Les violentes tempêtes de grêle représentent un risque croissant pour les propriétaires et les exploitants de fermes solaires. Bien qu'il soit impossible d'éliminer la menace des dommages causés par la grêle, il est possible d'en réduire l'impact grâce à une planification stratégique, à une combinaison de maintenance préventive et réactive, et à une plateforme complète de gestion des actifs.
Cet article est le deuxième d'une série consacrée aux phénomènes météorologiques extrêmes. Ne manquez pas le premier article de la série consacré aux salissures causées par les incendies de forêt - comment les identifier, quantifier leur impact et y remédier plus rapidement.
Bien que les tempêtes de grêle frappent moins souvent les fermes solaires que les ouragans et les incendies de forêt, elles peuvent infliger des dégâts bien plus importants - et causer des pertes financières plus lourdes - lorsqu'elles surviennent.
En avril 2021, le pouvoir destructeur des tempêtes de grêle nous a été rappelé avec force lorsque des grêlons de la taille d'une balle de baseball au Texas et en Oklahoma ont provoqué l'une des vingt catastrophes climatiques et météorologiques extrêmes aux États-Unis qui ont entraîné des pertes de plus d'un milliard de dollars chacune en 2021 (National Oceanic & Atmospheric Administration).
Le Texas et l'Oklahoma ne sont pas les seuls à être confrontés à cette menace. Ces deux États se trouvent à l'extrémité sud de la "Hail Alley", qui comprend également les États du centre et du sud du Colorado, de l'Iowa, du Kansas, du Missouri, du Nebraska, du Nouveau-Mexique, de l'Oklahoma et du Wyoming. Mais les tempêtes de grêle représentent une menace plus importante pour le secteur solaire au Texas en particulier, en raison du nombre de fermes solaires en activité dans cet État.
Il n'est pas surprenant que lescompagnies d'assurance ( ) soient également conscientes du potentiel destructeur de la grêle après les pertes importantes subies par des projets au cours des trois dernières années.
Dans cet article, nous examinons les risques que la grêle fait peser sur les fermes solaires - et pourquoi ces risques augmentent dans le monde entier. Nous verrons également ce que les propriétaires et les exploitants peuvent faire pour atténuer les risques et comment le secteur dans son ensemble réagit à la menace de la grêle.
La plus grande perte financière causée par des conditions météorologiques extrêmes sur un projet solaire américain entre 2010 et 2020 est due à la grêle, selon le spécialiste de l'assurance des énergies renouvelables GCube. En mai 2019, 174 Power Global a été frappé par la grêle qui a endommagé 400 000 des 685 000 panneaux de son projet Midway Solar de 178 MW au Texas, entraînant des pertes de 70 à 80 millions de dollars.
Les tempêtes de grêle ne représentent qu'un faible pourcentage du total des demandes d'indemnisation liées aux conditions météorologiques dans les fermes solaires, mais leur impact financier est important. Selon uneétude publiée en 2021 sur le site et dirigée par Tim Raupach du Centre de recherche sur le changement climatique de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud, en Australie, le réchauffement climatique d'origine humaine rendrait les tempêtes de grêle plus fréquentes et plus dommageables à l'échelle mondiale.
On s'attend généralement à ce que l'humidité à bas niveau et l'instabilité convective augmentent, augmentant la probabilité de tempête de grêle et permettant la formation de grêlons plus gros", a déclaré le ministère.
En outre, alors qu'en Amérique du Nord, on s'attend à ce qu'ils deviennent moins fréquents, l'étude note que leur fréquence devrait augmenter en Europe et en Australie.
Cette prédiction d'une gravité accrue est confirmée par la réalité. Le Texas a connu le plus gros grêlon de son histoire - avec une circonférence de 50,1 cm / 19,73 pouces - lors de la tempête d'avril 2021. Cegrêlon est suffisamment gros pour qu'on puisse le tenir à deux mains.
