Une analyse multi-seuils des séries temporelles permet de caractériser les sécheresses des énergies renouvelables variables en Europe

Pourquoi les périodes calmes et sombres comptent pour l’énergie propre

Alors que l’Europe s’efforce de remplacer les combustibles fossiles par l’éolien et le solaire, une question simple devient cruciale : que se passe‑t‑il pendant ces semaines hivernales sombres où le vent est presque absent et le soleil faible ? Cette étude examine ces « sécheresses » des énergies renouvelables à travers l’Europe, en se demandant à quelle fréquence elles surviennent, quelle est leur durée et quelle est leur gravité — et ce que cela signifie pour maintenir l’éclairage public dans un avenir alimenté presque exclusivement par des renouvelables variables.

Ciels calmes et jours sombres à l’échelle d’un continent

Les auteurs analysent 38 années de données horaires basées sur la météorologie pour l’éolien terrestre, l’éolien en mer et le solaire dans 34 pays européens. Ils définissent une sécheresse renouvelable comme une période durant laquelle la production moyenne reste en dessous d’une part choisie de la norme à long terme — que ce soit pour une journée, une semaine ou même des mois. Plutôt que de fixer un seuil arbitraire, ils examinent de nombreux niveaux différents afin de couvrir tout, des creux extrêmes mais brefs aux périodes longues et modérément faibles. Cette approche multi‑seuil révèle un motif riche : les sécheresses solaires se concentrent principalement pendant les mois sombres de l’hiver, tandis que les sécheresses éoliennes peuvent survenir en toute saison mais culminent souvent en été. Certains événements sont courts et intenses ; d’autres sont longs et tirent doucement sur l’offre.

La force des chiffres : mixer technologies et pays

Un des messages les plus clairs de l’étude est que la diversité aide. Considérées séparément, l’éolien et le solaire peuvent chacun connaître des sécheresses longues et sévères. Mais lorsque les auteurs les combinent en un seul portefeuille pour chaque pays, tant les durées maximales que les durées moyennes des sécheresses diminuent de façon spectaculaire. Dans l’ensemble, associer le solaire à l’éolien terrestre et en mer réduit la longueur maximale des sécheresses d’environ la moitié ou plus par rapport à toute technologie prise isolément. Les creux nocturnes et saisonniers du solaire sont souvent comblés par l’éolien, tandis que des nuits venteuses et des hivers tempétueux peuvent atténuer les périodes de faible ensoleillement. Étendue à travers les frontières, cette idée devient encore plus efficace : si l’Europe était connectée comme par un réseau parfait et sans contrainte, la sécheresse combinée la plus longue se réduirait d’environ deux tiers par rapport à des pays agissant seuls.

Événements extrêmes qui conditionnent les besoins de stockage

Pourtant, même dans une Europe ainsi idéalisée et pleinement interconnectée, de longues périodes difficiles subsistent. Pour identifier les événements les plus pertinents pour la planification du stockage, les auteurs introduisent une nouvelle mesure qu’ils appellent la « masse de sécheresse ». Plutôt que de se concentrer sur un seul seuil, elle empile l’information à travers de nombreux niveaux, capturant à la fois la durée d’un épisode sec et l’ampleur du déficit par rapport à la normale. Avec cet étalon, l’étude identifie une « super sécheresse » durant l’hiver 1996/97 : une période de 55 jours d’une production combinée éolienne et solaire exceptionnellement faible au niveau européen. Certains pays individuels s’en sortent encore pire — l’Allemagne, par exemple, connaît un épisode de 109 jours au milieu des années 1990. Il est important de noter que la production ne tombe pas à zéro pendant ces périodes : lors du pire événement européen, les renouvelables fournissent encore environ 47 % de leur moyenne à long terme, mais ce déficit est maintenu suffisamment longtemps pour fortement solliciter le stockage de longue durée.

Pourquoi des seuils simples et des années uniques induisent en erreur

L’étude souligne également la sensibilité des conclusions aux choix de modélisation. Changez le seuil qui définit une sécheresse, et l’« année la pire » ou « l’événement le plus grave » apparent peut basculer. Les seuils bas mettent en lumière des périodes rares, presque sans vent ni soleil ; des seuils plus élevés révèlent des épisodes plus lisses mais beaucoup plus longs de production simplement inférieure à la moyenne qui peuvent être tout aussi importants pour la planification du stockage. De même, différentes années présentent des comportements de sécheresse très dissemblables. Certains hivers sont relativement bénins, tandis que d’autres combinent une faible production renouvelable et une forte demande de chauffage. Parce que de nombreuses études de planification et scénarios politiques s’appuient sur une ou quelques années météorologiques seulement, les auteurs avertissent qu’ils peuvent gravement sous‑estimer le risque d’événements rares mais structurants.

Planifier pour un avenir renouvelable résilient

Pour les non‑spécialistes, la conclusion est simple : une Europe renouvelable est réalisable, mais elle doit être conçue pour résister à de longues périodes de vent et de soleil faibles. Combiner éolien et solaire au sein des pays, et renforcer les liaisons entre pays via le réseau, réduit fortement la gravité et la durée des périodes problématiques, sans toutefois les éliminer. Les auteurs soutiennent que les planificateurs doivent prendre explicitement en compte des sécheresses de plusieurs semaines comme l’événement de 1996/97 lors du dimensionnement du stockage de longue durée et d’autres solutions de secours. Ils recommandent également d’utiliser de nombreuses années de données météorologiques, des horizons de planification plus longs pouvant traverser le Nouvel An, et des méthodes multi‑seuils comme leur métrique de masse de sécheresse. Ensemble, ces mesures peuvent aider à garantir qu’un système électrique plus propre soit aussi fiable et robuste — même lorsque l’Europe fait face à ses jours les plus sombres et les plus calmes.

Citation: Kittel, M., Schill, WP. Multi-threshold time series analysis enables characterization of variable renewable energy droughts in Europe. Commun Earth Environ 7, 242 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03251-2

Mots-clés: sécheresses des énergies renouvelables, variabilité éolienne et solaire, stockage d'énergie, système électrique européen, interconnexion des réseaux