Les jeux de données utilisées dans la version 3.0 du GWA ont été sélectionnées parmi les meilleures disponibles à l'échelle mondiale pour chacune des catégories requises. Il fallait que ces jeux de données aient une qualité et une résolution suffisantes pour éviter de perdre de grandes quantités d’informations lors de la descente d’échelle.

Classe IEC

La Commission électrotechnique internationale (IEC/CEI) publie des Normes internationales qui, associées à l'évaluation de la conformité, fournissent le cadre technique permettant d'obtenir des produits toujours sûrs et fiables^[1]. La norme internationale IEC 61400-1:2019 spécifie les exigences de conception essentielles pour garantir l'intégrité structurelle des éoliennes. Son objectif est de fournir un niveau approprié de protection contre les dommages causés par tous les risques pendant la durée de vie prévue ^[2].

Selon la CEI 61400-1:2019, les conditions externes à prendre en compte pour la conception dépendent du site ou du type de site prévu pour une installation éolienne. Les classes d'éoliennes sont définies en termes de vitesse de vent moyenne/extrême (classe d'éolienne I, II et III) et de paramètres de turbulence (catégorie de turbulence A+, A, B et C). L'intention des classes est de couvrir la plupart des applications. La classification des éoliennes offre une gamme de robustesse clairement définie en termes de vitesse de vent moyenne/extrême et de paramètres de turbulence.

Afin de permettre l'utilisation de classes d'éoliennes pour les zones susceptibles de connaître des vents extrêmes très forts dans un climat éolien par ailleurs modéré, une vitesse de vent de référence de classe T est incluse. De telles conditions peuvent se rencontrer dans les zones sujettes aux cyclones tropicaux.

Une autre classe d'éoliennes, la classe S, est définie pour être utilisée lorsque des conditions de vent, ou d'autres conditions externes, ou une classe de sécurité spéciale, sont nécessaires.

Le GWA comprend trois couches de classe IEC (CEI) différentes (sous les couches d'énergie éolienne), cartographiant les classes d'éoliennes IEC pour une hauteur de moyeu d'éolienne de 100 m :

1. 'Classe IEC - Charges de fatigue' indique la classe d'éolienne en termes de vitesse moyenne du vent (classe d'éolienne I, II, III et S) et de paramètres de turbulence (catégorie de turbulence A+, A, B et C), sans effets de sillage.
2. 'Classe IEC - Charges de fatigue incl. sillage' indique la classe d'éoliennes en termes de vitesse moyenne du vent (classes d'éoliennes I, II, III et S) et de paramètres de turbulence (catégorie de turbulence A+, A, B et C), incluant les effets de sillage^[3].
3. 'Classe IEC - Charges extrêmes' indique la classe d'éolienne en termes de vitesse de vent et de densité de l'air extrêmes, à vitesse de vent élevée (classe d'éolienne I, II, III, T et S).

Noter que:

• La cartographie des classes d'éoliennes diffère souvent entre les trois couches de classes IEC (CEI) dans la GWA. Par exemple, la classe éolienne en termes de vitesse moyenne du vent (les deux premières couches) est souvent différente de la classe éolienne en termes de vitesse extrême du vent (la troisième couche). Les conditions extérieures sur le site prévu, qui doivent être prises en compte pour la compatibilité d'une éolienne, comprennent la vitesse moyenne du vent et les paramètres de turbulence (et éventuellement les effets de sillage) ainsi que la vitesse du vent extrême et la densité de l'air à une vitesse de vent élevée. Par conséquent, il est normalement nécessaire de prendre en compte la classe d'éolienne la plus élevée parmi les couches de classe IEC de la GWA.
• Toute éolienne de n'importe quelle classe éoliennes nécessite normalement une approbation spécifique au site par le fabricant de l'éolienne.

Les couches de classe IEC (CEI) dans la GWA ont été produites par le projet Global Atlas of Siting Parameters (GASP), et les ensembles de données mondiaux avec les paramètres de site disponibles peuvent être téléchargés à partir de data.dtu.dk. Les trois couches de carte de classe IEC incluses dans le GWA sont « fls-class-nowake », « fls-class-wake » et « uls-class », à une hauteur de 100 m, et le tableau ci-dessous explique la valeur de pixel (nombre) associée avec chaque classe IEC.

Une documentation supplémentaire sur les ensembles de données GASP est disponible sur le site internet de DTU science.globalwindatlas.info (cliquez sur « Atlas mondial des paramètres de site » dans le panneau de gauche). Une documentation détaillée supplémentaire des ensembles de données GASP est disponible sur le site internet d'EMD help.emd.dk. Un article en libre accès et évalué par des pairs est disponible auprès de DTU Orbit : The Global Atlas for Siting Parameters Project: Extreme wind, turbulence, and turbine classes ^[4] .

Data set attribution: Global Atlas of Siting Parameters 1.0, by DTU and EMD, is a free dataset accessible via globalwindatlas.info, science.globalwindatlas.info, data.dtu.dk, windprospecting.com, windPRO and EMD-API. License: CC-BY-4.0.