Ces risques sont exacerbés par le nombre croissant de fermes solaires au Texas et dans la Hail Alley. Le Texas est le centre incontesté de l'énergie verte aux États-Unis, avec 45 GW d'énergie éolienne, solaire et de stockage en exploitation, dont 7,4 GW seront mis en service en 2021. Parallèlement, près de la moitié (95,9 GW) de la capacité installée de 200 GW d'énergies renouvelables aux États-Unis se trouve dans les neuf États de l'Allée de la grêle que nous avons identifiés précédemment. Cela signifie que la grêle est un véritable casse-tête pour les propriétaires et les exploitants.
Le Texas est également en tête des États-Unis en termes d'installations solaires en 2021, avec 3,8 GW construits, mais l'État est à la traîne de la Californie en termes d'installations solaires (9,3GW au Texas contre 31,9GW en Californie).
Les tempêtes de grêle sont imprévisibles et peuvent être dévastatrices. Il n'existe pas de solution pour éviter que les projets solaires ne subissent des dommages. C'est pourquoi les propriétaires et les exploitants doivent s'assurer qu'ils disposent d'une assurance qui les couvrira si le pire se produit.
GCube a déclaré dans son rapport 2021 Hailor High Water que le profil de risque des catastrophes naturelles et des événements météorologiques extrêmes pour les propriétaires d'actifs renouvelables et les assureurs a "changé de manière significative" au cours de la dernière décennie, "comme en témoigne l'augmentation de la fréquence et de la gravité financière des sinistres".
Elle a déclaré que cela avait mis en évidence les faiblesses du marché de l'assurance causées par les nouveaux venus qui proposaient des franchises et des primes peu élevées, ainsi que des conditions générales pour gagner des parts de marché - et qui ont subi des pertes considérables en conséquence.
Par conséquent, le coût de l'assurance contre les catastrophes naturelles et les conditions météorologiques extrêmes a augmenté aux États-Unis, car le secteur évalue plus précisément les risques et offre des conditions viables. Bien que nous ne soyons pas des spécialistes de l'assurance des énergies renouvelables, il est judicieux de s'assurer que vous disposez d'une couverture d'assurance appropriée en cas de catastrophe.
Les entreprises peuvent utiliser des polices d'assurance paramétriques, qui prennent effet lorsque les grêlons qui affectent votre projet dépassent une taille prédéfinie, pour se prémunir contre les pertes.
Outre l'assurance, voici quelques mesures que les propriétaires et les exploitants peuvent prendre lors des phases de planification et d'exploitation des projets afin d'atténuer les risques.
Les propriétaires et les exploitants peuvent tenir compte de la grêle lorsqu'ils commencent à planifier leurs projets. Ils peuvent prendre en compte le risque de dommages causés par la grêle sur leur projet en examinant l'évolution des conditions météorologiques sur la base de données historiques pour ce site, et pas seulement pour des projets comparables. Ces prévisions deviennent de plus en plus sophistiquées à mesure que les risques de grêle augmentent.
La modélisation des tempêtes de grêle a évolué rapidement depuis la catastrophe de Midway en 2019, avec de nouveaux modèles qui combinent les données radar et les données humaines. Par exemple, VDE Americas a déclaré que les développeurs s'appuyaient traditionnellement sur des cartes thermiques de base pour localiser les zones à fort potentiel de grêle, mais qu'il serait plus efficace et plus précis de combiner les données des observateurs d'orages humains avec les données des radars doppler.
Ils ont déclaré que l'adoption d'éléments d'atténuation appropriés, d'éléments opérationnels et d'équipements avec gestion de l'arrimage pouvait considérablement atténuer l'impact de la grêle, mais que les prévisions passaient avant tout. Cela permet aux développeurs de mieux apprécier les risques et montre que l'industrie est mieux préparée à faire face à des événements de grêle extrêmes.
