Cohabitation radars météorologiques - éoliennes

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1 Cohabitation radars météorologiques - éoliennes Serge Ballesta Météo-France, DIRSO 7, Avenue Roland-Garros Mérignac-CEDEX

2 PARTIE I Contexte

3 3 Contexte : Les missions de Météo-France Météo-France : prévention des risques météorologiques majeurs [Météo-France] exerce les attributions de l'etat en matière de sécurité météorologique des personnes et des biens. A ce titre, il assure, conformément aux dispositions réglementaires en vigueur et s'il y a lieu dans le cadre de conventions, la satisfaction des besoins exprimés, notamment par les services chargés en métropole et outre-mer de la sécurité civile, de la prévention des risques majeurs et de la sûreté nucléaire. Il exerce auprès de ces services un rôle d'expertise dans les domaines de sa compétence. [...]. Il met en oeuvre un système d'observation, de traitement des données, de prévision, d'archivage et de diffusion lui permettant d'accomplir ses missions. (extrait du décret du 18 juin 1993 portant création de l'établissement public Météo-France)

4 4 Contexte : Les radars météorologiques Le réseau ARAMIS des radars hydro-météorologiques pour la signalisation et la prévision de phénomènes dangereux Le réseau ARAMIS des radars hydrométéorologiques pour la signalisation et la prévision de phénomènes dangereux ; Ces radars permettent de : détecter et de restituer des taux de précipitation ; restituer des données de vent (Doppler); Ces radars ont besoin d un périmètre de sécurité pour fournir des données d observation correctes.

5 5 Contexte : L éolien en France Une densité de parc en forte croissance sur le territoire national; Des structures imposantes (120 m de haut, 90 m d envergure) ; Des matériaux de forte réflectivité (métal, fibres de verre, notion de SER*) Un nombre important de projets à proximité des radars *Surface Equivalente Radar Parc éolien de Nibas (Abbeville)

6 PARTIE II Description de l impact

7 7 Impact des éoliennes sur les mesures radar Un document de référence: le rapport CCE5* adopté par ANFR**: «Perturbation du fonctionnement des radars météorologiques par les éoliennes» ; (Version 1.0 approuvée le 19/09/05, par la Commission Consultative de la Compatibilité Electromagnétique). Base d une déclaration du groupe de travail européen OPERA (dans le cadre Eumetnet) Etudes complémentaires Météo-France : Sur parcs existants (Abbeville site test) ; confirment les conclusions de CCE5 ; Apportent certaines précisions. * Commission de la Compatibilité Electromagnétique ** Agence Nationale des Fréquences

8 8 Description : 3 types d impact Blocage du faisceau : Impact hydrologique : atténuation du taux de pluie ; Génération d Echos Fixes : Impact hydrologique : perturbation de la détection et de la quantification; Génération d Echos Doppler : Contamination des données de Vent.

9 9 Blocage du faisceau Eoliennes proches du radar (<10 km) Non parfaitement alignées : plusieurs machine sont interceptées en même temps par le faisceau; Atténuation de l onde radar par occultation du faisceau en aval de l obstacle éolien ; 10 % de blocage du faisceau entraîne 30 % d atténuation sur le taux de pluie pour une cellule de 2 km de diamètre située à 100 km (cf. doc. CCE5-ANFR);

10 10 Echos Fixes Eolienne rétro-diffuse le signal radar (SER*); Echos de forte puissance (60 dbz)** (toujours > aux échos météorologiques) Dynamique importante (~20 db); 0.2 Densité de distribution des pixels à 300 mdu cœur du parc éolien de Nibas (157 images de 0h00 à 13h00 le 07/06/05, journée venteuse sans précipitation à site 0.4 ) * Surface Equivalente Radar ** Réflectivité des cellules convectives Densité de l'occurrence Pixel_U Pixel_V Pixel_T Pixel_Z Pixel_O Réflectivité en dbz

11 11 Echos Fixes Variance identique à celle des échos de pluie (Mouvement des pales) EEF* mis en défaut ; (analyse la variance des signaux) Eolienne = forte pluie (>50 dbz); * Eliminateur d Echos Fixes Parcs éoliens dans la zone du radar d Abbeville EEF actif

12 12 Echos Doppler Le signal Doppler éolien est dû au mouvement des pales; Il domine les signaux Doppler météos (vent) ; Il persiste sur une large zone centrée sur l éolienne ; Il est accentué par conditions d «Air clair» (signaux météos faibles) Radar de Trappes :Série chronologique de vitesses radiales sur différents pixels Radar de Falaise : ex. de zone contaminée-coupe horizontale

13 13 Résumé: Les causes Dimensions imposantes (l impact unitaire est amplifié par la dimension du parc) ; Proximité des machines < 30 km du radar ; Forte réflectivité des éoliennes ; Echos éoliens de même variabilité que les échos météorologiques Erreurs sur les mesures de précipitations ; Erreurs sur les mesures de vents ;

14 14 Résumé : L impact sur les données brutes Impact Hydrologique : Occultation atténuation du taux de pluie en aval; Echos fixes artéfact de forte pluie sur la zone. Impact Doppler : Rotation des pales contamine la mesure du vent ; Zone de contamination importante ; Données perdues sur la zone.

