Éolien et solaire : l’IA dessine les trajectoires probables vers 2050

Des chercheurs suédois ont développé un modèle d’intelligence artificielle analysant les données historiques de plus de 200 pays pour projeter le développement futur des énergies renouvelables. Leurs résultats, publiés dans Nature Energy, indiquent que l’éolien terrestre pourrait fournir 26% de l’électricité mondiale d’ici 2050, et le solaire 21%, une trajectoire compatible avec l’objectif de 2°C mais insuffisante pour 1,5°C. L’engagement de tripler les capacités d’ici 2030, pris à la COP28, nécessiterait des taux de croissance rarement observés.

Projeter l’expansion des énergies renouvelables relève du défi permanent. Alors que l’éolien et le solaire ont systématiquement dépassé les prévisions les plus optimistes ces dernières décennies, anticiper leur développement futur demeure un exercice périlleux, tiraillé entre la baisse continue des coûts et l’émergence d’obstacles sociétaux, réglementaires et infrastructurels. C’est cette complexité qu’une équipe de chercheurs de l’Université de Technologie de Chalmers, en Suède, a tenté de modéliser scientifiquement.

Une « machine computationnelle temporelle » pour déchiffrer les patterns de croissance

Leur méthode rompt avec les approches traditionnelles. « Les modèles existants sont très bons pour identifier ce qui doit se passer pour atteindre les objectifs climatiques, mais ils ne peuvent pas nous dire quels développements sont les plus probables. C’est l’écrat que nous voulions combler », explique Jessica Jewell, professeure à l’université suédoise. L’équipe a analysé les données historiques de déploiement de l’éolien et du solaire dans plus de 200 pays, identifiant un schéma récurrent : des phases longues de croissance stable, interrompues par des accélérations soudaines, souvent déclenchées par des changements de politiques publiques.

« La plupart des modèles supposent une courbe de croissance en S lisse, mais ce n’est pas ainsi que cela se présente dans le monde réel. La croissance vient souvent par à-coups, et si vous ignorez cela, vous pouvez mal évaluer la vitesse à laquelle les technologies se développeront », précise Avi Jakhmola, doctorant et premier auteur de l’étude.

13 000 scénarios virtuels pour nourrir l’algorithme

Pour transcrire cette réalité erratique, les scientifiques ont construit un modèle fondé sur la génération de 13 000 mondes virtuels. Dans chaque simulation, le déploiement du solaire et de l’éolien suit une trajectoire différente, de la plus rapide à la plus lente possible. Un algorithme d’apprentissage automatique a ensuite été entraîné sur cet immense corpus pour apprendre à prédire les résultats mondiaux à partir des tendances nationales observées en début de période.

« Lorsque nous appliquons le modèle aux données du monde réel, il peut nous dire quel est le résultat le plus probable pour l’avenir – étant donné ce que nous avons vu jusqu’à présent et étant donné tous les mondes virtuels qu’il a vus », détaille Jakhmola.

Des projections qui cadrent avec l’objectif de 2°C

D’ici 2050, le modèle projette que l’éolien terrestre atteindra environ 26% de l’électricité mondiale, avec une fourchette centrale comprise entre 20 et 34%. Le solaire photovoltaïque suivrait une trajectoire similaire, avec une part estimée à 21% (15-29%).

Ces chiffres positionnent le monde sur une trajectoire globalement compatible avec l’objectif de limiter le réchauffement climatique à 2°C par rapport aux niveaux préindustriels, tel que défini par l’Accord de Paris. En revanche, ils restent clairement en deçà des efforts nécessaires pour viser l’objectif plus ambitieux de 1,5°C.

L’engagement de la COP28, un pari statistiquement audacieux

L’étude apporte un éclairage quantitatif sur les engagements politiques récents. La promesse de tripler la capacité mondiale d’énergies renouvelables d’ici 2030, actée lors de la COP28 à Dubaï, se situe selon le modèle près du 95e percentile des trajectoires simulées. Autrement dit, cet objectif nécessiterait des taux de croissance qui ont été rarement observés dans l’histoire récente des transitions énergétiques nationales.

« Le triplement de l’engagement en faveur des énergies renouvelables n’est pas impossible, mais il faudrait que tout se passe extrêmement bien dans tous les pays », tempère Jessica Jewell. La marge d’erreur est faible, et la concrétisation de cet engagement dépendrait d’une conjonction exceptionnellement favorable de facteurs politiques, économiques et sociaux à l’échelle globale.

La fenêtre étroite pour viser 1,5°C

Les chercheurs ont également évalué ce que requerrait une trajectoire alignée sur l’objectif de 1,5°C. « Si nous commençons maintenant, les taux de croissance requis sont exigeants mais sans précédent, comparables à ce que l’UE vise pour l’éolien avec REPowerEU et à ce que l’Inde a prévu pour l’énergie solaire », analyse Avi Jakhmola. L’effort, bien que colossal, s’inscrirait dans la continuité des dynamiques les plus volontaristes observées aujourd’hui.

Le délai d’action est cependant critique. « Mais si nous retardons jusqu’en 2030, l’accélération nécessaire devient beaucoup plus abrupte et beaucoup plus brutale. La fenêtre pour intensifier les efforts se referme rapidement », alerte le chercheur. Chaque année de report alourdit la pente à gravir et réduit la probabilité de succès.

Une validation par le voyage dans le temps

Pour s’assurer de la robustesse de leurs projections, les scientifiques ont soumis leur modèle à un test rétrospectif. Ils l’ont alimenté avec des données s’arrêtant en 2015, lui demandant de prédire le développement observé depuis. Le modèle a correctement anticipé l’évolution réelle, validant sa capacité à extrapoler les tendances.

« C’est ce que nous entendons par ‘machine computationnelle temporelle’ et cela nous donne une réelle confiance dans les projections à venir », souligne Jakhmola.

Au-delà des résultats sur l’éolien et le solaire, cette recherche incarne une ambition plus large : doter les décideurs d’outils de projection scientifiquement rigoureux, non seulement pour les énergies renouvelables mais pour l’ensemble des technologies bas-carbone.

« C’est depuis longtemps une plaisanterie à quel point les prévisions technologiques sont mauvaises. Mais si vous êtes un décideur, essayant de déterminer à quel point pousser pour le changement, vous avez besoin d’une base réaliste. Notre étude est la première étape vers le développement d’une vision réaliste de l’avenir », conclut Jessica Jewell.