La grêle est souvent perçue comme un aléa rare et imprévisible, un événement extrême et soudain qui frappe sans crier gare.
Pour les installations photovoltaïques (PV) dont la durée de vie est comprise entre 25 et 35 ans, cette perception est trompeuse. En réalité, la grêle destructrice suit des schémas spatiaux et saisonniers qui se répètent et évoluent au fil des décennies.
Il est donc essentiel de comprendre ces tendances à long terme pour prendre des décisions éclairées en matière d’investissement, de conception et d’assurance.
Solargis Prospect propose désormais une carte mondiale des risques de grêle, mettant en évidence les régions présentant des conditions atmosphériques récurrentes propices à la formation de grêlons destructeurs. Elle est conçue pour l'évaluation des risques à long terme plutôt que pour la prévision d'événements ponctuels.
Dans l’article ci-dessous, vous découvrirez :
Tout d'abord, il est important de faire la distinction entre la climatologie de la grêle et les prévisions de grêle.
Les prévisions de grêle permettent de protéger les centrales photovoltaïques dès demain.
La climatologie de la grêle permet de protéger les investissements pendant des décennies.
Utilisées conjointement, elles forment un cadre complet de gestion des risques liés à la grêle.
Les modules photovoltaïques sont généralement certifiés pour résister à des impacts de grêle modérés, correspondant à des grêlons d’environ 25 mm (1 pouce) de diamètre. Des grêlons plus gros peuvent provoquer des fractures du verre, des microfissures et des pertes de rendement latentes qui ne se manifesteront peut-être que des années plus tard. Les grêlons de 50 mm (~2 pouces) ou plus dépassent souvent les seuils de certification et peuvent briser le verre, détruisant immédiatement le module photovoltaïque standard.
À mesure que le déploiement photovoltaïque à grande échelle s’étend à des régions exposées à de violents orages convectifs, le risque de grêle à long terme devient un facteur clé influençant :
Bien qu’il soit impossible de prévoir des tempêtes de grêle individuelles plusieurs années à l’avance, la fréquence des événements propices à la grêle sur un site donné peut être quantifiée.
Chez Solargis, nous avons développé un modèle mondial permettant d’estimer la survenue d’épisodes de grêle destructeurs. Ce modèle s’appuie sur de multiples variables atmosphériques issues de données de réanalyse, avec une résolution temporelle horaire. L’analyse couvre une période de 10 ans (2015–2024) et est paramétrée à partir d’épisodes de grêle localisés, observés et confirmés. Le résultat est une carte mondiale des risques de grêle (figure 1) indiquant le nombre moyen annuel de jours présentant un risque de grêle destructrice.
Les utilisateursde Solargis Prospect peuvent accéder à la carte mondiale des risques de grêle, y compris aux agrégats mensuels (figure 2), directement depuis la plateforme. La carte met en évidence les régions présentant des conditions atmosphériques récurrentes propices à des épisodes de grêle destructrice et est conçue pour une évaluation des risques à long terme plutôt que pour des prévisions au cas par cas.
Ces informations facilitent la prise de décisions stratégiques bien avant le début de la construction et complètent les prévisions de grêle à court terme utilisées pendant l’exploitation des centrales photovoltaïques.
Figure 1 : Carte mondiale indiquant le risque de grêle pour les installations photovoltaïques
Figure 2 : Nombre mensuel moyen de jours présentant un risque de grêle importante, illustrant la variabilité saisonnière sur trois sites sélectionnés. Voir leur emplacement sur la carte de la figure 1.
Les épisodes de grêle destructeurs sont par nature localisés. Les chiffres indiqués sont agrégés par maille de 0,25°, ce qui correspond à une superficie d’environ 28 × 28 km.
Par exemple, une valeur de cinq indique donc la possibilité de plusieurs épisodes de grêle importants et localisés au sein de cette zone au cours d’une année moyenne, et non une exposition généralisée ou continue.
La carte (figure 1) montre une répartition mondiale très inégale du potentiel de grêle importante pour la période 2015-2024. De vastes zones terrestres (en gris) ne présentent pas de conditions atmosphériques propices à la formation de grêle importante. Les régions représentées en vert indiquent des conditions de risque occasionnelles, correspondant à un événement potentiel par an au maximum. Le bleu représente jusqu’à cinq événements potentiels par an, tandis que le violet en indique plus de cinq.
La variabilité saisonnière du potentiel de grêle diffère nettement d’une région à l’autre. La figure 2 présente trois sites sélectionnés, chacun comptant en moyenne environ sept jours par an exposés à la grêle. Malgré des totaux annuels similaires, leurs répartitions saisonnières varient considérablement.
Près de Goya, dans la province de Corrientes (Argentine), les conditions propices à une grêle importante sont réunies pendant la plupart des mois de l’année, ce qui indique une faible modulation saisonnière. En revanche, les deux autres sites présentent des pics saisonniers marqués. À Hays, dans le Kansas (États-Unis), le risque de grêle est concentré pendant la saison estivale, avec un pic entre mai et août. À Asanol, dans le Bengale occidental (Inde), la période dominante est celle qui précède la mousson, avec des pics marqués en avril et mai.
La caractérisation de la variabilité saisonnière est essentielle pour les exploitants de parcs photovoltaïques, car elle permet de planifier en temps opportun les mesures de surveillance, d’intervention d’urgence et d’atténuation tout au long de l’année.
Les rapports historiques sur la grêle fournissent des informations précieuses sur les événements passés, mais ils ne suffisent pas à eux seuls pour une évaluation des risques à long terme. La densité des signalements varie fortement en fonction de la population et des infrastructures, ce qui laisse de vastes régions sous-représentées. De nombreux épisodes de grêle ne sont pas observés, et les pratiques de signalement évoluent au fil du temps.