15 15 Bilan de l impact sur les données élaborées Mesures faussées Sur une large zone centrée sur le parc éolien ; Pas de solution aujourd hui pour corriger ces erreurs. Pertes totale de données Dégrade la prévision si la donnée erronée est assimilée dans un modèle à maille fine comme AROME* ; Nécessité de masquer ces zones de données. Bilan : Nombre important de données perdues Remet en cause définitivement la capacité d observation de la basse atmosphère (< 2000 m) sur ces zones ; Compromet la restitution de profil verticaux (VAD) ; Dégrade la qualité de restitution des champs volumiques de vent. * Résolution modèle Arome : 2km = ordre de grandeur de la résolution radar 1km

16 16 Conséquences sur les prévisions En prévision numérique Perte de données pour le nouveau modèle à maille fine AROME ; Moindre performance par rapport aux attentes d amélioration. En prévision immédiate Forte perte de performance dans le suivi des phénomènes dangereux ; Préjudice dans la chaîne d alerte.

17 PARTIE II Coordination 20/10/06 Commission Environnement du Conseil Supérieur de la Météorologie

18 18 Mesures de Protection Nationales Circulaire du Ministère des Transports du 17 février 2006 Constat : Servitudes actuelles insuffisantes ; Rappel : Radar essentiel à la Sécurité Civile ; Demande : Favoriser la concertation en communiquant à Météo-France, les éléments décisifs des parcs (coordonnées, caractéristiques, dimensions, Surface Equivalente Radar) Groupe de travail Inter-service à Météo-France Gère les aspects organisationnels et la communication ; Emet les règles de coordination ; Instruit des dossiers Calcul des zones d impact à partir de SER fournies ou utilisation de valeur par défaut* ; Calcul de l occultation des faisceaux. Remarques: des actions similaires ont été engagées par l Aviation Civile et la Défense. * En cas de valeurs fournies très largement inférieures à celle par défaut la preuve de leur représentativité est à la charge de l opérateur

19 19 Mesures de protection : Zonage Zonage proposé dans le CCE5-ANFR, repris par Météo-France, adopté par le groupe OPERA Zone de Protection : Aucun parc éolien dans cette zone ; 5 ou 10 km selon la fréquence d émission (Bande de fréquence C ou S) Zone de Coordination : Restrictions importantes dans ces zones ; Respect des règles de coordination ; 20 ou 30 km selon la fréquence d émission (Bande de fréquence C ou S) Couverture : Zones de coordination : 7,7 % territoire métropolitain.

20 Mesures de protection : Coordination 20 Calcul de l occultation du faisceau À partir des dimensions et des positions des éoliennes. Calcul des Zones d impact À partir de la SER et des positions des éoliennes. Principales Règles de coordination Occultation faisceau < 10% ; Dimensions des zones d impact < 10 km ; Dispersion des zones d impact : éloignement > 10 km Zones d Exclusions Mutuelles (ZEM) ; Prise en compte des sites sensibles au risque météorologique.

21 21 Mesures de protection : Coordination Calcul de l occultation du faisceau à partir des dimensions et des positions des éoliennes. Calcul des Zones d impact à partir de la SER et des positions des éoliennes. Principales Règles de coordination Occultation faisceau < 10% ; Dimensions des zones d impact < 10 km ; Dispersion des zones d impact : éloignement > 10 km Zones d Exclusions Mutuelles (ZEM) ; Prise en compte des sites sensibles au risque météorologique.

22 Illustration : occultation du faisceau 22

23 Zone d impact créée par une éolienne (Doppler) 23 Coupe horizontale

24 Mesures de protection : Coordination 24

25 25 Mesures de protection : justification Zone de Protection Dans cette zone (<5 ou 10 km) l impact Doppler en azimut pour une éolienne couvre 360 ; Occultation du faisceau importante (>10%); Echos éoliens de forte puissance (saturation du récepteur). Zone de Coordination Dans cette zone (<20 ou 30 km) l impact Doppler en azimut pour une éolienne couvre plus de 30 ; Les zones impactées resteront donc importantes. Dimension et dispersion des zones d impact. 10 km est un pas de résolution adapté pour l observation des phénomènes orageux selon DPREVI/PI* * Service de Météo-France dédié à la Prévision Immédiate

26 26 Mise en œuvre de la coordination Mise en place d un site «extranet» (tous les doc. nécessaires) ; Instruction des dossiers séquentiellement ; Avis formulés en conséquence du respect des critères de coordination.

27 27 Bilan sur les Mesures de Protection Impacts forts car les éoliennes sont très réflectives et de plus en plus nombreuses ; Conséquences : Contraintes fortes ; Nombreux avis négatifs dans les ZC (Zone de Coordination). Coordination entre acteurs difficile à mettre en œuvre : Impact souvent mal compris et sous-estimé par les acteurs éoliens ; Peu de solution pour des parcs comportant plus de 10 éoliennes déjà implantées dans les ZC : Diminuer les SER marge de réduction faible ; Réduire les parcs difficile (viabilité des projets) ; Traitement du signal peu réaliste à cours ou moyen terme dans un contexte temps réel/réseau opérationnel dense et coûteux (24 radars) : Rien n existe à ce jour.

28 28 En conclusion : pour la sécurité de tous Météo-France déconseille l implantation de parcs éoliens dans le périmètre de sécurité opérationnel du radar (Zone de Coordination) ; Il est nécessaire de prendre en compte l impact négatif des éoliennes sur les données radar ; Le radar est un élément essentiel de la protection des personnes face aux risques météorologiques majeurs.