Les enjeux de l’électrification solaire en Afrique de l’Ouest. Prévision météorologique avec prise en compte des poussières

Stage de 6 mois.

Afin de répondre aux enjeux d’électrification du continent africain tout en respectant les accords de Paris, l’introduction de l’énergie solaire dans les réseaux électriques nationaux conduit à de véritables défis de gestion de cette ressource intermittente. En effet, compte tenu de sa variabilité, les gestionnaires de centrales solaires peinent à planifier et piloter la production photovoltaïque pour répondre à la demande tout en maintenant une trajectoire de diminution des émissions de gaz à effet de serre, c’est-à-dire en minimisant le recours à la production thermique (gaz ; fuel). Par ailleurs, l’Afrique de l’Ouest est la région sur Terre qui enregistre la charge en poussière atmosphérique la plus élevée. En combinant les simulations des modèles globaux et les observations par satellite, on estime à 50 % la contribution de l’Afrique du Nord (Sahara + Sahel) à la charge de poussière atmosphérique globale. Or, la poussière impacte la production photovoltaïque à travers ses effets radiatifs directs, en réduisant l’irradiance solaire, et ses effets indirects, via les interactions nuages-aérosols.

Intégré dans le projet de recherche collaboratif NETWAT (https://netwat.osug.fr/), ce projet de Master 2 contribuera à mieux comprendre la contribution des poussières désertiques et anthropique (feu de biomasse) sur la production photovoltaïque. En synergie étroite avec les travaux de thèse de Léo Clauzel, ces recherches s’appuieront sur des études de sensibilité avec le modèle climatique régional WRF couplé au modèle de chimie-transport CHIMERE, où seuls les aérosols seront activés. On s’attachera notamment à étudier la contribution relative des poussières désertiques et anthropiques sur l’irradiance solaire, et leur variabilité régionale.

Le Plan du travail sera le suivant :
Prise en main du sujet : État de l’art i) sur le climat ouest africain, les processus mis en jeu ; les enjeux de la production d’énergie solaire en Afrique de l’Ouest ; ii) interactions nuage-aérosol ; iii) les verrous actuels.
Mise en place des simulations avec le modèle WRF-CHIMERE ; mise en place des analyses de sensibilités sur 2 ou 3 événements actuellement étudiés dans le cadre de la thèse de Léo Clauzel.

Les résultats attendus pourraient être les suivants :
Sur le plan cognitif :
–  Mieux comprendre les interactions entre les particules aérosols, les nuages et le rayonnement solaire à la surface ;
–  Évaluer l’apport d’un modèle à fine échelle comparé aux modèles globaux classiques pour la prévision d’aérosols et de phénomènes météorologiques complexes en Afrique de l’ouest.
Sur le plan méthodologique :
–  Mettre en place une chaîne de prévision météorologique pour maximiser la pénétration de l’énergie solaire en Afrique, faciliter la gestion des réseaux électriques (sécurité, optimisation des réserves) ainsi que le pilotage et la maintenance des centrales solaires (réduction des coûts d’exploitation)
–  Être impliqué.e dans un projet de recherche inter et transdisciplinaire..

Pour postuler, prendre contact avec Sandrine Anquetin, sandrine.anquetin univ-grenoble-alpes.fr.

Quelques références bibliographiques
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