Par conséquent, les zones où les signalements sont rares ne présentent pas nécessairement un faible risque de grêle : elles peuvent simplement manquer d’observateurs. Une approche cohérente, fondée sur la physique, est nécessaire pour évaluer le risque de grêle à l’échelle des régions et sur plusieurs décennies.
Figure 3 : Enregistrements des événements de grêle observés sur une période de 30 ans (2004-2023) par le Storm Prediction Center (NOAA) dans le centre des États-Unis. La densité des observations signalées est en corrélation avec la répartition des zones urbaines et des axes de transport.
Pour pallier les limites des observations brutes, nous utilisons des données de réanalyse atmosphérique, qui reconstituent les conditions météorologiques passées de manière physiquement cohérente, heure par heure, à l’échelle mondiale.
Cela permet d’obtenir une image complète des environnements dans lesquels la grêle peut se former. Ces environnements sont définis par une combinaison de facteurs. L’instabilité atmosphérique fournit l’énergie. Le cisaillement du vent contribue à l’organisation des orages. La structure thermodynamique et l’humidité déterminent si les grêlons peuvent atteindre une taille suffisante pour causer des dégâts. Aucun de ces éléments n’est suffisant à lui seul. La grêle ne se forme que lorsque tous ces éléments s’assemblent de manière appropriée.
Pour rendre compte de cette complexité, des données atmosphériques à long terme sont combinées à des techniques d’apprentissage automatique. Les événements de grêle observés et signalés jouent un rôle clé à cette étape : ils ancrent le modèle dans la réalité. Le modèle apprend quelles configurations atmosphériques étaient présentes au moment et à l’endroit précis où de la grêle destructrice a été signalée. Cette relation apprise est ensuite généralisée à l’aide des principes de l’apprentissage automatique. Plutôt que de se concentrer sur des événements extrêmes isolés, l’accent est mis sur la fréquence à laquelle un lieu donné connaît des conditions propices à la formation de grêlons destructeurs.
L’analyse commence à l’échelle horaire. Les heures présentant un risque élevé de grêle sont identifiées et regroupées en journées présentant un risque soutenu. Ces journées sont ensuite agrégées sur plusieurs années afin d’établir une climatologie de la grêle. Il en résulte une carte qui reflète l’exposition à long terme au risque de grêle, plutôt que des orages isolés et de courte durée.
Pour une description plus détaillée du modèle de risque de grêle de Solargis, consultez cet article.
La grêle n’est pas la menace environnementale la plus fréquente pour les installations photovoltaïques. Mais lorsqu’elle frappe, les conséquences peuvent être graves. L’évaluation des risques solaires pour 2025 sur le marché américain, menée par kWh Analytics, montre que la grêle représente 73 % du total des pertes financières, alors qu’elle ne représente que 6 % des incidents ayant entraîné des pertes. En d’autres termes, la grêle est rare mais coûteuse.
Notre carte mondiale confirme cette tendance. Une grande partie des États-Unis est exposée à un risque de grêle allant de modéré à élevé. D’autres zones à risque apparaissent dans le nord-est de l’Argentine, la partie nord-est de l’Afrique subsaharienne, le Bengale occidental, le nord du Vietnam et la province voisine du Guangxi en Chine. En Europe, les corridors de risque les plus connus s’étendent le long du Pô en Italie et sur la côte est de l’Espagne.
Pour comprendre ce que cela signifie pour les exploitants de centrales photovoltaïques, nous avons combiné la base de données « Global Renewables Watch 2024 » sur les centrales solaires avec notre classification des risques de grêle. Cet ensemble de données reflète l’emplacement des centrales photovoltaïques à grande échelle à la mi-2024. Nous avons classé le risque de grêle en quatre catégories, superposé les installations photovoltaïques (figure 4) et analysé à la fois le nombre de centrales photovoltaïques et la superficie des terrains occupés (figure 5). Les résultats offrent une vision claire de l’exposition au risque du portefeuille.
Figure 4 : Répartition géographique des centrales photovoltaïques à grande échelle dans le monde selon les zones de risque de grêle classées
Figure 5 : Répartition relative des centrales photovoltaïques à grande échelle dans les zones à risque de grêle, en fonction (a) du nombre de centrales photovoltaïques et (b) de la superficie couverte
Il devient de plus en plus important de comprendre le risque de grêle à long terme, en particulier si vos actifs photovoltaïques sont situés dans des zones présentant un risque de grêle élevé.
La carte climatologique de la grêle disponible dans Solargis Prospect, basée sur des données atmosphériques physiquement cohérentes et l’apprentissage automatique, offre une vision impartiale des zones où la grêle destructrice est la plus susceptible de se produire pendant la durée de vie d’un projet photovoltaïque.
Contrairement aux prévisions à court terme, la carte des risques de grêle est conçue pour l’évaluation des risques à long terme. Elle indique les zones où le risque de grêle est structurellement plus élevé au fil du temps, facilitant ainsi la sélection précoce des sites, la conception des projets, les choix en matière d’assurance et la protection à long terme des actifs.
En combinant la climatologie de la grêle à long terme avec les prévisions de grêle à court terme, les utilisateurs de Prospect disposent d’une boîte à outils puissante pour réduire les risques, optimiser les choix de conception et protéger leurs investissements à long terme.
Si vous avez des questions ou souhaitez obtenir plus d’informations, n’hésitez pas à nous contacter: nous serons ravis de vous aider.
