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100% d'énergies renouvelables en 2050 dans 139 pays

Une étude estime qu'il est possible de satisfaire la demande en énergie de tous les secteurs par les renouvelables en raison de leur rendement supérieur aux énergies fossiles sur l'ensemble de la chaîne de production.

Energie  |    |  Agnès SinaïActu-Environnement.com
100% d'énergies renouvelables en 2050 dans 139 pays

Selon une étude conduite par Mark Z. Jacobson de l'université de Stanford (Etats-Unis) et publiée le 23 août dans la revue scientifique Joule, il est possible de contenir la hausse de la température globale à 1,5°C et de créer 24,3 millions d'emplois grâce à une électricité produite par le vent, l'eau et le soleil (WWS : Wind, Water, Sun) à 80% en 2030 et à 100% en 2050 dans 139 pays. En termes de santé publique, le bilan serait très positif : 4,6 millions de morts prématurées dues à la pollution atmosphérique seraient évitées d'ici à 2050.

Comparer énergie renouvelable et énergie conventionnelle

"Ces scénarios ne sont pas des prédictions. Ils présentent une proposition pour un mix énergétique final électrique pour tous les secteurs et un échéancier pour y parvenir dans 139 pays". Les auteurs de cette feuille de route "unifiée", effectuée dans les pays où les données énergétiques sont disponibles, estiment que les principaux obstacles qui empêchent d'y parvenir "sont d'ordre politique et social". Selon eux, les lacunes des autres nombreux scénarios de ce type résident dans le fait qu'ils ne prennent pas en compte les effets positifs du passage au tout électrique sur la pollution de l'air et le climat.

La présente étude table sur les techniques existantes - solaire, éolien, hydroélectricité, géothermie, et de possibles évolutions des énergies marines. La plupart de ces technologies, qui permettent de remplacer les énergies fossiles, sont déjà disponibles sur le marché à un prix commercialement accessible et peuvent être employées dans de multiples équipements - pompes à chaleur électriques, cuisinières à induction, véhicules électriques...

Méthodologiquement, les auteurs commencent par quantifier la demande en énergie en 2050 dans 139 pays avant et après que les secteurs énergétiques aient été électrifiés. Puis ils passent en revue les ressources renouvelables disponibles dans chacun de ces 139 pays et simulent plusieurs types de combinaison de génération de l'électricité pour satisfaire la demande annuelle. Ils identifient les stockages additionnels possibles de l'électricité en fonction des besoins intermittents et continus. Enfin, ils quantifient l'empreinte en termes d'espace, dans les océans quand il s'agit d'offshore, et à terre, plus les coûts énergétiques, les pollutions atmosphériques induites, les coûts climatiques et les destructions et créations nettes d'emplois (estimées à 24,3 millions) en regard de scénarios conventionnels (business as usual).

En résumé, chacun des scénarios proposés compare les effets de 100% de vent, d'eau et de soleil avec les productions conventionnelles d'énergie à base de combustibles fossiles en termes de demande énergétique finale, de nombre de générateurs requis, de matières premières et de potentiels de surfaces. L'étude fait aussi le bilan des coûts énergétiques comparés entre renouvelables et énergies fossiles et propose un échéancier de transition.

Les auteurs soulignent que les technologies WWS sont dépourvues de risque, ce qui n'est pas le cas de l'électricité d'origine nucléaire : "Ainsi nous proposons et évaluons un système au bénéfice environnemental élevé et aux risques réduits". Ils estiment possible de mobiliser ces technologies en temps et en heure. Ce scénario permettrait aussi à quatre milliards de personnes d'accéder à l'électricité.

Les renouvelables induisent l'efficacité énergétique

En outre, le scénario WWS agit comme un levier global d'efficacité énergétique. C'est la principale affirmation de cette étude. La conversion en électricité des secteurs actuellement alimentés par les énergies fossiles entraînerait une stabilisation de la consommation d'énergie finale. Estimée à 12.105 TW (térawatts) en 2012, elle passerait à 11.840 TW en 2050 au lieu de 20.604 en scénario tendanciel, et ce en tenant compte de la hausse de la demande en énergie dans les 139 pays étudiés.

