The risk to renewable electricity from volcanic eruptions
Cette étude utilise l'éruption du Tambora de 1815 comme analogue pour démontrer qu'un événement volcanique majeur pourrait provoquer un déclin mondial, simultané et persistant des ressources éoliennes et solaires, entraînant des pertes significatives de production d'électricité et des coûts économiques qui soulignent la nécessité urgente d'incorporer de tels chocs climatiques à faible fréquence dans la planification énergétique à long terme.
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Le monde déplace ses sources d'énergie, s'éloignant de la combustion des combustibles fossiles pour se tourner vers l'énergie captée du vent et du soleil. Ces sources renouvelables sont propres et essentielles pour un climat stable, mais elles possèdent une vulnérabilité cachée : elles dépendent entièrement de la météo. Si le vent cesse de souffler ou si les nuages bloquent le soleil trop longtemps, les lumières peuvent s'éteindre. Les scientifiques étudient depuis longtemps comment les tempêtes quotidiennes ou les changements saisonniers affectent ces réseaux électriques, mais il existe un type d'événement météorologique beaucoup plus rare et spectaculaire qui a été largement ignoré dans la planification énergétique. Il s'agit de l'éruption volcanique massive. Lorsqu'un volcan d'une taille suffisante explose, il projette de vastes quantités de gaz et de cendres haut dans la haute atmosphère, où elles se propagent pour former une brume globale. Cette brume agit comme un voile ténu bloquant le soleil, capable de persister pendant des années, refroidissant la planète et modifiant les régimes de vents. Bien que les effets de telles éruptions sur les températures mondiales soient bien connus, personne n'avait auparavant calculé comment ce type spécifique de perturbation atmosphérique impacterait l'électricité dont nous dépendons chaque jour.
Une équipe de chercheurs s'est donné pour mission de combler cette lacune en simulant ce qui se passerait si un volcan aussi puissant que celui qui est entré en éruption en 1815 explosait aujourd'hui. Ils ont choisi l'éruption du mont Tambora en 1815 comme modèle, car elle fut l'une des plus significatives de l'histoire enregistrée, créant une « année sans été » qui dévasta les cultures à travers le monde. À l'aide d'un modèle informatique sophistiqué de l'atmosphère terrestre, les scientifiques ont recréé les conditions de cette éruption et ont observé comment le nuage d'aérosols qui en résulte — de minuscules particules de soufre qui réfléchissent la lumière du soleil — interagirait avec les ressources éoliennes et solaires disponibles pour les centrales électriques modernes. Ils ont lancé des centaines de simulations pour s'assurer que les résultats n'étaient pas un simple hasard du code informatique, testant comment l'éruption se comporterait sous différents climats de fond, y compris un futur monde plus chaud et lors de cycles météorologiques naturels comme El Niño.
Les simulations ont révélé une réalité de mauvais augure : un événement volcanique de cette magnitude provoquerait une baisse simultanée de la production éolienne et solaire à travers le globe. La brume bloquerait la lumière du soleil, réduisant directement l'énergie que les panneaux solaires pourraient récolter. Parallèlement, l'effet de refroidissement des aérosols affaiblirait la circulation atmosphérique à grande échelle qui génère le vent, entraînant un air plus calme dans de nombreuses régions du monde propices aux parcs éoliens. Ce double coup ne serait pas une interruption brève ; les modèles ont montré que la réduction des ressources énergétiques persisterait pendant jusqu'à vingt mois. En moyenne, l'étude a constaté que les ressources éoliennes et solaires mondiales diminueraient d'environ 3,6 % durant cette période. Bien que quelques pourcents puissent paraître dérisoires, l'échelle immense du système énergétique mondial signifie que cela se traduit par une perte massive d'électricité.
Lorsque les chercheurs ont traduit ces changements physiques dans le langage des réseaux électriques modernes, les chiffres sont devenus frappants. Sur la base de la capacité éolienne et solaire installée dans le monde en 2024, une seule éruption de la taille de celle de Tambora entraînerait une perte d'environ 216,9 térawattheures d'électricité sur ces vingt mois. Pour mettre cela en perspective, c'est la quantité d'électricité que l'État de Californie consomme en une seule année. Le coût financier de cette énergie perdue, calculé selon les prix actuels de la production d'énergie, serait d'environ 9,2 milliards de dollars américains. Cependant, l'impact ne serait pas ressenti de la même manière partout. L'étude a mis en évidence un décalage crucial entre les endroits où la météo est la pire et les endroits où les dommages sont les plus graves. Par exemple, l'Amérique du Sud et l'Afrique connaîtraient les baisses en pourcentage les plus importantes du vent et du soleil, ce qui en ferait les régions les plus sensibles physiquement. Pourtant, parce que l'Asie possède actuellement la plus forte concentration de centrales éoliennes et solaires, elle subirait la plus grande perte absolue d'électricité, perdant plus de 111 térawattheures. L'Europe et l'Amérique du Nord feraient également face à des pertes significatives, bien que légèrement moindres que l'Asie.
Les chercheurs ont également examiné la physique sous-jacente pour comprendre pourquoi le vent et le soleil se comportaient ainsi. Ils ont découvert que la brume volcanique refroidit l'atmosphère tropicale, ce qui affaiblit la circulation de Hadley — un gigantesque moteur qui déplace la chaleur de l'équateur vers les pôles. Cet affaiblissement réduit la vitesse du vent dans les subtropiques, là où se trouvent de nombreux parcs éoliens. Curieusement, les modèles ont montré que les vitesses de vent augmentaient dans certaines zones de haute latitude, mais ces gains n'étaient pas suffisants pour compenser les pertes généralisées ailleurs. Pour l'énergie solaire, l'histoire était légèrement plus complexe. Bien que les particules volcaniques bloquent la lumière directe du soleil, l'effet de refroidissement a également réduit la couverture nuageuse dans certaines zones, laissant passer un peu plus de lumière. Cette réduction de la couverture nuageuse a partiellement compensé l'obscurité causée par les cendres, mais pas assez pour empêcher une perte nette d'énergie solaire. L'étude suggère que ces mécanismes physiques sont robustes, ce qui signifie qu'ils se produiraient probablement même si l'éruption avait lieu dans un futur climat plus chaud ou lors d'une phase météorologique naturelle différente.
Ce travail sert d'avertissement pour l'avenir de la planification énergétique. À mesure que le monde devient plus dépendant de l'énergie dépendante de la météo, le risque de chocs climatiques rares à fort impact devient plus critique. L'étude souligne que les systèmes énergétiques actuels ne sont pas conçus pour gérer une période de deux ans de réduction du vent et du soleil, et que le stockage par batterie standard n'est pas suffisant pour combler un tel écart de longue durée. De plus, les conclusions ont des implications pour une idée controversée connue sous le nom de géo-ingénierie solaire, où les humains pourraient injecter intentionnellement des aérosols dans l'atmosphère pour refroidir la planète. L'étude suggère que si une telle intervention pourrait abaisser les températures mondiales, elle pourrait involontairement supprimer la production d'énergies renouvelables, créant un nouveau conflit entre l'atténuation du changement climatique et la sécurité énergétique. Les chercheurs concluent que, bien qu'une éruption volcanique massive soit un événement de faible probabilité, son potentiel à perturber le réseau électrique mondial est suffisamment élevé pour qu'il soit inclus dans les plans à long terme pour un avenir bas carbone et résilient.
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