Indicateurs d’impacts des changements hydroclimatiques sur la gestion des réservoirs hydroélectriques

Impact indicators of hydroclimatic changes on the management of hydropower reservoirs

• Auteur / Autrice : Anthony Lemoine
• Direction : Maria Héléna Domingues Ramos, Vazken Andréassian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hydroclimatologie
• Date : Soutenance le 01/06/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hydrosystèmes continentaux anthropisés - ressources, risques, restauration (Antony, Haut-de-Seine ; 2018-....)
• Jury : Président / Présidente : Agnès Ducharne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Richard Arsenault
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gil Mahé, Benoît Hingray

Mots clés

Mots clés contrôlés

Changements climatiques -- Adaptation

Gestion des ressources en eau

Réservoirs (lacs)

Énergie hydraulique

Mots clés libres

Hydroélectricité

Changement climatique

Ressources en eau

Indicateurs d’impacts

Gestion de réservoirs

Services climatiques

Hydropower

Climate change

Water resources

Résumé

Le secteur hydroélectrique est sensible aux variations du climat. Le défi actuel consiste à élaborer des indicateurs fondés sur les services climatiques, pour faciliter la prise de décisions aux niveaux régional et local, dans un contexte d'adaptation aux changements climatiques. Cette thèse vise à identifier des indicateurs pertinents pour caractériser les incidences de l’évolution du climat sur la gestion des réservoirs hydroélectriques. Nous avons construit une chaîne de modélisation hydroclimatique appliquée à quatre bassins versants et réservoirs français ayant un intérêt énergétique majeur (Dordogne à Bort-les-Orgues, Ain à Vouglans, Durance à Serre-Ponçon et Verdon à Castillon). Notre étude illustre une approche conceptuelle de gestion de réservoir qui permet de développer un indicateur pour caractériser la flexibilité des systèmes eau-énergie en climat futur. Les résultats obtenus montrent les conditions dans lesquelles les volumes d’eau sont disponibles (ou non) pour optimiser la production hydroélectrique. Enfin, nous avons mis en œuvre un modèle de gestion optimale par programmation dynamique stochastique, modifié pour être utilisé avec des projections hydrologiques. Notre analyse a mis en lumière que, même dans le cadre d’une gestion optimale, les changements climatiques pourraient modifier la gestion future des grands réservoirs, notamment ceux dont le multi-usage est prépondérant et qui sont, aujourd’hui, soumis à un régime nival des apports en eau. Notre approche apporte un nouveau cadre méthodologique pour les études d’impacts climatiques sur le secteur eau-énergie et pour le développement futur des services climatiques.

The hydropower sector is sensitive to climate. The current challenge is to develop indicators based on climate services to facilitate decision-making at the regional and local levels in the context of climate change adaptation. This thesis aims at identifying relevant indicators to characterize the impacts of climate change on the management of hydropower reservoirs. We have built a hydroclimatic modelling chain applied to four French catchments and reservoirs of major energy interest (Dordogne at Bort-les-Orgues, Ain at Vouglans, Durance at Serre-Ponçon and Verdon at Castillon). Our study illustrates a conceptual approach to reservoir management that allow us to develop an indicator to characterize the flexibility of water-energy systems in future climates. The results obtained show the conditions under which water volumes are available (or not) to optimize hydropower production. Finally, we adapted a stochastic dynamic programming model for optimal reservoir management to be used with hydrological projections. The analysis highlighted that, even in the optimized context, climate change might impact the management of large reservoirs, especially those with a predominantly multi-use purpose and current nival regime of hydrological inflows. Our approach provides a new methodological framework for climate impact studies on the water-energy sector and for the future development of climate services.