En effectuant des modélisations à haute résolution des tendances mondiales dans l’utilisation des énergies solaires et éoliennes, des chercheurs suédois ont constaté que leur taux de croissance est compatible avec l’objectif de limiter le réchauffement climatique à 2 °C, mais reste inférieur aux besoins pour le limiter à 1,5 °C. Ces projections soulignent le besoin d’accélérer les efforts conjoints pour atteindre les objectifs mondiaux visant à augmenter la capacité de production des énergies renouvelables.
L’utilisation des énergies solaires et éoliennes a connu une croissance exponentielle ces dernières années, au point que le solaire pourrait, à lui seul, devenir la source d’énergie dominante d’ici 2050, selon certaines projections. Cependant, aussi rapide soit-elle, cette croissance doit encore s’accélérer pour atteindre les objectifs d’atténuation du réchauffement climatique.
Lors de la COP28, plus de 130 pays se sont engagés à tripler leur capacité de production d’énergies renouvelables d’ici 2030. Cependant, la continuité et l’évolution des efforts au-delà de cette date est incertaine. Malgré la récurrence des questions sur les énergies renouvelables dans les politiques climatiques et énergétiques, les experts sont mitigés quant au rythme auquel les efforts de transition énergétique se poursuivront.
En effet, effectuer des projections pour les technologies telles que les éoliennes et les panneaux solaires est particulièrement difficile. Si la croissance du secteur est stimulée par la vulgarisation des technologies vertes et la baisse rapide de leurs coûts d’installation, elle est contrebalancée par certains facteurs tels que les changements politiques, les contraintes en matière d’infrastructures et d’approvisionnement en matières premières, et parfois même, l’opposition du public.
En conséquence, « les modèles existants sont très performants pour identifier les actions nécessaires à la réalisation des objectifs climatiques, mais ils ne peuvent pas nous indiquer quelles évolutions sont les plus probables », explique Jessica Jewell, professeure à l’Université de technologie Chalmers, en Suède.
Dans une étude publiée dans la revue spécialisée Nature Energy, Chalmers et ses collègues souhaitent combler les lacunes en mettant au point un modèle informatique qui surpasserait les approches de modélisation existantes.
Une croissance par à-coups, loin des courbes idéales
Le modèle des chercheurs suédois, baptisé PROLONG, est basé sur les données de croissance mondiale de l’énergie éolienne et solaire, ainsi que sur les trajectoires de déploiement nationales et les phases de croissance récurrentes. Ces dernières incluent la phase de formation, généralement caractérisée par une croissance irrégulière, la phase d’accélération initiale et des périodes prolongées d’expansion stable avec des pics de croissance souvent induits par des changements de politique.
Afin d’améliorer la précision des prédictions, l’équipe a simulé 13 000 scénarios virtuels dans lesquels les énergies solaire et éolienne se développent de différentes manières, de l’expansion la plus rapide à la plus lente, en passant par toutes les situations intermédiaires. Un algorithme d’apprentissage automatique a ensuite été entraîné sur l’ensemble de ces scénarios pour apprendre à prédire les évolutions mondiales les plus probables à partir des tendances nationales.
« Lorsque nous appliquons le modèle à des données réelles, il peut nous indiquer quel est le résultat le plus probable pour l’avenir, compte tenu de ce que nous avons observé jusqu’à présent et de tous les mondes virtuels qu’il a analysés », explique Avi Jakhmola, doctorant à l’Université de technologie Chalmers et auteur principal de l’étude.
Projections probabilistes de la croissance mondiale de l’énergie solaire fondées sur l’expérience nationale historique. © Jakhmola et al.
Les experts ont identifié un schéma de croissance récurrent pour l’énergie éolienne et solaire dans plus de 200 pays : de longues périodes d’expansion relativement stables ponctuées de poussées de croissance soudaines, généralement déclenchées par des changements de politique.
« La plupart des modèles supposent une courbe de croissance régulière en forme de S, mais la réalité est tout autre. La croissance se fait souvent par à-coups, et si on ignore ce facteur, on risque de mal évaluer la vitesse d’expansion des technologies », souligne Jakhmola.
Compte tenu de ces facteurs de variation, les résultats du modèle montrent que l’énergie éolienne représentera environ 26 % de la production d’électricité d’ici 2050, tandis que le solaire contribuera à environ 21 %. D’après les chercheurs, ces projections correspondent globalement aux scénarios compatibles avec un réchauffement de 2 °C, mais restent insuffisantes pour atteindre l’objectif de 1,5 °C.
Projections probabilistes de la croissance mondiale de l’énergie éolienne fondées sur l’expérience nationale historique. © Jakhmola et al.
Des projections robustes, mais des ambitions fragiles
L’ambition de tripler la production d’énergie renouvelable d’ici 4 ans nécessiterait des conditions très favorables dans tous les pays, ce qui ne semble pas réaliste étant donné que certains se sont retirés de l’Accord de Paris (notamment les États-Unis). « Tripler les engagements en matière d’énergies renouvelables n’est pas impossible, mais cela nécessiterait que tout se déroule extrêmement bien dans tous les pays », explique Jewell.
Afin de déterminer si les projections du modèle pourraient encore être valables dans dix ou vingt ans, les chercheurs l’ont alimenté uniquement avec les données de 2015. Ils ont constaté qu’il a prédit correctement ce qui s’était passé depuis.
Mis à part les projections climatiques, l’approche pourrait aussi être utilisée dans d’autres domaines tels que l’estimation de l’évolution d’autres technologies vertes. « On plaisante depuis longtemps sur l’inexactitude des prévisions technologiques. Mais si vous êtes un décideur, et que vous cherchez à déterminer jusqu’où aller dans le changement, vous avez besoin d’une base de référence réaliste. Notre étude constitue un premier pas vers l’élaboration d’une telle vision réaliste de l’avenir », conclut Jewell.
