Excellente nouvelle pour nos clients nord-américains. Désormais, la plateforme Solargis Forecast fournit des alertes précoces pour l'un des risques météorologiques les plus dommageables pour les centrales solaires : La grêle.
La grêle se forme sous forme de particules de glace solide à l'intérieur d'orages puissants. Les forts courants ascendants soulèvent les gouttes de pluie au-dessus du niveau de congélation, où elles se transforment en pierres de glace dures. Ces balles glacées tombent lorsqu'elles deviennent trop lourdes pour être soutenues par l'orage.
Le centre des États-Unis est particulièrement sujet à de fréquents épisodes de grêle. L'air chaud et humide du golfe du Mexique entre en collision avec l'air sec et instable de l'intérieur de l'Amérique du Nord, créant des conditions idéales pour les orages violents, ce qui fait de cette région un point névralgique mondial pour la grêle.
C'est pourquoi nous lançons cette mise à jour pour les États-Unis continentaux dans un premier temps, et prévoyons d'étendre la couverture dans un avenir proche.
La grêle est par nature difficile à prévoir, mais certaines conditions atmosphériques telles qu'une forte instabilité, une convection profonde et des courants ascendants intenses signalent clairement un potentiel élevé de formation de grêle.
Solargis Forecast se concentre sur les grêlons suffisamment gros pour endommager sérieusement les modules photovoltaïques. Les modules PV standard sont testés selon la norme IEC 61215 à l'aide d'une boule de glace de 25 mm (~1 pouce) propulsée à grande vitesse. Ce test représente la résistance à une grêle modérée, et non à des événements extrêmes. Des grêlons d'environ 38 mm peuvent générer des microfissures dans le verre trempé, entraînant une perte de performance latente. La grêle de 2 pouces (~50 mm) ou plus dépasse souvent les seuils de certification et peut briser le verre, détruisant immédiatement le module PV standard.
Figure 1 : Visualisation des données de Solargis Forecast sur la grêle pour le centre des Etats-Unis le 23 septembre 2025 à 22:00UTC. La carte de gauche indique le potentiel de grêle [%] d'une taille de 25 mm (1 pouce), tandis que l'image satellite de droite, tirée de GOES-E GeoColor (NASA GIBS), illustre l'étendue du cyclone atmosphérique. Le graphique montre la série temporelle du signal de prévision de la grêle pour les tailles potentielles de 25 mm, 38 mm et 50 mm à l'endroit indiqué sur la carte.
Les prévisions de grêle de Solargis Forecast sont basées sur le modèle HRRR ( High-Resolution Rapid Refresh) de la NOAA. Il s'agit d'un modèle atmosphérique en temps réel, permettant la convection, à une résolution spatiale de 3 km, mis à jour toutes les heures et utilisant des données radar pour capturer les tempêtes en temps réel. Nous post-traitons ensuite les résultats bruts au niveau de la grille en utilisant l'agrégation temporelle et spatiale pour mieux caractériser le risque de grêle.
Le risque de grêle est considéré comme plus élevé lorsque plusieurs cycles de prévision indiquent systématiquement la présence de grêle dans la même fenêtre temporelle et lorsque des groupes de cellules de grille proches prévoient tous des tailles de grêle significatives. La grêle étant difficile à localiser avec précision, nous étendons la zone de risque à un rayon d'environ 50 km, en attribuant la probabilité la plus élevée au cœur de la grêle et en diminuant progressivement les probabilités vers la périphérie.
La prévision de grêle est disponible via la plateforme Solargis Forecast (packages Professional et Enterprise) pour la région CONUS (États-Unis continentaux - à l'exclusion de l'Alaska et d'Hawaï). Cette région comprend également le sud du Canada et le nord du Mexique, conformément au domaine du modèle HRRR. Les prévisions sont mises à jour toutes les heures pour les localités abonnées, avec un délai de 48 heures.
Les prévisions de grêle de Solargis sont données en pourcentage [%] pour trois seuils de taille de grêle :
Les chutes de grêle étant très localisées, le pourcentage indique la probabilité qu'une chute de grêle se produise dans un rayon d'environ 3 à 10 km du site, et dans de rares cas jusqu'à 50 km.
La taille des grêlons signalés représente la gravité attendue de l'événement. En réalité, les plus gros grêlons sont généralement confinés à de très petites zones, tandis que les plus petits grêlons peuvent affecter une région beaucoup plus vaste. Le point d'impact exact des plus gros grêlons ne peut être prédit avec une grande précision spatiale.
De nombreuses tempêtes importantes se produisent sans témoins et ne sont souvent pas signalées. Le Storm Prediction Center (SPC) de la NOAA collecte et archive les observations d'événements de grêle à travers les États-Unis, et ces rapports constituent le principal ensemble de données de référence pour l'occurrence et la taille des grêlons observés.
La densité des rapports varie dans l'espace et dans le temps et est fortement orientée vers les zones peuplées, les villes et les principaux couloirs de transport. Certaines régions fournissent des informations beaucoup plus détaillées sur la grêle que d'autres. Malgré ces limites, les relevés du SPC confirment de manière solide la présence de grêle et offrent une référence utile pour la taille des grêlons signalés.
