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Énergies renouvelables : 80 % de l’électricité aux États-Unis en 2050 ?

Produire 80 % de l’électricité à partir de sources d’énergies renouvelables serait possible aux États-Unis en 2050 selon une étude menée pour le département à l’énergie. Il faudrait pour cela aménager le réseau.

L'éolien pourrait égaler le pétrole, le charbon, le gaz et le nucléaire réunis aux États-Unis en 2050, selon l'étude du NREL. Comme en témoigne sa croissance ces dernières années, l'énergie éolienne pourrait donc s'envoler au sens figuré, mais aussi au sens propre, à l'image de l'Airborne Wind Turbine, du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et de l’université de Harvard. © Altaeros Energies L'éolien pourrait égaler le pétrole, le charbon, le gaz et le nucléaire réunis aux États-Unis en 2050, selon l'étude du NREL. Comme en témoigne sa croissance ces dernières années, l'énergie éolienne pourrait donc s'envoler au sens figuré, mais aussi au sens propre, à l'image de l'Airborne Wind Turbine, du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et de l’université de Harvard. © Altaeros Energies

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Quelle proportion pourraient atteindre les sources d’énergies renouvelables dans la production d’électricité ? Les sources classiques, hydrocarbures et nucléaires, permettent assez bien d’accorder l’offre à la demande, mais s’agissant de sources fluctuantes, comme le soleil ou le vent, la réponse n’est pas évidente. Aux États-Unis, le NREL (National Renewable Energy Laboratory, laboratoire national de l’énergie renouvelable) s’est penché sur la question, à la demande du DOE, Department of Energy, équivalent d’un ministère de l’Énergie.

L’étude établit plusieurs plans de progression de la part des énergies renouvelables entre 2010 et 2050, de 30 % à 90 % de l’électricité produite à l’échelle des États-Unis, et « se focalise sur le scénario 80 % ». Pour l’évolution de la demande en électricité, deux hypothèses sont envisagées : une croissance faible et une augmentation de 30 %. Elle prend en compte toutes les sources disponibles ou envisageables sur le territoire : éolienne, hydraulique, photovoltaïque, thermosolaire, biomasse et géothermie. Elle les positionne précisément et intègre les contraintes géographiques. Les flux au sein du réseau ont été modélisés et même les projections de consommation et de production à l'échelle d'une journée. Ce n’est donc pas une étude théorique mais une simulation précise.

Production d'électricité par énergie renouvelable en 2050 dans l'un des scénarios étudiés par le NREL. Les codes couleurs des différentes sources sont indiqués au bas de l'image : biomasse (Biopower), géothermie (Geothermal), hydraulique (Hydropower), thermosolaire (CSP, Concentrated Solar Power), photovoltaïque, éolien (Wind) et classique (sources fossiles et nucléaires). L'étude a déterminé où se trouvent les lieux de production potentiels. En médaillon, à droite, le plan de déploiement entre 2010 et 2050. À la fin de cette période, les parts des sources sont les suivantes (lire de bas en haut) : énergies fossiles et nucléaire 439 GW, géothermie 24 GW, biomasse 91 GW, thermosolaire 41 GW, hydraulique 113 GW, photovoltaïque 153 GW et éolien 439 GW. Dans ce scénario, la part du renouvelable est de 861 GW pour un total de 1.300, soit 66 %. © NREL
Production d'électricité par énergie renouvelable en 2050 dans l'un des scénarios étudiés par le NREL. Les codes couleurs des différentes sources sont indiqués au bas de l'image : biomasse (Biopower), géothermie (Geothermal), hydraulique (Hydropower), thermosolaire (CSP, Concentrated Solar Power), photovoltaïque, éolien (Wind) et classique (sources fossiles et nucléaires). L'étude a déterminé où se trouvent les lieux de production potentiels. En médaillon, à droite, le plan de déploiement entre 2010 et 2050. À la fin de cette période, les parts des sources sont les suivantes (lire de bas en haut) : énergies fossiles et nucléaire 439 GW, géothermie 24 GW, biomasse 91 GW, thermosolaire 41 GW, hydraulique 113 GW, photovoltaïque 153 GW et éolien 439 GW. Dans ce scénario, la part du renouvelable est de 861 GW pour un total de 1.300, soit 66 %. © NREL

Une croissance à soutenir chaque année durant des décennies

La conclusion globale est qu’il est tout à fait possible, pour les États-Unis, d’atteindre les 80 % d’électricité produite par ces énergies renouvelables en 2050, en profitant de la multiplicité des sources. Il faudrait pour cela augmenter leur capacité d’environ 20 GW par an entre aujourd’hui et 2020 puis développer l’effort dans les décennies suivantes. Dans le scénario « 80 % » et à faible croissance, la production d’électricité par l’éolien serait de 439 GW en 2050 (39 actuellement) et celle du photovoltaïque de 150 GW (actuellement voisine de 0). Avec l’hypothèse d’une augmentation de la consommation de 30 %, il faudrait faire croître la production des sources renouvelables de 66 GW par an entre 2040 et 2050. Les auteurs soulignent que les capacités des sources renouvelables croissent à vive allure depuis une décennie et que ces progressions ne sont pas utopistes.

L’étude conclut également que cette part croissante du renouvelable réduirait considérablement les émissions de gaz à effet de serre ainsi que les besoins en eau.

Les technologies du renouvelable devront progresser

Cependant, pour rendre exploitable cette production intermittente par des sources multiples, les réseaux actuels ne conviennent pas. Il faut en augmenter la souplesse, en les enrichissant d’une gestion à grande échelle assistée par l’informatique. C’est le principe du réseau de distribution « intelligent », ou smart grid, qui ajuste en permanence les flux entre les sources de production d’électricité et les zones où elle est consommée. Un tel réseau devra de plus exploiter des stockages d’énergie, qui prendront différentes formes.

L’étude se penche enfin sur le coût de ces profonds changements et conclut que l’amélioration des performances des énergies renouvelables est la clé de la faisabilité économique. Les efforts de recherche des scientifiques et des ingénieurs sont donc indispensables…


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