L’avenir de l’énergie est renouvelable, électrique et efficient

Le changement de cap climatique annoncé par l’administration Biden a une importance mondiale. De fait, avec la Chine, les États-Unis sont l’un des pays qui polluent le plus : à eux deux, ils sont responsables de plus de 40 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Outre un retour des États-Unis dans l’accord de Paris, le président Biden a annoncé quelque 2 000 milliards de dollars d’investissement dans les infrastructures renouvelables.

Dans le cadre de ce programme, quatre millions de bâtiments à usage commercial seront rénovés avec des technologies modernes et peu consommatrices d’énergie. En outre, des investissements seront consacrés à la poursuite de l’électrification à partir d’énergies renouvelables. Le pays entend produire une électricité entièrement décarbonée d’ici 2035 : c’est un objectif particulièrement ambitieux. D’ici 2050, la totalité de l’approvisionnement en électricité des États-Unis sera neutre en carbone, une volonté semblable à celle qu’affichent l’Europe et la Chine.

Malgré des efforts constants pour atteindre l’efficacité énergétique, à court terme, la demande mondiale en électricité va augmenter. La croissance démographique et économique mondiale effrénée, Asie-Pacifique en tête, explique ce phénomène. Mais, en prenant des mesures adéquates, il est tout à fait possible de stabiliser la consommation mondiale d’énergie, puis de la faire progressivement reculer d’ici 2030 (figure 1).

Mais pour ce faire, trois mesures doivent être prises de façon simultanée : 1) l’électrification du chauffage et des transports, des secteurs toujours dépendants des énergies fossiles, 2) des mesures plus draconiennes d’efficacité énergétique pour les autres secteurs finaux et 3) une progression significative du poids de l’éolien et du solaire dans le mix énergétique.

Même en faisant preuve d’optimisme, nous estimons que le monde ne parviendra pas à atteindre l’objectif d’un réchauffement climatique limité à 1,5 °C d’ici 2050, car il faudrait pour cela atteindre la neutralité carbone. Il semble plus probable que les émissions de carbone liées à l’énergie seront réduites de moitié par rapport à leur niveau actuel, passant sous la barre des 20 gigatonnes par an d’ici 2050 (figure 1). Mais cela ne sera possible que si le poids de l’électricité dans le mix énergétique mondial passe de 20 %, son niveau actuel, à 50 %. En parallèle, la composante « renouvelable » de l’électricité devra passer de 30 % à 85 %. D’après nos calculs, cela signifie que la production d’électricité, portée par les sources solaires et éoliennes, devra être multipliée par six d’ici 2050, un scénario tout à fait réaliste.

Le secteur des transports a connu une augmentation particulièrement forte de la demande en énergie. Représentant près de 30 % de la consommation mondiale d’énergie et fortement dépendant des énergies fossiles telles que le pétrole, il fait partie, sous l’effet du trafic automobile mais aussi aérien, des secteurs les plus polluants au monde.

Le secteur automobile est de plus en plus conscient du fait que son empreinte carbone ne peut être réduite de façon durable qu’avec une électrification complète, qui passe à la fois par les véhicules électriques et par la production d’énergie renouvelable pour les alimenter. Certains constructeurs ont d’ores et déjà élaboré leurs propres objectifs de décarbonisation de la filière automobile, de la production des véhicules à leur recyclage, en passant par leur utilisation et leur entretien. Ce qui a débuté avec les véhicules de tourisme se propagera peu à peu aux autres sous-secteurs, et les transports finiront par être entièrement et durablement électrifiés.

De son côté, l’hydrogène offrira des capacités de stockage qui viendront compléter les batteries, notamment dans les secteurs très gourmands en énergie. Cela permettra une électrification complète des véhicules utilitaires lourds, des navires et peut-être même des avions (dans l’aérien, des projets pilotes prometteurs ont déjà été annoncés). Mais, malgré son potentiel de stockage d’énergie, l’hydrogène comme source d’énergie n’a de sens que s’il est produit sans émission de carbone, un exploit que l’hydrogène vert est le seul à réussir. Cet hydrogène est produit dans un électrolyseur qui utilise un processus à base d’eau, d’électrolyse et d’électricité renouvelable qui ne produit pas de carbone. Malheureusement, les électrolyseurs actuels ne sont pas capables de produire les volumes d’hydrogène nécessaires pour répondre à une demande industrielle importante, et il leur faudra plusieurs années pour qu’ils se généralisent.

À l’instar des batteries, les progrès technologiques dans le secteur des électrolyseurs feront tomber les obstacles à la compétitivité de l’hydrogène vert (par rapport à l’hydrogène produit de façon conventionnelle et génératrice de carbone) d’ici 2030 au plus tard. L’abondance d’hydrogène vert devrait permettre le stockage saisonnier d’importantes quantités d’énergies renouvelables qui pourront être utilisées pour décarboner les transports, mais aussi pour d’autres activités industrielles qui ont besoin d’énergie (le chauffage des bâtiments, les engrais, la fabrication des semiconducteurs ou la production d’acier).