Les entreprises peuvent également réduire leur exposition aux dommages causés par la grêle grâce à la technologie qu'elles choisissent. Les grands panneaux solaires sont plus exposés aux dommages simplement en raison de leur surface, ce qui signifie que lespertes financières sont plus importantes lorsque chacun d'eux est endommagé, selon l'expertise du marché solaire de GCube.
Des erreurs dans le processus de fabrication peuvent également affecter l'intégrité structurelle des panneaux et les exposer à un risque accru de dommages en cas de choc. Toutefois, des organisations telles que l'International Photovoltaic Quality Assurance Task Force (PVQAT) sont toujours à la recherche de moyens d'améliorer les normes des panneaux solaires afin de donner aux investisseurs une plus grande confiance dans les investissements solaires et de permettre aux clients de choisir les panneaux qui répondent le mieux à leurs besoins. L'amélioration des processus de fabrication pour renforcer l'intégrité des panneaux peut également garantir qu'ils sont moins susceptibles d'être endommagés par des sources telles que la grêle.
Entre-temps, le Centre d'essai des énergies renouvelables, en collaboration avec Nextracker, a mené des recherches sur les dommages subis par les panneaux solaires. Il a constaté que les panneaux solaires dotés d'un verre plus fin risquaient davantage de se briser que ceux dotés d'un verre plus épais, ce qui n'est pas surprenant.
Mais elle a égalementindiqué ( ) que des mesures telles que le renforcement ou la trempe à chaud du verre pouvaient faire une grande différence en termes de résistance. La qualité de fabrication peut donc jouer un rôle important pour rendre les turbines plus résistantes à la grêle.
Les propriétaires et les exploitants peuvent également avoir besoin d'investir dans des systèmes de montage plus robustes afin d'accroître la résistance des panneaux lorsqu'ils sont exposés à des forces extérieures. Ceci est important pour , principalement pour le vent, mais aussi pour la neige et la glace. Le développement de fermes solaires adaptées à l'évolution des conditions climatiques est un autre domaine dans lequel les fabricants de panneaux solaires doivent répondre à l'évolution des risques.
Les capteurs en temps réel qui surveillent avec précision l'évolution des conditions météorologiques peuvent également aider à identifier les changements de conditions au sol et permettre aux propriétaires de ranger automatiquement les panneaux solaires dans une orientation qui réduit le risque de dommages dus à la grêle.
Par exemple, l'un de ces systèmes( ) permet aux opérateurs de placer leurs panneaux en mode anti-grêle, ce qui les fait pivoter de 60 degrés ( ) afin qu'ils ne soient pas frappés de plein fouet par les grêlons. Ces systèmes peuvent être coûteux, mais la possibilité d'incliner les panneaux solaires peut également s'avérer utile en cas d'autres phénomènes météorologiques extrêmes, par exemple en réduisant la quantité de neige qui s'accumule sur les panneaux.
Cela ne signifie pas qu'un angle de 60 degrés sera optimal dans toutes les situations. L'angle et la vitesse à laquelle les grêlons frappent les panneaux solaires varient, tout comme la taille des grêlons, et il n'existe donc malheureusement pas de solution qui fonctionnerait dans toutes les situations . Toutefois, la possibilité d'incliner les panneaux peut s'avérer utile dans de nombreux cas.
Nous voyons également des brevets pour de nouveaux systèmes d'arrimage automatique et, la grêle devenant une menace plus importante pour les opérateurs solaires, nous nous attendons à ce que ces innovations deviennent de plus en plus sophistiquées dans les années à venir. Cela devrait permettre d'atténuer les dommages et les pertes.
Les microfissures dans les panneaux solaires après une tempête de grêle constituent un autre risque que les propriétaires et les exploitants doivent connaître et surveiller. Ceci est important après une tempête de grêle lorsque des grêlons plus petits peuvent endommager les panneaux de manière imperceptible, d'autant plus que ce n'est pas seulement la taille du grêlon qui fait des dégâts, mais aussi l'angle et la vitesse. Ces petites fissures peuvent nuire à leurs performances - et nous voyons de plus en plus dedonnées et de recherches sur montrant comment l'usure affecte les performances des fermes solaires.