Figure 2 : Données du SPC sur les événements de grêle observés sur une période de 30 ans (2004-2023). La densité des observations signalées est en corrélation avec les zones urbaines et les couloirs de transport.
Nous avons comparé nos prévisions de grêle avec les rapports officiels du SPC pour la période 2021-2023. Les résultats sont présentés dans un histogramme binné en 2D (Figure 3). Au cours de cette période, la base de données du SPC a enregistré 20 905 épisodes de grêle d'une taille d'au moins 1 pouce.
Le modèle a détecté environ 94% de ces événements dans au moins une prévision, dans une fenêtre de ±3 heures et dans un rayon de 50 km. Concrètement, cela signifie que presque tous les épisodes de grêle dommageables auraient déclenché une alerte précoce dans les prévisions de grêle de Solargis Forecast.
Figure 3 : Comparaison des événements SPC avec des grêlons d'une taille supérieure à 1'' au cours de la période 2021-2023 avec les sorties du modèle HRRR, post-traitées par la méthode Solargis, présentées dans le graphique de densité. Explication détaillée dans l'article.
Compte tenu de la complexité de la formation de la grêle, ce niveau de performance est considéré comme très bon et donne aux opérateurs photovoltaïques un temps précieux pour activer les mesures d'atténuation. Environ 3,5 % des événements ont été prévus comme des grêlons plus petits et non dommageables, tandis que seulement 2,5 % ont été complètement manqués.
La différence entre la taille des grêlons prévue et observée est plus marquée. Le modèle fournit des estimations prudentes ; pour les chutes de grêle modérées (1-3 pouces), la plupart des points du graphique se situent au-dessus de la ligne 1:1, ce qui signifie que le modèle prévoit généralement des grêlons plus gros que ceux rapportés par le SPC. Pour les très gros grêlons (plus de 3 pouces), le modèle a tendance à sous-estimer la taille, mais cela est largement influencé par le nombre limité de points de données dans cette plage, en raison du fait que de tels événements sont assez rares.
Le 23 juin 2023, une violente tempête a frappé Scottsbluff, dans l'ouest du Nebraska. Vers 21 heures, heure locale (02h00 UTC le 24 juin), des grêlons, dont certains atteignaient 4 pouces de diamètre, ont frappé le site d'une centrale photovoltaïque de 5,2 MWp équipée de suiveurs à axe unique, causant des dommages considérables à la plupart des modules photovoltaïques.
Figure 4 : Centrale photovoltaïque à Scottsbluff, dans l'ouest du Nebraska, après un épisode de grêle dévastateur. Source de l'image : Nebraska Public Power District, extrait de Renewable Energy World (renewableenergyworld.com)
La carte et le graphique ci-dessous montrent comment le modèle de prévision de la grêle Solargis aurait capturé cet événement plusieurs heures à l'avance. Le signal de prévision a commencé à augmenter environ trois heures avant l'impact maximal, atteignant un potentiel de 95 % pour des grêlons de 25 mm (~1 pouce) et un potentiel de 35 % pour des grêlons de 50 mm (~2 pouces) au moment de l'impact maximal. Les maxima du modèle ont atteint un potentiel de 100 % pour des grêlons de 25 mm et de 58 % pour des grêlons de 50 mm dans une zone située à environ 20 km au nord-est de l'usine.
Figure 5 : prévision reconstituée de la grêle à Solargis Forecast pour les 23 et 24 juin 2023. L'emplacement de la centrale photovoltaïque de Scottsbluff est indiqué sur les cartes. Prévision du potentiel de grêle dépassant 25 mm (à gauche) et 50 mm (à droite) à 21 heures, heure locale (02:00 UTC). Le graphique montre la série temporelle du signal de prévision de grêle à l'emplacement de la centrale.
Ce cas montre comment l'accès à aux informations sur le risque de grêle à court terme aurait pu donner aux opérateurs suffisamment de temps pour réduire la gravité des dommages en ajustant la position des suiveurs. Les rapports indiquent que les modules photovoltaïques du site photovoltaïque de Scottsbluff, au Nebraska, ont dû être remplacés avant que la centrale ne puisse être remise en service au début de 2024.
Pour les installations photovoltaïques, la grêle représente un risque mécanique important. C'est également l'un des risques météorologiques les plus coûteux - en termes de coût du matériel, de perte de production et d'interruption de l'exploitation. L'atténuation des risques commence par la conception du système et l'accès à des prévisions fiables sur la grêle afin d'être averti à temps avant l'arrivée des tempêtes, en particulier dans les régions où les tempêtes sont fréquentes et violentes, comme aux États-Unis.
Les dommages causés aux modules par la grêle constituent l'un des risques météorologiques les plus coûteux pour les actifs photovoltaïques - en termes de coût du matériel, de perte de production et de perturbation de l'exploitation. Grâce aux alertes grêle de Solargis Forecast, vous bénéficiez d'une couche d'alerte précoce qui vous aide à agir avant que la tempête ne frappe, en protégeant vos modules, en réduisant les temps d'arrêt non planifiés et, en fin de compte, en sauvegardant à la fois les CAPEX et les revenus.
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