Par rapport aux énergies de combustion, les auteurs estiment en effet que le rendement énergétique d'un système basé sur les énergies renouvelables est de 23% supérieur à celui des énergies de combustion. Ces dernières exigent un apport constant de matières premières fossiles - pétrole, gaz, charbon -, dont le processus d'extraction et d'acheminement est plus consommateur d'énergie sur l'ensemble de la chaîne de production.

Les 11.800 TW produits en 2050 remplaceraient intégralement les énergies fossiles, le nucléaire et les biocarburants. Avec une production de 6.814 TW, le solaire couvrirait 57% des besoins, l'éolien 37%, l'énergie hydraulique 4% (en tenant compte de l'assèchement des rivières dû au changement de régime des pluies), la géothermie 0,67% et enfin, l'énergie marémotrice 0,64%. Il faudrait 1,8 milliard de panneaux photovoltaïques résidentiels, 1,5 milliards d'éoliennes onshore et 935.000 éoliennes offshore, soit au total, en comptant les installations marémotrices et autres, près de deux milliards de convertisseurs pour couvrir les besoins sous la forme d'électricité renouvelable dans les 139 pays étudiés. Le coût en capital de ces nouvelles installations reviendrait à 2.5 millions de dollars par MW, "à comparer aux 2,7 millions par mégawatt produit en scénario tendanciel".

Les auteurs estiment qu'en termes de consommation d'espace, ces équipements, principalement installés sur les toitures existantes, ne nécessiteraient que 0,22% de surface supplémentaire. En termes d'utilisation de matières premières, l'étude estime le bilan avantageux par rapport aux énergies fossiles, qui requièrent une extraction continue, alors que les renouvelables n'utilisent que les matériaux nécessaires à fabriquer les convertisseurs. Reste à évaluer s'il y aura assez de ressources disponibles sur Terre pour construire les deux milliards de générateurs nécessaires à ce grand basculement.

Réactions8 réactions à cet article

 

Article très intéressant, mais qui ne semble pas prendre en compte, le recyclage des panneaux solaires notamment. En effet la durée de vie de ce dernier est limitée dans le temps, et les techniques de production actuelle nécessite un remplacement dans un temps relativement court. Or, dans les techniques actuelles de production de ce type de matériel nous avons besoin, de composés rares, dont le prix depuis une dizaine d'années a entamé une courbe haussière, qui ne semble pas prête de trouver son apogée, puisque nous ne sommes pas encore en mesure de les recycler. Comment l'auteur de l'article, envisage-t-il de pallier cette raréfaction, et par quoi propose-t-il leur remplacement pour permettre une telle production de masse?

BeSnug | 25 août 2017 à 10h06
 
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Bonjour, votre question est très pertinente, il y a effectivement un enjeu autour de la question des matières premières nécessaires au remplacement de ces panneaux, pales et générateurs. Les co-auteurs de l'article n'y répondent que ponctuellement, estimant que les flux de matières nécessaires au passage à 100% d'Enr restent inférieurs aux extractions d'énergies fossiles, mais sans quantifier l'évolution de leur disponibilité dans le temps.

Agnès Sinaï Agnès Sinaï
25 août 2017 à 12h10
 
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Bonjour, la durée de vie d'un module photovoltaïque n'est pas si courte que cela. Actuellement et la tendance le confirme, des fabricants sont capable de garantir une production de 80% au bout des 20 ans. La perte en efficacité se fait grosso modo sur une courbe linéaire et à 30 ans (durée de vie de base d'une centrale nucléaire), les modules ont encore beaucoup à offrir. Les axes d'amélioration sont nombreux notamment sur le rendement au m² de l'ordre de 18% actuellement.
Par ailleurs les besoins en composés rare ne concerne que des technologies spécifiques qui sont loin d'être l'essentiel du par solaire.
Cordialement

bilo | 25 août 2017 à 15h18
 
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Toujours la même méthode: "Une étude dit que, etc.".
Les "détails" que sont les modalités de production et le cycle de vie des moyens de générer l'énergie, ainsi que la mise en oeuvre technique des éléments spéculatifs de ladite étude sont omis ou "ponctuellement" abordés.
De même, le titre de l'article parle d'énergies au pluriel (à juste titre) et on conclut comme si la demande en énergie était uniforme (sous forme d'électricité) en omettant par exemple les besoins de vapeurs sous les différentes pressions possibles (mais comme ce sont des besoins industriels, on s'en moque, n'est-ce pas?)