Topographie

La résolution des jeux de données en libre accès sur la topographie terrestre s’est améliorée depuis quelques années. Ces jeux de données exceptionnels ont permis de concevoir le GWA. La description de la topographie dans le GWA se divise en deux parties :

• la description des élévations du terrain, ou orographie, selon la terminologie utilisée par le WAsP
• la description de l'occupation des sols

Orographie

Le GWA 3.0 a combiné les données altimétriques recueillies par la Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) de la NASA avec le modèle numérique d'élévation (MNE) de Viewfinder Panoramas.

Nous avons utilisé les données SRTM v. 3 (zones vides corrigées) entre les latitudes 60°N et 60°S, à l'exception de quelques cas où le processus utilisé pour combler les zones vides produisait des artefacts inexistants dans le MNE de Viewfinder Panoramas.

Le MNE de Viewfinder Panoramas a été utilisé au nord de la latitude 60°N, ce qui a permis d'intégrer les résultats du modèle pour une grande partie de la Scandinavie, de la Russie et du Canada. Pour ces régions, les principales sources du MNE de Viewfinder Panoramas proviennent des courbes de niveau des cartes militaires russes et des données numériques d'élévation canadiennes. Le MNE de Viewfinder Panoramas présentait plusieurs régions vides qui ont été comblées à l'aide d'une interpolation cubique selon les coordonnées Y du raster. Ce choix a été fait après avoir étudié de nombreuses régions vides et constaté qu’elles étaient généralement orientées est-ouest.

Les deux jeux de données de MNE sont fournis sous forme de tuiles de 1x1° dans le système de coordonnées WGS 1984 (EPSG: 4326). Le modèle utilisant des coordonnées UTM, les données ont été reprojetées à un intervalle de quadrillage de 150 m par interpolation cubique. Cette interpolation a été réalisée à l’aide de l'outil gdalwarp de la bibliothèque GDAL (Geospatial Data Abstraction Library). La résolution de 150 m a été retenue car elle correspond à la résolution réelle des données SRTM.

Occupation des sols et longueur de rugosité

La longueur de rugosité dans la version 3.0 du GWA a été calculée à partir du jeu de données sur la couverture terrestre de l’initiative de l’Agence spatiale européenne sur le changement climatique (ESA CCI-LC) v2.0.7. Ce jeu de données a été produit pour l'ESA par un grand consortium, comprenant notamment l'Université Catholique de Louvain (UCL), qui avait précédemment constitué le jeu de données sur la couverture terrestre Globcover 2009, utilisé dans les versions 1.0 et 2.0 du GWA. Comme Globcover, le CCI-LC de l'ESA a été produit en convertissant les mosaïques de réflectance de surface du spectromètre imageur à moyenne résolution MERIS FR en classes ou catégories d’occupation du sol basées sur le système de classification de la couverture terrestre des Nations Unies. Notre choix s'est porté sur le CCI-LC de l'ESA, car il s'agit d'une carte de couverture terrestre relativement récente, présentant une approche cohérente appliquée à toutes les parties du globe. Elle possède une résolution de 10 secondes d'arc (300 m) et utilise le système de coordonnées WGS 1984 (EPSG: 4326). Nous avons converti ces données pour les tuiles du GWA par interpolation avec les points adjacents, tout en préservant une résolution spatiale de 300 m.

Bien que la CCI-LC de l'ESA soit un raster mondial complet, elle comprend une classification « sans données ». Ces données manquantes concernent principalement les zones situées au nord du 60e parallèle. Pour y remédier, nous avons utilisé les données de couverture terrestre MODIS à résolution de 0,5 km. Ce jeu de données couvre 10 années de données (2001-2010) et comporte 17 classes d'occupation du sol. Celles-ci ont été mises en correspondance avec les classes de GlobCover, puis utilisées pour renseigner tous les points sans données.

Une fois les données reprojetées et les points sans données renseignés, les données ont été converties en longueur de rugosité en attribuant une longueur de rugosité spécifique à chacune des classes d'occupation des sols. La table de conversion a été actualisée pour la version 3.0 du GWA, ce qui a réduit les longueurs de rugosité pour de nombreuses catégories d'utilisation des sols. Ce choix s'est basé en partie sur une validation préliminaire établie en Afrique du Sud, au Viet Nam et en Zambie.

Bathymétrie

Les données d'élévation négatives pour la bathymétrie des fonds marins ont été obtenues à partir de l'ensemble de données bathymétriques maillées de GEBCO, la grille GEBCO_2020, un modèle topographique global pour l'océan et la terre à des intervalles de 15 secondes d'arc. La grille GEBCO_2020 a été conçue pour être utilisée dans le projet du GWA par le Groupe de la Banque mondiale.

Attribution des jeux de données : GEBCO Compilation Group (2020) GEBCO 2020 Grid (doi:10.5285/a29c5465-b138-234d-e053-6c86abc040b9).

Electricity grid infrastructure

The electricity grid data in GWA 3.4 was obtained from Open Street Map via the Open Infrastructure Map. More information about the Open Infrastructure Map can be found here. The Global Wind Atlas shows the data with the OSM key “power” and the OSM tag “line” with a voltage above 66 kV.

Sources cartographiques supplémentaires

• Limites administratives © 2019 Service de cartographie, GSDPM, Groupe de la Banque mondiale
• Données cartographiques © Mapbox, © 2019 Contributeurs OpenStreetMap.org
• Mosaïques d’images satellite © Esri