes, dépend historiquement d'un mix d'hydroélectricité et de combustibles fossiles à base de pétrole pour répondre à ses besoins en électricité. La dépendance continue aux combustibles fossiles pose des défis tant pour l'atténuation du changement climatique que pour la sécurité énergétique. Ce document explore le potentiel d'augmentation de la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique du Suriname, avec un accent particulier sur le rôle complémentaire de l'hydroélectricité existante et des futures infrastructures éoliennes. Nous montrons que ces ressources ont un grand potentiel synergétique pour remplacer la production d'électricité à partir de combustibles fossiles. L'exploitation flexible de la centrale hydroélectrique d'Afobaka, nouvellement en pleine possession du Suriname, permet une intégration importante de l'énergie éolienne sans nuire à la stabilité du réseau et aux exigences de qualité de l'électricité qui y sont associées. Compte tenu du compromis entre le déplacement des combustibles fossiles coûteux et la limitation de la réduction de l'énergie éolienne sur le réseau insulaire du Suriname, nos résultats suggèrent que l'intégration de l'énergie éolienne dans le mix énergétique surinamien est économiquement avantageuse jusqu'à une part de 20 à 30 %, indépendamment de la croissance de la demande à court terme. Ces résultats présentent un intérêt plus général pour la politique climatique de divers pays des Caraïbes et d'autres États insulaires disposant d'une infrastructure hydroélectrique existante et d'un potentiel éolien/solaire important, pour lesquels cette étude comble une importante lacune dans la littérature.
- 16.09.2020
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Portefeuilles énergétiques intelligents durables en Afrique de l'Ouest (publication disponible en anglais)
Résumé
La croissance mondiale des sources d'énergie renouvelables variables nécessite la flexibilité du système électrique pour garantir la fiabilité de l'approvisionnement en électricité. Pourtant, aujourd'hui, la flexibilité est principalement assurée par les centrales électriques à combustibles fossiles. L'hydroélectricité peut être une source alternative renouvelable de flexibilité, mais seulement si elle est exploitée selon des stratégies adéquates tenant compte des besoins en énergie et en eau d'heure en heure et de décennie en décennie et de local en région. Nous présentons ici un nouveau modèle pour étudier les complémentarités hydro-solaire-éolien à ces échelles. Nous démontrons qu'une gestion intelligente des centrales hydroélectriques actuelles et futures en Afrique de l'Ouest peut favoriser une intégration substantielle de l'énergie solaire et éolienne au réseau, limitant la consommation de gaz naturel tout en évitant la surexploitation de l'énergie hydroélectrique, nuisible pour l'environnement. Nous montrons que la mise en commun des ressources régionales et la planification de l'expansion du réseau de transport en fonction des synergies spatiotemporelles hydro-solaires-éoliennes sont essentielles pour exploiter de manière optimale le potentiel renouvelable de l'Afrique de l'Ouest. D'ici 2030, l'électricité renouvelable dans un tel pool électrique régional, avec une contribution du solaire et de l'éolien d'environ 50 %, pourrait être au moins 10 % moins chère que l'électricité produite à partir du gaz naturel. Selon un modèle de simulation, une gestion intelligente de l'hydroélectricité, combinée à l'énergie solaire et éolienne, peut apporter la flexibilité nécessaire pour alimenter l'Afrique de l'Ouest et ce, à un coût inférieur à celui du gaz naturel.
Une nouvelle approche pour évaluer les synergies entre l'énergie solaire et éolienne : implications pour l'Afrique de l'Ouest (publication disponible en anglais)
Résumé
Les politiques énergétiques et climatiques des pays d'Afrique de l'Ouest mettent fortement en avant la décarbonisation de l'approvisionnement en électricité par la production d'électricité renouvelable (ER). En particulier, la plupart des États d'Afrique de l'Ouest se concentrent explicitement sur les combinaisons hybrides de sources d'énergie renouvelables variables - solaire, éolienne et hydraulique - dans leurs objectifs pour le secteur de l'électricité. L'hydroélectricité, principale ressource actuelle en ER en Afrique de l'Ouest, est très sensible à la variabilité des précipitations de mousson, qui a conduit à des crises énergétiques dans le passé. Par conséquent, l'énergie solaire et l'énergie éolienne pourraient jouer un rôle plus important à l'avenir, à mesure que les pays se tourneront vers des systèmes d'énergie à forte proportion d'ER. Compte tenu de l'accent mis sur la diversification des portefeuilles d'énergies renouvelables, il est absolument nécessaire de fournir des services climatiques pour évaluer comment ces ressources pourraient fonctionner ensemble dans le cadre d'un mix énergétique. Dans cette étude, les données climatiques réanalysées ERA5 sont utilisées pour évaluer les synergies du potentiel solaire photovoltaïque (PV) et éolien en Afrique de l'Ouest avec une résolution par tranche horaire. Une nouvelle métrique, le coefficient de stabilité C_stab, est mise au point pour quantifier les synergies entre l'énergie solaire photovoltaïque et l'énergie éolienne afin d'obtenir un rendement énergétique équilibré et de limiter les besoins en stockage. En utilisant cette mesure, il est démontré qu'il existe un potentiel d'exploitation de l'énergie hybride solaire/éolienne dans une plus grande zone de l'Afrique de l'Ouest, couvrant des centres de population plus importants et plus proches des structures de réseau existantes, que ce qui serait suggéré par les cartes moyennes des ressources solaires et éoliennes disponibles ou du facteur de capacité pour la région.Les résultats de cette étude montrent pourquoi les synergies temporelles multi-échelles des mixes de puissance devraient être prises en compte dès le départ dans la planification du système ER.
