Accéder directement au contenu Accéder directement à la navigation
Thèse

Understanding regional climate variability for solar energy development in West Africa.

Résumé : Après la COP21 en 2015, les projets de déploiement d’infrastructures photovoltaïques pour l’électrification de l’Afrique de l’Ouest (AO) augmentent significativement. Néanmoins, la couverture nuageuse demeure une limite dans ce déploiement massif. Ainsi, il est important de mieux comprendre pour mieux anticiper la présence des nuages et leurs impacts sur le rayonnement solaire pour mettre en œuvre des stratégies de gestion de production d’énergie solaire adaptées et durables. Notre compréhension sur la variabilité spatio-temporelle des nuages en AO reste encore limitée. Ces enjeux sont exacerbés dans un contexte d’évolution climatique dans la mesure où il est nécessaire de bien anticiper les impacts futurs possibles sur les facteurs physiques qui contrôlent la production d’énergie solaire dans la région. Ainsi, cette thèse s’est attachée à répondre aux questions suivantes:1.Quelles sont les échelles de variabilité spatio-temporelle des nuages en AO et quelles sont les conditions synoptiques associées?2.Quelles sont les signatures des nuages sur le rayonnement solaire net au sol?3.Comment le changement climatique affectera-t-il la production d’énergie solaire et pourquoi?Une climatologie des différents types de nuages au-dessus de l’AO a d’abord été créée en utilisant les réanalyses ERA5 et des observations par satellite. Les résultats montrent que la couverture nuageuse est caractérisée par un gradient sud-nord, les zones méridionales étant les plus nuageuses. Pendant la saison des pluies, les nuages couvrent 70 à 80% de la région sud de l’AO. Les nuages bas sont principalement localisés au sud pendant la saison sèche, mais s’intensifient et s’étendent vers le nord pendant la saison des pluies. Au sud de 15° N, au moins un type de nuage est présent à tout moment, et la présence simultanée de tous les types de nuages est fréquente.Puis, les conditions synoptiques dans lesquelles se produisent les nuages bas ont été étudiées. Les résultats montrent que pendant la saison des pluies, les occurrences de ces nuages sont caractérisées par un flux de sud-ouest dominé par une quantité́ importante d’humidité́ venant du Golfe de Guinée. La formation des nuages bas est précédée d’une réduction significative de la température de l’air dans la basse atmosphère. Le flux d’humidité́ est plus faible pendant la saison sèche; cependant, le niveau d’humidité́ de fond joue un rôle important dans l’apparition de ces nuages dans la région.Les impacts directs de l’apparition des nuages sur la quantité́ et la variabilité́ du rayonnement solaire entrant sont quantifiés. L’atténuation du rayonnement solaire est la plus importante pendant les mois d’été dans toute la région. En août, environ 55% du rayonnement solaire est absorbé par la couverture nuageuse en moyenne sur le sud de l’AO, tandis qu’entre 20 et 35% est perdu sur la zone du Sahel et les parties nord de la région. L’étude a révélé́ également qu’en saison sèche, l’évolution infra-journalière du rayonnement solaire entrant ne change pas beaucoup d’une année à l’autre. En revanche, le rayonnement reçu pendant la saison des pluies est associé à une plus grande incertitude.Enfin, les impacts du changement climatique sur la production future d’énergie solaire sont étudiés à l’aide de quatre modèles climatiques CMIP6. Les résultats montrent une diminution de la production d’énergie solaire en AO, la plupart des modèles prévoyant une réduction d’environ 20% dans le sud de l’AO au cours de la deuxième partie du 21e siècle. Tous les modèles projettent une diminution du rayonnement solaire de surface et une augmentation de la température de l’air à la surface. Cependant, la réduction prévue de la production future d’énergie solaire est principalement liée à la diminution du rayonnement solaire de surface plutôt qu’à l’augmentation de la température. Ces résultats contribuent directement aux études de faisabilité́ d’implantation des fermes solaires dans la région.
Type de document :
Thèse
Liste complète des métadonnées

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03293671
Contributeur : Abes Star :  Contact
Soumis le : mercredi 21 juillet 2021 - 11:08:12
Dernière modification le : jeudi 22 juillet 2021 - 03:51:06

Fichier

DANSO_2021_archivage.pdf
Version validée par le jury (STAR)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03293671, version 1

Collections

STAR | UGA | CNRS | INSU | IRD | IGE

Citation

Derrick Kwadwo Danso. Understanding regional climate variability for solar energy development in West Africa.. Climatology. Université Grenoble Alpes [2020-..]; Université Félix Houphouët-Boigny (Abidjan, Côte d'Ivoire), 2021. English. ⟨NNT : 2021GRALU015⟩. ⟨tel-03293671⟩

Partager

Métriques

Consultations de la notice

53

Téléchargements de fichiers

80