Un risque supplémentaire qui pourrait causer ou exacerber les microfissures est la façon dont les opérations et la maintenance des fermes solaires sont effectuées. L'étude Solar Futures Study, publiée en septembre 2021 par le ministère américain de l'énergie, examine le potentiel du solaire à jouer un rôle majeur dans la décarbonisation du réseau américain d'ici à 2050.
Il met en garde contre des tendances telles que "le nettoyage manuel ou mécanisé... peut parfois endommager les surfaces des modules", et saper leur intégrité structurelle. Bien qu'il n'entre pas dans le détail des risques liés aux conditions météorologiques extrêmes, l'accent mis par le rapport sur la croissance de l'industrie solaire dans son ensemble montre pourquoi les entreprises ont raison d'être proactives.
Bien entendu, cette responsabilité n'incombe pas uniquement aux propriétaires et aux exploitants. Les fabricants de l'industrie solaire prennent également des mesures, en développant des panneaux capables de résister à des dommages plus importants. Le secteur solaire américain s'est historiquement concentré sur les risques d'incendie de forêt, en raison de la proportion plus élevée de projets construits en Californie, mais les entreprises s'adaptent à de nouveaux risques météorologiques.
Nous nous attendons à voir des progrès significatifs dans le domaine émergent de la protection contre la grêle dans les fermes solaires dans les années à venir.
Les logiciels ne sont pas d'une grande utilité lorsque votre projet est frappé par une tempête de grêle. En revanche, ils peuvent jouer un rôle important dans votre stratégie avant et après la catastrophe. La bonne plateforme de gestion des actifs numériques peut vous aider à vous assurer que vos projets sont structurellement sains et qu'ils fonctionnent comme prévu avant et après un événement météorologique.
Les plateformes de gestion numérique des actifs peuvent aider les propriétaires d'installations solaires et éoliennes à identifier des changements minimes dans les performances qui peuvent indiquer des faiblesses structurelles qui doivent être corrigées. Lorsque les projets ne font pas l'objet d'un suivi régulier, ces faiblesses peuvent passer inaperçues et exposer les projets à un risque de sous-performance - et à des dommages plus importants lors de futures tempêtes de grêle.
Les plateformes logicielles de gestion des actifs peuvent également aider les entreprises à déployer efficacement leurs techniciens et à identifier et fournir des pièces de rechange en cas de dommages.
Enfin, les systèmes informatiques résilients sont utiles lorsqu'il s'agit d'évaluer les dommages et de remettre les actifs en ligne après une catastrophe. Il s'agit là d'aspects importants de la planification en cas de conditions météorologiques extrêmes.
Si l'on peut s'attendre à ce que les tempêtes de grêle deviennent de plus en plus fréquentes et dommageables à l'échelle mondiale, les propriétaires et les exploitants de centrales solaires situées dans des zones à haut risque peuvent prendre certaines mesures pour se préparer et atténuer les conséquences coûteuses de ces tempêtes.
Tout d'abord, assurez-vous que vous disposez d'une assurance appropriée. Tenez compte de la grêle lors de la planification et du développement. Envisagez d'investir dans des panneaux plus résistants, un montage robuste et des capteurs en temps réel. En cas de tempête de grêle, surveillez attentivement les performances afin de détecter les dommages, même si vous n'en voyez pas.
Enfin, assurez-vous de disposer d'une plateforme de gestion de la performance des actifs qui vous indique la performance de vos projets en temps quasi réel et qui s'intègre à d'autres systèmes (tels que les logiciels de gestion des services sur le terrain) afin que vous puissiez réparer tout dommage rapidement et efficacement.
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