- 10.06.2020
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Planification des ressources en eau dans le bassin supérieur du fleuve Niger : Y a-t-il des écarts entre la demande? (publication disponible en anglais)
Résumé
La demande croissante de nourriture, d'eau et d'énergie a conduit le Mali et la Guinée à développer des plans ambitieux d'hydroélectricité et d'irrigation, y compris la construction d'un nouveau barrage et l'extension des systèmes d'irrigation.Ces deux développements se feront en amont de points chauds écosystémiques sensibles, tandis que la faisabilité des plans de développement en termes de disponibilité et de durabilité de l'eau est discutable. Alors qu'au cours des dernières décennies, le développement agricole s'est principalement concentré sur l'intensification des cultures de la saison sèche, les plans futurs incluent l'extension des cultures à la fois en saison sèche et en saison humide.
- 10.06.2020
- Hydro
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New article published in Modeling Earth Systems and Environment
A new article sponsored by CIREG is released in Modeling Earth Systems and Environment. The hydropower potential of the Bamboi catchment was modeled to assess climate change impact.
Abstract
Understanding climate change impacts helps adaptation efforts in the energy sector. This study evaluates the impact of future climate change on the hydropower potential (HPP) of the Bamboi catchment in West Africa combining the HBV-light rainfall-runoff model and a hydropower generation model. Two regional climate simulation datasets MPI-ESM-REMO and WASCAL under RCP 4.5 were applied to the validated HBV light to simulate the catchment discharge. Based on reference and future simulated discharges, a 1.3 MW run-of-river hydropower plant was designed to evaluate the HPP of the catchment. Hydrological and HPP changes were expressed as the difference between two future periods (2020–2049 and 2070–2099) and a reference period (1983–2005). The climate datasets projected a mean annual precipitation increase by 8.8% and 7.3% and discharge increases by 11.4% and 9.735% for the 2020–2049 and 2070–2099 periods, respectively. However, an overall decrease of hydropower generation by − 9.1% and − 8.4% for the 2020–2049 and 2070–2099 periods, respectively, was projected. These results stem from an increase in discharge for the rainy season not convertible into hydropower, combined with a decrease in discharge during the dry months that leads to important HPP losses.
The publication can be consulted under this link.
- 07.12.2020
- Hydro
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Associer l'énergie solaire et éolienne en Afrique de l'Est à l'exploitation du barrage de la Grande Renaissance en Éthiopie
Grâce au financement du projet CIREG et le soutien d´autres programmes, la Vrije Universiteit Brussel et le Potsdam Institute for Climate Impact Research viennent de publier conjointement dans Nature Energy une étude proposant un moyen de sortir de l'impasse dans les négociations en cours entre l'Éthiopie, le Soudan et l'Égypte au sujet du méga-barrage éthiopien sur le Nil bleu. La solution est axée sur le développement de l'énergie solaire et éolienne en Éthiopie et dans les pays voisins et permettrait de créer des situations gagnant-gagnant dans toute la région.
Résumé
L'Éthiopie, le Soudan et l'Égypte sont actuellement engagés dans un conflit politique autour du Grand barrage de la Renaissance en Éthiopie (GERD) qui sera bientôt achevé, les objectifs énergétiques de l'Éthiopie entrant prétendument en conflit avec les besoins en eau du Soudan et de l'Égypte. Nous montrons ici que les multiples défis politiques et environnementaux qui entourent le GERD pourraient être atténués en couplant explicitement son fonctionnement à une énergie solaire et éolienne variable, ce qui inciterait l'Éthiopie à conserver un caractère saisonnier au débit du Nil Bleu. Nous avons constaté que cela pourrait apporter cinq avantages dans les trois pays : décarboniser la production d'électricité dans le pool énergétique d'Afrique de l'Est ; permettre la conformité avec les besoins en flux environnementaux du Soudan ; optimiser l'utilisation de l'infrastructure du GERD ; harmoniser les calendriers annuels de remplissage du GERD et du haut barrage d'Assouan en Égypte ; et soutenir une forte diversification de la production d'électricité éthiopienne pour l'usage domestique et les exportations du pool énergétique d'Afrique de l'Est. Ces résultats plaident en faveur d'une intégration explicite des stratégies complémentaires d'énergie hydraulique, solaire et éolienne dans l'exploitation du GERD et la planification de l'expansion de l'Eastern Africa Power Pool.
L'article est disponible sous ce lien.