Albatros | 25 août 2017 à 15h21
 
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@bilo
Si on considère une durée de vie de 25 ans d'un module photovoltaïque il faudra donc changer les batteries (pour le stockage) tous les 2 à 6 ans (aux conditions actuelles) or les batteries de type Li-Ion sont déjà consommatrices de matériaux non renouvelables, et malheureusement pour nous, il n'y a pas en France d'usines de traitement par lixiviation liquide-liquide qui nous permette de récupérer des produits coûteux. Alors comment comptez vous procéder pour le recyclage dans notre pays, de technologies qui sont massivement produites en Asie, quand vous ne connaissez pas leur composés ?

BeSnug | 25 août 2017 à 16h21
 
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A BeSnug,
Le lien entre photovoltaïque et batteries Li Ion n'est pas si . Le stockage sous toutes ses formes est complémentaires des productions ENR intermittentes notamment photovoltaïque et éolien mais peut (et doit se faire principalement par un ensemble de technologies éprouvés tel que: les step associés à l'hydraulique mais alimenté par les surplus de PV et éolien, les stockage d'air comprimé ou d'hydrogène, les roues à inerties etc...Ces éléments devront s'insérer au niveau du réseau de distribution afin d'en assurer l'efficacité et permettre un meilleur taux de recyclage et non pas dans le salon des consommateurs que seul les plus aisés peuvent s'offrir dans le but d'être autonome. Au final la part de stockage par éléments chimiques reste limitée et la techno LI Ion n'en concerne qu'une partie ce qui relativise drôlement sa prépondérance.
Toutefois le stockage à l'échelle d'un véhicule ou d'un site isolé restera majoritairement au plomb ou au Li Ion.

bilo | 25 août 2017 à 19h31
 
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Cette étude n'est qu'une escroquerie similaire à celle publiée par l'ADEME il y a deux ans.
Non pas que les énergies renouvelables ne sont pas intéressantes à développer, en particulier dans les pays qui n'ont pas d'autre ressource que le charbon ou les compétences pour maîtriser l'énergie nucléaire, mais elles sont définitivement incapables, en raison de leur intermittence, d'assurer 100 % des besoins en électricité et encore moins dans les autres formes d'énergie.
Car il n'existe aucune technologie de stockage de masse qui permette de compenser les fluctuations de la demande, notamment entre hiver et été, et les carences de soleil la nuit et l'hiver, ainsi que les périodes (fréquentes) sans vent.
Si l'on se restreint à la France, on peut aller jusqu'à 30% d'énergie solaire et éolienne associés à 50% de nucléaire, mais il faudra accepter de payer nos kWh environ deux à trois fois plus cher : l'exemple de l'Allemagne en est la démonstration concrète.
Au delà de 30% il faudrait une "rupture technologique" dans le stockage d'électricité, mais ce genre d'événement ne se décrète pas.
Désolé pour les antinucléaires, mais à l'heure actuelle, seule la filière nucléaire permet de se passer de fossiles, c'est le cas de la France pour l'électricité et il ce serait une énorme erreur que de vouloir arrêter des centrales nucléaire pour construire des éoliennes : on tombera sur la limite physique des 30% max.

stud38 | 29 août 2017 à 18h20
 
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Encore un exercice de style délirant du genre des scenarii de l'ADEME : aucune prise en compte des contraintes de réseau, pas de systèmes de stockage (que fait-on les nuits sans vent en hiver). Juste un rappel : équiper les voitures du parc français en batteries lithium exige 40 fois la production mondiale actuelle.. Et on ne sait pas stabiliser la production d'un pays (fréquence, tension) si les renouvelables sont majoritaires, il faut des moyens de production centralisés de forte puissance...

dmg | 29 août 2017 à 18h41
 
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