Impact du changement climatique sur la production

Impact du changement climatique sur la
production hydroélectrique :
le cas de l’aménagement CNR de Génissiat
Graff B. & Celie S., CNR, Lyon, France
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Plan de l’exposé
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Contexte et objectifs
Données d’entrée
Méthodologie
Résultats
Analyse des incertitudes
Conclusions et perspectives
Entretiens Jacques Cartier - Lyon, 25 et 26 novembre 2013
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La CNR en bref
Créée en 1933, concessionnaire du Rhône en 1934,
la CNR exploite et aménage le fleuve.
3 missions historiques :
• Production hydroélectrique
• Navigation
• Irrigation et autres usages agricoles
Aujourd’hui :
• CNR : producteur indépendant d’électricité
• 2ème producteur français d’électricité
• 1er producteur français d’électricité 100% renouvelable
• Puissance installée de 3300 MW
• Production moyenne annuelle de plus de 15 TWh issue du mix
hydraulique, éolien et photovoltaïque
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1er producteur français
d’électricité 100% renouvelable
18 aménagements
hydroélectriques :
Barrage de Génissiat
• Mise en service en 1948
• 65 m de chute
• Capacité du réservoir de 56 Mm3
• Puissance installée de 420 MW
• En moyenne: 20% des apports totaux du
Rhône pour 40% de la production totale
Puissance installée : 3 004 MW
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La CNR aménageur du fleuve Rhône
Des constats…
• Les activités de la CNR sont fonction du climat et de la gestion de
la ressource en eau sur le fleuve.
• Des points chauds du changement climatique : le bassin
méditerranéen, les Alpes
• Hydraulicité du Rhône influencée par une augmentation de la
température
• Des aménagements multi-usages avec des risques de tensions
sur certains usages
… et des interrogations
• Quel impact du changement climatique sur les activités de CNR ?
• A quels horizons de temps ?
• Quels secteurs du bassin sont particulièrement sensibles ?
• Quelle stratégie mettre en œuvre face à ces impacts pour
contribuer à un aménagement durable du fleuve ?
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La CNR aménageur du fleuve Rhône
Question pratique d’un industriel autour de
la problématique du changement climatique
Deux enjeux majeurs à ce stade
• L’impact du changement climatique sur la productibilité de
l’aménagement de Génissiat
• Tendances pour le productible total Rhône à plusieurs horizons de
temps
Définition
Productible : quantité maximale
d’énergie électrique que
l’ensemble des apports corrigés
constatés pendant un intervalle de
temps donné permettrait de
produire dans les conditions
d’exploitation les plus favorables
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Données d’entrée
Le Rhône, un fleuve transfrontalier,
pour des études nationales.
Données CNR :
• Productibles de l’aménagement de Génissiat
• Débits journaliers à la station de Bognes sur le Rhône
(10910 km²)
Données météorologiques et climatologiques :
• Sorties de la chaine SAFRAN-ISBA-MODCOU de Météo France
en climat présent et en climat futur pour 7 modèles climatiques
→ Résultats du projet EXPLORE 2070 financé par la direction de
l’eau et de la biodiversité du MEDDE
• Scenario A1B d’émissions de gaz à effet de serre
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Données d’entrée
Le Rhône à Bognes (10910 km²)
Débits moyens du 01/01/1962 au 31/12/2010
Les limites de la chaine SIM
• +16% en moyenne pour SIM par rapport aux débits CNR
• Pas de données météorologiques en Suisse pour recaler SAFRAN
• Débits SIM non influencés (hydroélectricité, régulation du
Léman…)
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Méthodologie
Principe d’une étude d’impact du changement climatique
Correction des
sorties de
modèles
EXPLORE 2070
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Méthodologie
Deux étapes principales :
1) Correction du régime hydrologique
2) Evaluation de l’impact du changement climatique
1) Correction du régime hydrologique :
• Utilisation de la fonction de transfert du modèle pluie-débit GR4J
développé par Irstea
• Injection des sorties SIM en entrée
de la fonction de transfert
• 4 paramètres
• Calibration-validation sur la période
01/08/1962 – 31/07/2011
• Initialisation du modèle sur la période
01/01/1961 – 31/07/1962
1-X5
X5
• Développement au pas de temps
journalier
• Analyse aux pas de temps annuel
et mensuel
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Méthodologie
Deux étapes principales :
1) Correction du régime hydrologique
2) Evaluation de l’impact du changement climatique
2) Evaluation de l’impact du changement climatique :
• Sorties SIM remplacées en entrée de la fonction de transfert de
GR4J par les sorties EXPLORE 2070
• Scenarios de référence : 01/08/1961 – 31/07/2000
(initialisation du 01/08/1961 au 31/07/1962)
• Scenarios en climat futur : 01/08/2046 – 31/07/2065
(initialisation du 01/08/2046 au 31/07/2047 et répétition de la 1ère
année)
Hypothèses :
• Pas d’évolution des usages
• Pas d’évolution de la gestion de la ressource
• Pas d’évolution de l’occupation des sols
• Transposabilité dans le futur du modèle débit-débit calé en temps
présent
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Résultats
Performances du modèle hydrologique en validation
Définition des 2 périodes :
• Période 1 du 1/8/1962 au 31/7/1986
• Période 2 du 1/8/1986 au 31/7/2011
→ Valider les choix méthodologiques pour la correction du régime
hydrologique : développement en calibration-validation sur les
périodes 1 et 2 puis extrapolation avec le modèle calé sur tout
l’historique
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Résultats
Performances du modèle hydrologique calé sur tout l’historique
Nash annuel
mensueldede76%
75%
mensuel
-618%
Nash annuel
dede
-50%
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Résultats
Impact du changement climatique sur les débits de Bognes
Analyse :
• Période de référence : 01/08/1964 – 31/07/2000
• Période future : 01/08/2046 – 31/07/2065
-2.5%
• Scenario A1B pour 7 modèles climatiques
-10.1%
-22.8%
Code
Modèle
C1
Coupled Global
Climate Model 3
C2
C3
ECHAM5
ARPEGE - Coupled
Model 3
Producteur
Pays
Canadian Centre for
Climate Modelling and
Analysis
Canada
Max Planck Institut for
Meteorology
Allemagne
Météo-France CNRM
NOAA Geophysical Fluid
C4
CM2.0
Dynamics Laboratory
NOAA Geophysical Fluid
C5
CM2.1
Dynamics Laboratory
Atmosphere-Ocean NASA Goddard Institute
C6
Model
for Space Studies
Coupled Global Meteorological Research
C7
Climate Model 3
Institute
France
USA
USA
USA
Japon
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Résultats
Impact du changement climatique sur le productible de Génissiat
-2.4%
-10.1%
-22.8%
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Incertitudes
Des incertitudes à chaque étape de la méthode
+ Fonction de correction du régime
2070
+ Gestion de la ressource globale à l’échelle des BVEXPLORE
: évolution
des
usages, occupation des sols, règles de gestion (Lac Léman en
amont, usages spécifiques en aval)
+ Gestion de la production par la CNR
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Conclusions et perspectives
Principaux résultats :
• De -2.4% à -22.8% pour l’aménagement de Génissiat
• Baisse des apports en été et en automne, décalage du pic
d’apports au début de l’été
Des tendances à consolider :
• Améliorer la prise en compte des incertitudes
• Préciser l’évolution temporelle entre aujourd’hui et 2050
Extension du périmètre de l’étude :
• Extension à l’ensemble de la chaîne d’aménagements CNR
• Travailler à l’échelle du bassin hydrographique
• Intégrer la gestion de l’eau en amont de Génissiat et sur les
principaux affluents aménagés du Rhône
Adaptation :
• Anticiper et s’adapter aux changements en concertation avec les
autres usagers du fleuve
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Merci de votre attention !
Merci également à Météo France, au MEDDE et à Irstea.
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